【摘要】：正交膠合木(cross-laminated timber,CLT)是一種新型的工程木產(chǎn)品,由3層及以上鋸材或結(jié)構(gòu)復(fù)合板材垂直正交組坯,采用結(jié)構(gòu)膠粘劑壓制而成,主要用于木結(jié)構(gòu)建筑的墻板、屋板、樓板。CLT在國外中高層木結(jié)構(gòu)建筑領(lǐng)域中被廣泛的應(yīng)用,但國內(nèi)關(guān)于CLT研究處于初期階段,缺少CLT產(chǎn)品力學(xué)性能的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),在木結(jié)構(gòu)建筑中的推廣受到限制,研究利用人工林木材制備CLT的生產(chǎn)工藝、力學(xué)性能、力學(xué)模型,對CLT在建筑結(jié)構(gòu)中應(yīng)用,以及拓寬人工林用材,提高其附加值,具有重要的現(xiàn)實意義。本論文采用日本落葉松(Larix kaempferi(Lamb.)Carr.)制備CLT,探討CLT生產(chǎn)工藝。研究CLT抗彎性能、層間剪切性能、滾動剪切性能、順紋抗壓性能,探討層板模量、組坯方向和層板層數(shù)對CLT力學(xué)性能的影響,建立有限元數(shù)值模型及理論計算模型。具體結(jié)論如下:1.對CLT浸漬剝離和膠層剪切強度的試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行極差分析,綜合考慮CLT的膠層剪切強度、浸漬剝離,CLT較優(yōu)的生產(chǎn)工藝參數(shù)為A2B3C2(膠粘劑:聚氨酯;施膠量:200g/m2;壓力:1.2MPa)。2.CLT力學(xué)性能影響因素分析(1)隨著CLT表層鋸材平均彈性模量從10.33GPa增加到16.21GPa,CLT抗彎強度和抗彎彈性模量分別增加47.48%和62.09%;層間剪切彈性模量沒有顯著差異在146MPa左右,層間剪切強度增加24.56%;滾動剪切彈性模量沒有顯著差異在138MPa左右,滾動剪切強度增幅14.92%;順紋抗壓強度和抗壓彈性模量呈現(xiàn)遞增趨勢,增幅分別為34.48%和74.25%。(2)當(dāng)CLT層數(shù)相同,鋸材厚度從25mm減少到15mm,CLT抗彎強度和抗彎彈性模量分別增加8.24%和2.30%;剪切彈性模量差異不大,層間剪切強度增加24.41%;滾動剪切強度增加37.93%;順紋抗壓強度和抗壓彈性模量分別增加4.75%和4.85%。(3)當(dāng)鋸材厚度相同,CLT層數(shù)從3層增加到5層,CLT抗彎強度和抗彎彈性模量分別減小20.94%和14.82%;層間剪切強度和層間剪切彈性模量分別減小26.26%和3.92%;順紋抗壓強度和抗壓彈性模量分別減小17.76%和9.36%。(4)斜45°組坯的CLT相比較正交組坯的CLT,抗彎強度和抗彎彈性模量分別增加4.24%和3.69%;層間剪切強度和層間剪切彈性模量分別增加44.64%和24.94%;滾動剪切強度和滾動剪切彈性模量分別增加31.50%和19.09%;順紋抗壓強度和抗壓彈性模量分別增加15.45%和15.82%。(5)采用線性模型對CLT各力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行回歸擬合,建立了CLT不同力學(xué)性質(zhì)間關(guān)系式。(6)隨著CLT板寬度的減少,CLT抗彎彈性模量變化不顯著;隨著跨高比的增加,CLT抗彎彈性模量呈現(xiàn)遞增趨勢;CLT動態(tài)抗彎彈性模量相比較靜態(tài)抗彎彈性模量低11.42%。3.采用ABAQUS軟件建立CLT模型,CLT抗彎、層間剪切、順紋抗壓的最大破壞載荷預(yù)測值與實測值相對誤差在10%以內(nèi),相對誤差較小,本文有限元建模正確,可用所建模型預(yù)測3層、5層、7層L-CLT、M-CLT、H-CLT組的力學(xué)性能。4.采用機(jī)械連接理論(Gamma法)、復(fù)合層板理論(K方法)、剪力類比法、簡單設(shè)計法預(yù)測CLT等效抗彎剛度、抗彎彎矩和等效剪切剛度,預(yù)測值和實測值相對誤差均在10%左右。采用剪力類比法推算3層、5層、7層不同等級CLT等效抗彎剛度和等效剪切剛度;采用簡單設(shè)計法推算3層、5層、7層不同等級CLT抗彎彎矩。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：中國林業(yè)科學(xué)研究院
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TS653.3

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本文編號：2306728