杉木积成材浸渍纸贴面工艺的初步研究

为了提高和改善杉木积成材的物理力学性能和外观质量,促进杉木积成材的推广应用,初步探索了杉木积成材浸渍纸贴面工艺的可行性。试验采用在杉木积成材与浸渍纸之间加入一张木单板,且一次性压贴在杉木积成材基材上的方法,并测试了贴面板的物理力学性能,分析了贴面工艺,选择了较佳工艺参数。结果表明:对杉木积成材进行浸渍纸贴面切实可行。较佳贴面工艺参数为:热压压力2 5MPa,热压时间4min,热压温度160℃。

梳解前后小径杉木细胞的微观形态及力学性能

研究了饱和水状态下小径杉木Cunninghamialanceolata在不同条件静压或梳解前后木材横截面上细胞的微观形态与木束条顺纹抗拉强度,并进行了对比试验,得出小径杉木较佳的静压梳解力学性能参数。结果表明:经静压实验得出不同径级的杉木在饱水状态下较佳的压缩率在50%左右;不同定压力或定压缩率2种静压试验后所得的木材细胞微观形态基本相同,横截面的开裂和破坏情况也基本相同。采用不同径向压力静压后的杉木管胞破坏程度不同,当压缩率大于30%,杉木部分管胞开始皱折,并随着压力的增大而增加;当压缩率超过50%后,随着压力增大,大部分管胞发生皱折,甚至压溃,但超过了该值管胞破坏程度减慢,并且在横切面上仍然能够看到管孔存在。在同一压缩率下,径级小的杉木所需的单位压力较大。拉伸试验可知经静压梳解后的木束条顺纹抗拉强度随静压压力加大而降低。

单板条层积材力学模型的验证与分析

在利用弹性力学能量原理建立的单板条层积材力学模型基础上,应用层合板理论计算单板条层积材的宏观弹性常数。通过在单板条上黏贴应变片的方法测定杨木单板条的各项弹性常数,并得出了单板条弹性常数与单板条对应密度的关系方程。在此基础上,通过压制不同铺装角度和不同组坯结构的单板条层积材来对计算结果进行验证,验证结果表明,以能量原理为基础,采用层合板理论来预测单板条层积材的力学模型精度较高。

工程结构材概述

介绍了工程结构材（包括单板层积材、胶合木、定向刨花板、重组木和单板条层积材）的性质。

杆状木束定向铺装工艺初探

简述了新型细木工板芯板杉木Cunninghamia lanceolata积成材制备过程中杆状木束定向铺装的必要性和基本工作原理。找出影响定向铺装效果的各项因素,通过试验的方式确定使铺装效果达到最好的主要因素最佳值,并对试验过程及结果做一些必要的分析。试验结果表明:采用储料槽预定向→导向驱动→往复运动定向铺装的杆状木束定向铺装工艺是有效可行的。铺装头往复行程170～180mm,往复频率126～158次·min-1,导向驱动轴转速80～100r·min-1,导向槽板间距95mm时,对长度100～200mm木束定向铺装效果较好,平均定向铺装率达70%以上。

竹集成材-定向刨花板钉连接力学性能

竹木组合剪力墙是一种以竹集成材(laminated bamboo lumber, LBL)为墙骨柱、定向刨花板(oriented strand board, OSB)为覆面板,两者通过铁钉连接而成的抗侧力构件。风荷载和地震作用下竹木剪力墙的破坏往往始于LBL与OSB间的钉节点失效。以钉直径d、OSB钉边距a、LBL钉边距b和加载方向为参数,制作并测试了6组共150个LBL-OSB钉节点试件,研究其破坏模式、承载力和变形性能。结果表明:破坏模式与OSB钉边距和LBL钉边距密切相关,主要表现为OSB面板边缘撕裂破坏、钉子“单铰”弯曲破坏、钉子穿透面板和LBL端部剪切破坏。当OSB钉边距或LBL钉边距不满足构造要求时,试件容易发生过早的脆性破坏。OSB和LBL的钉边距最小值为15 mm。极限荷载随着钉直径的增大而增大,横纹试件的承载能力略低于顺纹试件。试件的荷载-位移曲线可大致划分为弹性阶段、弹塑性阶段和下降阶段,Folz提出的本构模型可以很好地模拟LBL-OSB钉节点的荷载-滑移本构关系。研究成果可为竹木结构剪力墙的设计和有限元分析提供参考。

刨花形态及定向角度对刨片层积材性能的影响

为优化刨片层积材(LSL)的生产工艺,提高刨片层积材性能,研究了速生杨木刨片层积材的刨花形态和刨花定向角度对其力学性能的影响。结果表明:刨花长度的增加有利于刨片层积材静曲强度(MOR)和弹性模量(MOE)的提高,但内结合强度略有下降;刨花宽度对LSL物理力学性能的影响较小;刨花厚度的增加使LSL物理力学性能下降。表层定向角对刨片层积材性能影响较大,顺纹方向上,表层定向角越小,层积材的MOR和MOE越大;芯层定向角度对刨片层积材性能影响较小。芯层随机铺装在一定程度上有利于层积材的内结合强度的提高。

美国木材产品

木材是一种极其多功能性的自然建筑材料。木纤维既能作为原始木材使用,也能被打碎并重新使用到大型结构的一部分中。在建筑构造中对木产品也有大量的运用,它既用在梁、托梁和柱等主要结构单元上,也用在罩子和地板等次要结构元素上。本文即是对美国木材产品在建筑中应用情况的一个较为全面的介绍。

施胶方式对不同密度刨花层积材性能的影响

以辐射松(Pinus radiata)窄长薄平刨花和酚醛树脂为原料制备刨花层积材(laminated strand lumber,LSL),研究浸胶和喷胶两种施胶方式对LSL中树脂分布、剖面密度、耐水性能和弯曲性能的影响。结果表明:采用两种不同施胶方式时,树脂在刨花表面和刨花内部渗透深度存在差异。浸胶方式时树脂渗入刨花内部,有利于增强刨花单元;喷胶方式时刨花单元表面树脂含量高,有利于刨花单元间形成良好的胶合界面。LSL的密度从0.80 g/cm^(3)增大到1.00 g/cm^(3),施胶方式对LSL的抗弯性能和吸水率影响显著,对吸水厚度膨胀率没有显著影响。当密度为1.00 g/cm^(3)时,浸胶方式制备的LSL具有较高的MOE(19.9 GPa),但在耐水试验中易因胶合失效出现刨花间胶层剥离的现象;喷胶方式制备的LSL则具有较高的MOR(126.8 MPa),在耐水试验中刨花间胶层不易剥离。

工程木在我国建筑中的应用前景

工程木是指经过工程设计而生产出来的木质工程材料,比普通方木具有更高的强度、硬度和刚度,在我国建筑工程中的应用日益广泛。针对目前主要的工程木产品阐述其在我国建筑中的应用前景,为工程设计提供一定的参考。

预应力积成材力学性能试验研究与有限元分析

通过木材单板叠加试验和预应力积成材参数化分析试验及相应的有限元分析验证,研究了单板及预应力积成材在跨中集中荷载作用下受力模式、变形形态、承载力以及破坏模式的变化规律,并探讨了预应力的大小,螺杆的布置方式、直径、纵向间距及上下边距对构件承载力的影响规律。结果表明:随着板材积成数量的增加,预应力积成材的破坏模式由弯扭变形导致的强度破坏逐渐转变为由面内弯曲导致的强度破坏,承载力大幅度提升;预应力过大、螺杆直径过大和间距过小导致木材承压破坏或产生贯通裂缝,而预应力过小、螺杆直径过小和螺杆间距过大均不足以限制板材的侧向扭转变形,导致材料强度无法充分发挥;木节等木材初始缺陷严重削弱板材的承载力。最后针对本文研究的板材规格,提出了能够应用于工程实际的预应力施加建议。

预应力积成材力学性能的有限元分析

预应力积成材是将胶合板材剖解成片状单元,然后将片材垂直于板面排列,再由预应力钢丝将其贯穿、挤压形成整体的一种新型结构材料。本文应用有限元软件对其力学性能进行了分析研究。从简支单板面内受弯的承载力分析切入,通过改变构件的几何参数得出了单板内力分布、破坏模式以及承载力的变化规律,然后分析了预应力积成材的内力分布和破坏模式,并且通过对预应力大小、预应力钢丝的直径及其纵向间距、预应力钢丝的上下边距等参数的分析确定了极限承载力随影响因素的变化规律。分析结果表明:单板构件的高宽比越大,破坏模式越趋向于失稳破坏,材料强度越不能得以充分发挥;通过预应力钢丝的合理选取与布置及预应力的合理施加,分散的单板结合成一个共同受力和变形的整体,使预应力积成材的承载力远高于失稳破坏时的极限承载力且稍高于等体积原木的承载力。最后提出了合理参数下积成材的分析模型。