正交膠合木滾動剪下性能評價及影響機理研究

《正交膠合木滾動剪下性能評價及影響機理研究》是依託南京林業大學，由王志強擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：正交膠合木滾動剪下性能評價及影響機理研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：王志強
• 依託單位：南京林業大學

中文摘要

現代木結構建築具有節能、環保等突出特點，但也存在建築高度低等不足。新型工程木:正交膠合木為發展中高層木建築提供了材料來源和發展契機。目前，利用正交膠合木作為主要承重材料建造中高層木建築研究已成為世界，尤其是歐洲和北美木結構行業研究熱點和重要發展戰略。滾動剪下性能是正交膠合木作為樓板和牆體構件的結構設計和力學性能的關鍵因素。項目從木材微觀構造、鋸材橫切面巨觀構造、產品構造參數和生產工藝等角度全面闡明滾動剪下性能影響機理，定量化鋸材橫切面巨觀構造參數與滾動剪下性能的關係，評價單一因素影響和多因素對滾動剪下性能的耦合效應，採用數字圖像相關法分析滾動剪下變形的全場應變和彎曲失效模式，建立一種與實際受力、尺寸和構造等因素相符合的新型滾動剪下評價方式，研究改善滾動剪下性能。研究成果將為科學理解正交膠合木滾動剪下性能提供理論依據，為國內發展中高層木建築提供材料性能科學依據，促進國內中高層木結構建築發展。

結題摘要

隨著中高層木結構建築在全世界範圍內的發展，正交膠合木（Cross-laminated timber, CLT）方面研究已成為相關行業研究的熱點和戰略發展方向，滾動剪下性能是CLT作為樓板和牆體構件的結構設計和力學性能的關鍵因素。 項目通過CLT滾動剪下破壞微觀分析，揭示了木材早晚材分界處、木射線等滾動剪下破壞機理；通過不同密度、不同管孔類型、不同寬窄木射線、不同早晚材過渡的CLT橫向層鋸材的滾動剪下性能測試評價，總結得到了鋸材橫切面巨觀構造特徵對CLT橫向層滾動剪下性能影響規律及不同樹種在CLT材料套用的可行性；研究了CLT典型構造特徵（寬厚比、橫向層縫隙、側面是否塗膠和層數）以及生產工藝（膠粘劑種類、塗膠量和壓力）對CLT滾動剪下性能單一和耦合影響；試驗研究了壓縮、浸漬等改性方法對CLT滾動剪下性能的影響；採用滾動剪下性能較好的國內木材和工程木（重組竹和結構用OSB等）研發了滾動剪下性能和抗彎性能都優於普通鋸材CLT的混合結構CLT，如將重組竹同時作為橫向層和表層平行層時，CLT梁彎曲彈性模量和強度分別提高24%和64%，建立了適合混合CLT抗彎力學性能計算和有限元模型，得到了最佳化的膠合生產工藝，申請竹木複合CLT發明專利1項；採用DIC技術，測試了CLT滾動剪下過程全場位移，揭示了破壞裂紋發展規律；採用聲發射和DIC技術，分析了CLT發生滾動剪下破壞時的損傷演化和破壞特徵，利用聚類分析探究該狀態下不同損傷的聲發射特徵；評價了壓彎和壓剪等CLT滾動剪下測試方法對其滾動剪下性能的影響，獲得了CLT滾動剪下測試方法的實用新型專利；項目還研究了不同橫向層厚度占比等重要因素對CLT銷槽承壓性能的影響，建立了基於橫向層厚度占比等因素的CLT銷槽承壓性能計算公式；試驗研究了不同組坯結構的HCLT的橫紋承壓破壞機理和強度。 項目研究成果，為科學理解CLT滾動剪下性能提供了理論依據，研發的混合結構CLT將在國內相關企業進行轉化和套用；項目研究進一步完善了國內CLT方面研究，對國內CLT產品和建築等方面研究和發展具有很大的促進作用。