改性速生杨木短梁弯剪性能试验研究
发布时间：2022-01-12 16:13
近些年,由于我国对天然林商业性采伐限制愈加严格、木材资源供需缺口逐渐扩大,推广人工速生林逐渐成为木材行业的重要发展趋势。速生杨作为我国三大速生树种之一,既具备适应力强、种植范围广、生长周期短等优点,也存在木纤维含量较低、木节多、力学性能差等缺陷。为推广速生杨木材在绿色建筑中的应用,本文提出利用结构胶、钢板以及碳纤维布对速生杨木梁试件进行复合改性。为了得到试件的承载能力、变形能力及破坏状态等方面的变化规律,对改性速生杨木梁试件进行受弯试验,并开展了以下几个方面的研究:1.本文对由速生杨木与双组份改性环氧树脂类胶组成的结构胶改性试件进行受弯试验。通过对2根短梁试件进行试验对比分析,探究了层板胶合的改性方式对改性试件受力性能的影响。由试验结果可知,与速生杨原木试件相比,结构胶改性速生杨木试件的承载能力提高幅度不大,刚度有小幅度提高,破坏时表现出脆性受弯破坏。2.本文对由速生杨木、双组份改性环氧树脂类结构胶及Q235钢板组成的钢板改性试件进行受弯试验。通过对5组19根短梁试件进行试验分析,探究了试件剪跨比、速生杨木层板厚度、钢板厚度和层数对改性试件弯剪性能的影响。由试验结果可知,与速生杨原木试...
【文章来源】：山东建筑大学山东省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
试验加压工具
山东建筑大学硕士学位论文-8-第二章改性试件的提出和制备2.1改性试件的提出由于树木在生长过程中受生物及外界环境等因素影响，木材外部不仅会出现常见的天然缺陷，而且木材内部的纤维生长还会随影响因素的变化表现出微观的差异。较早的工程复合木试件试验表明复合木试件还会受组合加工方式或者受指接等制作过程上的缺陷的影响。正是因为试件中存在天然及组合加工等方面的缺陷，所以试件受力时易在缺陷处发生应力集中现象导致试件较早地出现裂缝发生破坏。本文研究的结构胶、钢板、碳纤维布改性速生杨木短梁，是通过胶粘的方式将速生杨木层板与层板、层板与钢板、层板与碳纤维布组合起来。利用木板层间的结构胶、钢板、碳纤维布分散木板自身存在的缺陷，达到提高速生杨木短梁试件力学性能的效果。试件中的增强材料，不仅可以提高试件整体的变形能力，还能够分担试件受拉区及受压区中与增强材料相邻的木板的应力。除此之外，增强材料均裁切成与层板的长宽相同的尺寸后进行粘贴组合，避免开槽破坏试件的整体性；试件制作除裁切和胶粘外，无特殊步骤，操作方便简单。为了保证层板与胶层、钢板、碳纤维布之间能够均匀地粘贴固化，本试验利用H型钢、木板、木楔及混凝土梁试块对粘贴组合好的试件进行水平向与垂直向的加压处理，如图2.1和图2.2所示。其中，将粘贴组合后的试件，放入H型钢凹槽中，塞入木板后利用敲入的木楔将向下的敲击力转化为对试件的水平作用力，即水平加压；清理受水平压力挤出的结构胶后，将混凝土梁试块压在试件的上面，即垂直加压。图2.1试验加压工具图2.2试件加压过程2.2改性试件材料性能2.2.1速生杨木的物理性质（1）材料产地试验采用的速生杨木材均产自山东，品种为五年生的山东产速生杨，见图2.3。试验
山东建筑大学硕士学位论文-9-加工所需选用材均取自树干通直段内部，不存在木节及明显裂纹，见图2.4。图2.3速生杨木原木木材图2.4试验所需加工板材（2）含水量测定由《木结构试验方法标准》（GB/T50329-2012）[48]规定可知，试件所用木材须达到规定的平衡含水率才能进行试件制作，避免出现由于环境湿度造成的木材膨胀、干缩等问题。前期准备阶段，将木材置于试验室的室内环境中，利用含水率电测仪定期进行含水率检测。由于电测法的检测范围较小，只能检测到试验用材表面及附近的含水率，测量结果可能存在一定的误差。经过足够长时间进行自然风干，使用电测仪确认试验用材表面的含水率达到9%至15%范围内后，为了准确验证木材能够达到试件制作的要求，选取试验锯材端头250mm至300mm处截取尺寸为10mm×10mm×10mm的试块进行烘干测量，见图2.5。烘干试验共制作了20个小试块，测试前首先对试块进行编号，对试块表面的木屑及毛刺进行彻底清理，见图2.6；然后放入量程大于200g且精确度为0.01g的天平上进行称重，重量记为wG；紧接着按照顺序将试块放入烘干箱中（见图2.7），进行至少6个小时的烘干，然后取出试件进行称重；随后按照每2小时的时间间隔取出烘干，测量至最后几次的测试结果没有浮动，此时重量记为0G；按照w0100%wGGwG=的公式进行计算，所有试块的测试结果均符合规范要求，见表2.1。图2.5含水率测量仪器图2.6烘干试验试块图2.7烘干箱
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国木结构近20年发展历程[J]. 何敏娟,何桂荣,梁峰,李征. 建筑结构. 2019(19)
[2]中国古建木结构抗震设计思想溯源[J]. 白建方,马立龙. 建筑结构. 2018(S2)
[3]我国装配式木结构标准体系现状及完善建议[J]. 李征,罗晶,何敏娟. 工程建设标准化. 2018(10)
[4]西安钟楼木结构模型振动台试验研究[J]. 谢启芳,王龙,张利朋,胡卫兵,钱春宇. 建筑结构学报. 2018(12)
[5]高层木结构发展现状及我国相关标准浅析[J]. 杨学兵. 木材工业. 2017(04)
[6]不饱和聚酯树脂改性对杨木尺寸稳定性的影响[J]. 徐敏,马青,王天龙. 木材加工机械. 2017(01)
[7]竹板增强胶合木梁受弯性能[J]. 郭楠,张平阳,左煜,左宏亮. 吉林大学学报(工学版). 2017(03)
[8]改性处理对杨木力学和燃烧性能的影响[J]. 岳孔,程秀才,王磊磊,陆伟东,万里,刘伟庆,贾翀. 燃烧科学与技术. 2016(05)
[9]落叶松胶合木梁疲劳性能试验研究[J]. 曹磊,张仲凤,曾丹,贺国京,蔡佳浓. 建筑结构学报. 2016(10)
[10]钢板增强胶合木梁的抗弯性能[J]. 杨昕卉,薛伟,郭楠. 吉林大学学报(工学版). 2017(02)
博士论文
[1]落叶松胶合木梁力学性能研究[D]. 曹磊.中南林业科技大学 2017
[2]复合改性剂对速生杨木和椿木改性效应及机理研究[D]. 郎倩.北京林业大学 2016
硕士论文
[1]改性速生杨木短柱抗压性能试验研究[D]. 李闯.山东建筑大学 2019
[2]轻型木结构建筑墙体的保温及热湿性能研究[D]. 曹瑜.南京林业大学 2018
[3]糠醇树脂/磷酸二氢铵复合改性杨木性能研究[D]. 孔丽琢.中国林业科学研究院 2018
[4]抬梁、穿斗式木构架结构性能试验研究[D]. 郝晓航.东南大学 2015
[5]低碳建筑材料市场发展的影响因素分析[D]. 高谦.清华大学 2010
[6]单板层积材（LVL）受弯构件的结构性能研究[D]. 董国庆.南京工业大学 2005
[7]从中西木结构建筑发展看中国木结构建筑的前景[D]. 郝春荣.清华大学 2004
[8]单板层积材物理性能特性的研究[D]. 王坤.北京林业大学 2004
本文编号：3585077
【文章来源】：山东建筑大学山东省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
试验加压工具
山东建筑大学硕士学位论文-8-第二章改性试件的提出和制备2.1改性试件的提出由于树木在生长过程中受生物及外界环境等因素影响，木材外部不仅会出现常见的天然缺陷，而且木材内部的纤维生长还会随影响因素的变化表现出微观的差异。较早的工程复合木试件试验表明复合木试件还会受组合加工方式或者受指接等制作过程上的缺陷的影响。正是因为试件中存在天然及组合加工等方面的缺陷，所以试件受力时易在缺陷处发生应力集中现象导致试件较早地出现裂缝发生破坏。本文研究的结构胶、钢板、碳纤维布改性速生杨木短梁，是通过胶粘的方式将速生杨木层板与层板、层板与钢板、层板与碳纤维布组合起来。利用木板层间的结构胶、钢板、碳纤维布分散木板自身存在的缺陷，达到提高速生杨木短梁试件力学性能的效果。试件中的增强材料，不仅可以提高试件整体的变形能力，还能够分担试件受拉区及受压区中与增强材料相邻的木板的应力。除此之外，增强材料均裁切成与层板的长宽相同的尺寸后进行粘贴组合，避免开槽破坏试件的整体性；试件制作除裁切和胶粘外，无特殊步骤，操作方便简单。为了保证层板与胶层、钢板、碳纤维布之间能够均匀地粘贴固化，本试验利用H型钢、木板、木楔及混凝土梁试块对粘贴组合好的试件进行水平向与垂直向的加压处理，如图2.1和图2.2所示。其中，将粘贴组合后的试件，放入H型钢凹槽中，塞入木板后利用敲入的木楔将向下的敲击力转化为对试件的水平作用力，即水平加压；清理受水平压力挤出的结构胶后，将混凝土梁试块压在试件的上面，即垂直加压。图2.1试验加压工具图2.2试件加压过程2.2改性试件材料性能2.2.1速生杨木的物理性质（1）材料产地试验采用的速生杨木材均产自山东，品种为五年生的山东产速生杨，见图2.3。试验
山东建筑大学硕士学位论文-9-加工所需选用材均取自树干通直段内部，不存在木节及明显裂纹，见图2.4。图2.3速生杨木原木木材图2.4试验所需加工板材（2）含水量测定由《木结构试验方法标准》（GB/T50329-2012）[48]规定可知，试件所用木材须达到规定的平衡含水率才能进行试件制作，避免出现由于环境湿度造成的木材膨胀、干缩等问题。前期准备阶段，将木材置于试验室的室内环境中，利用含水率电测仪定期进行含水率检测。由于电测法的检测范围较小，只能检测到试验用材表面及附近的含水率，测量结果可能存在一定的误差。经过足够长时间进行自然风干，使用电测仪确认试验用材表面的含水率达到9%至15%范围内后，为了准确验证木材能够达到试件制作的要求，选取试验锯材端头250mm至300mm处截取尺寸为10mm×10mm×10mm的试块进行烘干测量，见图2.5。烘干试验共制作了20个小试块，测试前首先对试块进行编号，对试块表面的木屑及毛刺进行彻底清理，见图2.6；然后放入量程大于200g且精确度为0.01g的天平上进行称重，重量记为wG；紧接着按照顺序将试块放入烘干箱中（见图2.7），进行至少6个小时的烘干，然后取出试件进行称重；随后按照每2小时的时间间隔取出烘干，测量至最后几次的测试结果没有浮动，此时重量记为0G；按照w0100%wGGwG=的公式进行计算，所有试块的测试结果均符合规范要求，见表2.1。图2.5含水率测量仪器图2.6烘干试验试块图2.7烘干箱
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国木结构近20年发展历程[J]. 何敏娟,何桂荣,梁峰,李征. 建筑结构. 2019(19)
[2]中国古建木结构抗震设计思想溯源[J]. 白建方,马立龙. 建筑结构. 2018(S2)
[3]我国装配式木结构标准体系现状及完善建议[J]. 李征,罗晶,何敏娟. 工程建设标准化. 2018(10)
[4]西安钟楼木结构模型振动台试验研究[J]. 谢启芳,王龙,张利朋,胡卫兵,钱春宇. 建筑结构学报. 2018(12)
[5]高层木结构发展现状及我国相关标准浅析[J]. 杨学兵. 木材工业. 2017(04)
[6]不饱和聚酯树脂改性对杨木尺寸稳定性的影响[J]. 徐敏,马青,王天龙. 木材加工机械. 2017(01)
[7]竹板增强胶合木梁受弯性能[J]. 郭楠,张平阳,左煜,左宏亮. 吉林大学学报(工学版). 2017(03)
[8]改性处理对杨木力学和燃烧性能的影响[J]. 岳孔,程秀才,王磊磊,陆伟东,万里,刘伟庆,贾翀. 燃烧科学与技术. 2016(05)
[9]落叶松胶合木梁疲劳性能试验研究[J]. 曹磊,张仲凤,曾丹,贺国京,蔡佳浓. 建筑结构学报. 2016(10)
[10]钢板增强胶合木梁的抗弯性能[J]. 杨昕卉,薛伟,郭楠. 吉林大学学报(工学版). 2017(02)
博士论文
[1]落叶松胶合木梁力学性能研究[D]. 曹磊.中南林业科技大学 2017
[2]复合改性剂对速生杨木和椿木改性效应及机理研究[D]. 郎倩.北京林业大学 2016
硕士论文
[1]改性速生杨木短柱抗压性能试验研究[D]. 李闯.山东建筑大学 2019
[2]轻型木结构建筑墙体的保温及热湿性能研究[D]. 曹瑜.南京林业大学 2018
[3]糠醇树脂/磷酸二氢铵复合改性杨木性能研究[D]. 孔丽琢.中国林业科学研究院 2018
[4]抬梁、穿斗式木构架结构性能试验研究[D]. 郝晓航.东南大学 2015
[5]低碳建筑材料市场发展的影响因素分析[D]. 高谦.清华大学 2010
[6]单板层积材（LVL）受弯构件的结构性能研究[D]. 董国庆.南京工业大学 2005
[7]从中西木结构建筑发展看中国木结构建筑的前景[D]. 郝春荣.清华大学 2004
[8]单板层积材物理性能特性的研究[D]. 王坤.北京林业大学 2004
本文编号：3585077
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/qgylw/3585077.html
