预应力胶合竹、木梁的推广意义及初步研究.pdf

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1、木结构专题WooDENSTRUCTLrREOFTH卫ToPIC预应力胶合竹、木梁的推广意义及初步研究郭楠左宏亮赵佳宁(东北林业大学土木工程学院，黑龙江哈尔滨150040)摘要：对竹、木胶合材料施加预应力，可改善其受力状态，减小变形，充分利用材料，从而形成一种预应力筋受拉，竹、木胶合材料受压的大跨度梁。本文介绍了竹、木胶合材料相对于传统竹材和木材的优势，论述了对其施加预应力的意义，并在前人施加预应力方法的基础上，提出了一种能够在使用过程中随时对梁的挠度进行调控的预应力施加方式——丝扣拧张横向张拉法。通过有限元分析，初步研究了预应力胶合木梁的经济优势、变形情况

2、和受力状态。最后，对此类构件的发展前景进行了展望。关键词：竹、木胶合材料；胶合竹、木梁；预应力；丝扣拧张横向张拉中图分类号：TU366．3文献标志码：A文章编号：1674—3024(2012)06—054—03竹、木结构是绿色、安全并将大有发展的结构体系。竹材和木材是天然资源，具有可再生性，而且在其生长过程中能够释放氧气，改善环境，竹、木结构房屋保温性好，具有节能减排的特点，并且房屋拆除后的材料可供板材、造纸等工业循环利用，加之竹、木结构房屋本身所具有的亲和力和在抗震、防灾方面的突出表现，以及抗火性能的不断提高(1】，这种结构体系必将大有发展。【2卅1竹、

3、木胶合材料的优势将竹、木材料叠层胶合成为整体，可以形成胶合竹、胶合木或竹木复合材，这种材料具有突出优点：首先，能将竹材和木材的缺陷消除或者均匀分散在构件的各个位置，以获得较小的变异性和较高的可靠度，从而提高材料的可用强度；其次，可按构件各部位不同的应力，配置不同等级的竹材或木材，充分利用材料强度，或者将强度高、硬度大并且耐磨的竹材用于构件表面，易于加工的木材用于构件内部，制成竹木复合材，充分发挥两种材料的优点；再次，胶合以后的构件长度和截面尺寸不受天然尺寸限制，能够利用我国的速生林和人工林资源，将胶合竹、木材料用于建筑结构，可以解决我国小径材、劣质材的出路

4、，带动相关产业的发展，创造更多的就业机会，产生极大的经济效益；最后，由于采用了胶合技术，能按建筑师的要求胶合成各种造型美观、受力合理的曲线形构件，并能胶合成受力合理的各种截面形式，如工字型截面、箱型截面等，实现建筑和结构的完美结合。54建筑建材装饰2施加预应力的意义国内外学者对胶合木梁和胶合竹梁的抗弯性能进行了一系列的试验研究，竹、木胶合材料虽然是一种受力性能非常出色的材料，但将其作为受弯构件仍然存在一些问题：竹材和木材的弹性模量相对较低，变形较大，而且由于蠕变，使得胶合竹、木梁的长期挠度进一步增大，影响使用。实际工程中，很多胶合木梁的截面尺寸由变形控制，

5、更有研究表明，胶合竹梁按挠度验算的极限承载力大约是按强度验算的极限承载力的1／5，口1材料强度未能得到充分利用。竹、木胶合材料的抗压强度不能充分发挥，研究表明，胶合木梁受拉边缘纤维的极限拉应变一般在0．006左右，且随着试件尺寸的增大而减小；试件破坏时木材的最大压应变基本上不超过0．009，而其极限压应变一般在0．012左右，可见未施加预应力的胶合木梁中，木材的抗压强度不能充分发挥。[61此外，胶合木梁受弯时，首先在受拉边缺陷位置出现裂缝，随着挠度增大，一旦最外层木材纤维拉断，试件会由于横纹受拉引起纵向的破裂而导致整个构件在瞬间破坏，破坏过程呈脆性。【61

6、在胶合竹、木梁中施加预应力，可以减小胶合竹、木梁的短期变形，并且在使用过程中可以通过调节预应力的大小，减小或消除蠕变对长期变形影响。施加预应力后，竹材和木材由纯弯状态转化为压弯状态，可以充分利用竹材和木材的抗压强度，节省材料。同时，施加预应力可以使木材发生顺纹受压破坏，而木材顺纹受压时，木纤维受压屈曲，破坏时试件表面因此出现皱折，并呈现出明2012年第6期显的塑性变形特征．提高梁的可靠度。3施加预应力的方法目前．常见的预应力施加方法包括预弯法171．穿丝张拉法一I、端部张弦法一’和腹杆伸长法等．这些方法虽然行之有效．但也存在一些问题：预弯法施T工艺简单．但

7、由于木粱的反弯复原．此种方法所建立的最大预应力较小．因此该方法更适合加固改造丁程；穿丝张托法需要在木粱端部斜向打孔．预应力筋线型受到限制．并且在木粱蛸部及钢筋反弯点处容易出现局压问题；墙部张弦法在两木粱中间进行张弦．通过滚轮控制预应力筋线型．从而形成一种组合结构、受力合理．但施加预应力需要专门设备．施T不便且不能在日后进行调节．此外，如果所施加的预应力较大．滚轮处抗剪也存在隐患．需采取构造措施；腹杆伸长法能在骏杆位置产生集巾力．形成受力合理的组合结构体系．但艘杆外露会影响蘩的外观．粱高也增大较多。由此可见．提出一种方便可靠．并可在使用过程中麓时滑节预应力大

8、小的预应力施加方法．对推广预应力胶合竹、木结构具有重要意义。本文提