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正交胶合木(Cross-laminated Timber,CLT)是由至少三层实木锯材或结构复合板材正交组坯并用结构胶黏剂压制而成的新型工程木产品。CLT可建造中高层木结构建筑的优势使其近年来成为了行业的研究热点,但其正交铺设的结构特点使得CLT产品特别是作为梁或楼板使用时,横向层容易发生平面(滚动)剪切破坏,导致构件失效。论文测试并评价了不同改性方法对锯材和和单板层积材(Laminated veneer lumber,LVL)平面(滚动)剪切性能的影响,并采用结构复合的方式改善CLT的抗弯性能。论文获得了杨木和LVL及其改性材料平面(滚动)剪切性能的基本数据,优化了CLT的结构,扩大了速生杨木在结构材中的应用。论文首先研究了经过不同改性处理的速生杨木平面(滚动)剪切性能。设置了3组速生杨木试件:普通未改性组,横纹压缩组(压缩率28%)和浸渍酚醛树脂(PF)组(固含量20%),采用3层CLT剪切试件测试、评价了速生杨木的平面(滚动)剪切性能和破坏模式。试验结果表明:3组试件的平面(滚动)剪切模量和剪切强度分别为171.89MPa、102.69MPa、172.32MPa和3.26MPa、3.30MPa、4.15MPa,横纹压缩和浸渍改性处理未提高速生杨木的平面(滚动)剪切性能。平面(滚动)剪切的破坏模式主要包括木材早晚材交界处早材区域的破坏、沿木射线的破坏及胶层破坏。论文还研究了单板浸渍对单板层积材平面(滚动)剪切性能的影响。试验中设置了3组试件:涂胶LVL,浸渍20%PF的LVL和浸渍30%PF的LVL,采用3层CLT剪切试件测试、评价了LVL的平面(滚动)剪切性能和破坏模式。试验结果表明:3组LVL的平面(滚动)剪切模量和剪切强度分别为61.78MPa、65.48MPa、103.91MPa和2.27MPa、1.02MPa、2.14MPa,浸渍30%PF的LVL平面剪切模量有很大提高,提高率为68.2%。平面(滚动)剪切的破坏模式为裂纹沿平行于胶层的方向发展,且裂纹间隙逐渐增大并向两端斜向发展。论文将加拿大云杉-松-冷杉规格材(Spruce-pine-fir,SPF)和LVL复合形成复合结构CLT,将LVL放置于CLT的不同位置,设置了3组复合结构CLT(A:SPF-SPF-SPF、B:SPF-LVL-SPF、C:LVL-SPF-LVL),测试了复合CLT梁的弯曲弹性模量、静曲强度(主方向)和剪切强度(主方向和次方向),评价了试件的破坏模式。试验结果表明:A、B、C三种类型复合CLT梁的弯曲弹性模量分别为7908MPa、7222MPa、9299MPa,静曲强度分别为28.6MPa、25.7MPa、30.1MPa,主方向剪切强度分别为2.25MPa、2.11MPa、2.40MPa,次方向剪切强度分别为1.05MPa、1.17MPa、1.17MPa。这表明,将LVL置于表层,能较大改善CLT材料的力学性能;将LVL作为横向层,SPF作为表层材料形成的HCLT材料的力学性能较低。另外,复合CLT的主要破坏模式为支座与加荷点之间的区域首先发生横向层的剪切破坏。论文最后总结、比较了不同材料的平面(滚动)剪切性能,并显微观察了SPF规格材平面(滚动)剪切的破坏形式,揭示SPF材料平面(滚动)剪切破坏的机理。比较结果表明,速生杨木的平面(滚动)剪切性能高于SPF材料,SPF又高于LVL,说明速生杨木可以作为CLT横向层使用。破坏形式显微观察表明:早晚材分界的早材区域和木射线方向是SPF材料发生剪切破坏的两个主要区域。