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【摘 要】 本文对国内外胶合木植筋连接的发展现状进行了综述，指出了植筋连接的几项重要影响因素，根据以往研究试验方法和构件设计的不足以及国产胶合木植筋研究的空白，提出新的构件设计，对试验方案进行补充改进，选用国产东北落叶松胶合木，并列出了具体的研究内容及步骤，为我国开展国内木材在胶合木植筋连接方面的研究提供参考。
【关键词】 木结构;胶合木;植筋;影响因素;试验设计
随着科技的进步和时代的发展，现代木结构形成了普通木结构、胶合木结构和轻型木结构三种主要形式，现代木结构具有了更加绿色环保、保温节能、结构安全和耐久舒适等优点[1]。在木结构中，与传统连接方式相比较，木结构植筋连接具有高强、轻质、刚度大、耗材少、易安装等优点，能有效的传递载荷并具有良好的防火性能和外观质量，常用于空间木结构的节点连接中。目前我国对胶合木植筋的研究才刚刚起步，基于国产木材的研究更是少之又少。本文对近年来木结构中胶合植筋连接的研究进行了总结，并提出国产东北落叶松胶合木锥形植筋试件拉压试验方案，为我国开展国内木材在胶合木植筋连接方面的研究提供参考，为木结构向大跨度、大空间的发展在构件连接方式上提供新的思路。
1 胶合木植筋技术研究概况
在植筋材料方面，传统的胶合植筋中植入杆的材料通常使用的是钢材，其中公制螺纹杆和钢筋是常用的植筋杆材料，主要是因为螺纹杆和带肋钢筋在木材连接过程中增加了胶接面积和机械嵌合并且适用于钢材与木材之间的连接。
在植筋胶方面，Serrano （ 2001） [2]研究证明不同胶黏剂的胶合植筋强度PRF 在其他各类影响因素方面，国内的相关研究，聂玉静[1]对SPF胶合木植入螺纹杆进行了双端顺纹植筋抗拉拔试验研究、单端植筋抗拔性能研究、胶合木植筋连接破坏机理和模型研究以及多杆植筋抗拔性能研究。凌志彬、杨会峰等[4]对25个植入HRB335级螺纹钢筋的花旗松胶合木试件进行对拉试验，研究植筋长细比及胶层厚度对胶合木植筋的连接承载力及界面黏结性能的影响，并对试件的破坏形态和破坏机理进行分析。汤举等[5]通过40个植入HRB335级螺纹钢筋的花旗松胶合木植筋试件的单调加载试验，对其破坏形态、破坏机理以及粘结-滑移性能进行了研究，发现影响胶合木植筋粘结强度的主要因素为钢筋的锚固长度、锚固钢筋直径，并提出在基于经济和施工方便的基础上，胶层厚度尽量控制在合适的范围内。
国外的相关研究，R.Steiger 等（2006）[6， 7]的研究中分析了植入深度、植筋杆直径和λ（植入深度与打孔直径之比）对植筋强度的影响，研究结果表明随着植入深度的增大，最终载荷增大，剪切强度下降;植筋杆直径增大，连接的破坏强度增大，但是剪切强度与直径关系不明显。
L.Feligioni [8]等（ 2003）的研究表明，胶层厚度是胶合植筋连接设计的重要参数，因为胶层厚度能够优化木材到植筋杆的应力传递，限制应力集中和塑性变形。J.G.Broughton[9]（ 2001） 的研究显示，环氧树脂胶黏剂胶层厚度与破坏载荷呈线性关系。
Robert Wiktor（ 1994） [10]研究了胶合木环氧植筋条件下含水率变化对植筋连接强度的影响，结果表明含水率的变化对胶合植筋的影响要小于胶合木材料本身性能的影响，这也说明环氧胶黏剂的强度高; 受木材含水率的影响很小。
综述近年来研究人员对胶合木植筋技术所做出的各种试验研究，可总结为：公制螺纹杆和钢筋因增加了胶接面积和机械嵌合且适用于钢材与木材之间连接而作为常用的植筋杆材料;环氧树脂胶黏剂相比其他胶黏剂能够更好的应用于植筋连接中;在其他各类影响因素方面，国内外研究主要对植入深度、植筋杆直径、λ（植入深度与打孔直径之比）、胶层厚度等对木材-钢材间的粘结强度的影响进行了研究，分析胶合木植筋试件在拉拔试验后的破坏形态、破坏机理和受力性能。但以往各种方案存在的问题是：若将胶合木植筋连接技术应用于胶合木桁架体系中，为反映真实桁架杆件的受力性能，只对植筋试件进行抗拉拔试验研究是不够的，尚应增加抗压性能试验研究;在试件的设计方面，以往的植筋连接试验，木材部分都是棱柱体，考虑到植筋后形成球铰节点的需要，有必要研究锥形胶合木试件的植筋连接性能。另外本次研究选用东北落叶松为研究对象，弥补国内木材在胶合木植筋方面的空白，推动国内木材的高值利用。
2 胶合木植筋连接受力性能研究方案
参照国内外现有研究资料，我们最终确定研究内容为以下几个方面：
（1）为使胶合木植筋试件便于通过球铰进行连接，研究设计试件形状，并给出试件各截面尺寸。如图1所示。
（2）通过对植筋试件的抗拉与抗压试验，分析植筋直径、植入深度、孔径大小、孔径类型对木材-钢筋间的粘结强度、破坏形态和受力性能的影响。具体实验方案为先进行胶合木与钢材的物理力学性能试验，然后是胶合木与钢材连接性能影响因素试验。详述如下：
（A）胶合木与钢材的物理力学性能试验：实验材料选用东北落叶松，层板厚度20mm和HRB400级钢筋，用万能试验机对木材的顺纹抗拉强度、顺纹抗压强度、钢筋的抗拉压强度进行实际测量。
（B）胶合木与钢材连接性能试验：根据研究目的的不同，试件分為四组，共132个，具体分组试验情况如下。
（a）钢筋直径的影响
初步确定钢筋面积100×100×9.5/360=264mm2，选直径18（254.5 mm2），20（314.2 mm2），22（380.1mm2）的钢筋。共加工12×3=36个试件，18个做受拉试验，18个做受压试验。
（b）植筋深度的影响
取钢筋直径相同，20mm，植筋深度100mm，150mm，200mm，共加工12×3=36个试件，18个做受拉试验，18个做受压试验。
（c）植筋孔径的影响
取钢筋直径相同，20mm，孔径为25mm，30mm，35mm共加工12×3=36个试件，18个做受拉试验，18个做受压试验。
（d）孔径类型的影响
取钢筋直径相同，20mm，孔径30mm，分孔径光滑，有肋两种情况，共加工12×2=24个试件，12个做受拉试验，12个做受压试验。
（3）根据试验结果，综合分析胶合木植筋后的破坏形态、破坏机理和受力性能，给出设计建议。
3 结语
（1）本项目试验用锥形试件代替以往的棱柱体试件，更加方便植筋试件通过球铰进行连接，对空间木结构的节点连接工程应用有较大推进作用;
（2）本项目试验材料选用国产东北落叶松胶合木，以此弥补国内木材在胶合木植筋方面的空白，推动国内木材的高值利用;
（3）本项目的实验设计，在对四种影响因素进行试验研究时，在以往抗拉试验的基础之上增加了抗压试验，弥补了以往试验研究的不足，反应胶合木桁架结构中杆件。
总之，本次试验对木结构向大跨度、大空间的发展在构件连接方式上有推动作用，对推动大跨度空间木结构发展具有现实意义。
参考文献：
[1]聂玉静， 孙正军. 木结构胶合植筋连接的研究进展[J]. 四川建筑科学研究， 2012：34-37.
[2] Serrano E. Glued-in rods for imber structures—An experimental study of softening behaviour[J]. Mater Struct， 2001;34：228-234.
[3]聂玉静. 胶合木植筋抗拔性能研究 [博士][D]： 中国林业科学研究院; 2012.
[4]凌志彬， 杨会峰， 刘伟庆， 陆伟东. 胶合木植筋黏结锚固性能试验研究[J]. 建筑结构学报， 2013：132-141.
[5]汤举， 杨会峰， 陆伟东， 王曙光. 胶合木植筋粘结锚固性能试验研究[J]. 建筑结构， 2011：457-462.
[6] Steiger R， Gehri E， Widmann R. Pull-out strength of axially loaded steel rods bonded in glulam parallel to the grain[J]. Mater Struct， 2007;40：69-78.
[7] Widmann R， Steiger R， Gehri E. Pull-out strength of axially loaded steel rods bonded in glulam perpendicular to the grain[J]. Mater Struct， 2007;40：827-838.
[8] Feligioni L， Lavisci P， Duchanois G， De Ciechi M， Spinelli P. Influence of glue rheology and joint thickness on the strength of bonded-in rods[J]. Holz Roh Werkst， 2003;61：281-287.
[9] Broughton JG， Hutchinson AR. Pull-out behaviour of steel rods bonded into timber[J]. Mater Struct， 2001;34：100-109.
[10] Robert Wiktor. Glulam Connections Using Epoxy Glued-in Rebars[D]. Vancouver： University of British Columbia，1994.
【关键词】 木结构;胶合木;植筋;影响因素;试验设计
随着科技的进步和时代的发展，现代木结构形成了普通木结构、胶合木结构和轻型木结构三种主要形式，现代木结构具有了更加绿色环保、保温节能、结构安全和耐久舒适等优点[1]。在木结构中，与传统连接方式相比较，木结构植筋连接具有高强、轻质、刚度大、耗材少、易安装等优点，能有效的传递载荷并具有良好的防火性能和外观质量，常用于空间木结构的节点连接中。目前我国对胶合木植筋的研究才刚刚起步，基于国产木材的研究更是少之又少。本文对近年来木结构中胶合植筋连接的研究进行了总结，并提出国产东北落叶松胶合木锥形植筋试件拉压试验方案，为我国开展国内木材在胶合木植筋连接方面的研究提供参考，为木结构向大跨度、大空间的发展在构件连接方式上提供新的思路。
1 胶合木植筋技术研究概况
在植筋材料方面，传统的胶合植筋中植入杆的材料通常使用的是钢材，其中公制螺纹杆和钢筋是常用的植筋杆材料，主要是因为螺纹杆和带肋钢筋在木材连接过程中增加了胶接面积和机械嵌合并且适用于钢材与木材之间的连接。
在植筋胶方面，Serrano （ 2001） [2]研究证明不同胶黏剂的胶合植筋强度PRF
国外的相关研究，R.Steiger 等（2006）[6， 7]的研究中分析了植入深度、植筋杆直径和λ（植入深度与打孔直径之比）对植筋强度的影响，研究结果表明随着植入深度的增大，最终载荷增大，剪切强度下降;植筋杆直径增大，连接的破坏强度增大，但是剪切强度与直径关系不明显。
L.Feligioni [8]等（ 2003）的研究表明，胶层厚度是胶合植筋连接设计的重要参数，因为胶层厚度能够优化木材到植筋杆的应力传递，限制应力集中和塑性变形。J.G.Broughton[9]（ 2001） 的研究显示，环氧树脂胶黏剂胶层厚度与破坏载荷呈线性关系。
Robert Wiktor（ 1994） [10]研究了胶合木环氧植筋条件下含水率变化对植筋连接强度的影响，结果表明含水率的变化对胶合植筋的影响要小于胶合木材料本身性能的影响，这也说明环氧胶黏剂的强度高; 受木材含水率的影响很小。
综述近年来研究人员对胶合木植筋技术所做出的各种试验研究，可总结为：公制螺纹杆和钢筋因增加了胶接面积和机械嵌合且适用于钢材与木材之间连接而作为常用的植筋杆材料;环氧树脂胶黏剂相比其他胶黏剂能够更好的应用于植筋连接中;在其他各类影响因素方面，国内外研究主要对植入深度、植筋杆直径、λ（植入深度与打孔直径之比）、胶层厚度等对木材-钢材间的粘结强度的影响进行了研究，分析胶合木植筋试件在拉拔试验后的破坏形态、破坏机理和受力性能。但以往各种方案存在的问题是：若将胶合木植筋连接技术应用于胶合木桁架体系中，为反映真实桁架杆件的受力性能，只对植筋试件进行抗拉拔试验研究是不够的，尚应增加抗压性能试验研究;在试件的设计方面，以往的植筋连接试验，木材部分都是棱柱体，考虑到植筋后形成球铰节点的需要，有必要研究锥形胶合木试件的植筋连接性能。另外本次研究选用东北落叶松为研究对象，弥补国内木材在胶合木植筋方面的空白，推动国内木材的高值利用。
2 胶合木植筋连接受力性能研究方案
参照国内外现有研究资料，我们最终确定研究内容为以下几个方面：
（1）为使胶合木植筋试件便于通过球铰进行连接，研究设计试件形状，并给出试件各截面尺寸。如图1所示。
（2）通过对植筋试件的抗拉与抗压试验，分析植筋直径、植入深度、孔径大小、孔径类型对木材-钢筋间的粘结强度、破坏形态和受力性能的影响。具体实验方案为先进行胶合木与钢材的物理力学性能试验，然后是胶合木与钢材连接性能影响因素试验。详述如下：
（A）胶合木与钢材的物理力学性能试验：实验材料选用东北落叶松，层板厚度20mm和HRB400级钢筋，用万能试验机对木材的顺纹抗拉强度、顺纹抗压强度、钢筋的抗拉压强度进行实际测量。
（B）胶合木与钢材连接性能试验：根据研究目的的不同，试件分為四组，共132个，具体分组试验情况如下。
（a）钢筋直径的影响
初步确定钢筋面积100×100×9.5/360=264mm2，选直径18（254.5 mm2），20（314.2 mm2），22（380.1mm2）的钢筋。共加工12×3=36个试件，18个做受拉试验，18个做受压试验。
（b）植筋深度的影响
取钢筋直径相同，20mm，植筋深度100mm，150mm，200mm，共加工12×3=36个试件，18个做受拉试验，18个做受压试验。
（c）植筋孔径的影响
取钢筋直径相同，20mm，孔径为25mm，30mm，35mm共加工12×3=36个试件，18个做受拉试验，18个做受压试验。
（d）孔径类型的影响
取钢筋直径相同，20mm，孔径30mm，分孔径光滑，有肋两种情况，共加工12×2=24个试件，12个做受拉试验，12个做受压试验。
（3）根据试验结果，综合分析胶合木植筋后的破坏形态、破坏机理和受力性能，给出设计建议。
3 结语
（1）本项目试验用锥形试件代替以往的棱柱体试件，更加方便植筋试件通过球铰进行连接，对空间木结构的节点连接工程应用有较大推进作用;
（2）本项目试验材料选用国产东北落叶松胶合木，以此弥补国内木材在胶合木植筋方面的空白，推动国内木材的高值利用;
（3）本项目的实验设计，在对四种影响因素进行试验研究时，在以往抗拉试验的基础之上增加了抗压试验，弥补了以往试验研究的不足，反应胶合木桁架结构中杆件。
总之，本次试验对木结构向大跨度、大空间的发展在构件连接方式上有推动作用，对推动大跨度空间木结构发展具有现实意义。
参考文献：
[1]聂玉静， 孙正军. 木结构胶合植筋连接的研究进展[J]. 四川建筑科学研究， 2012：34-37.
[2] Serrano E. Glued-in rods for imber structures—An experimental study of softening behaviour[J]. Mater Struct， 2001;34：228-234.
[3]聂玉静. 胶合木植筋抗拔性能研究 [博士][D]： 中国林业科学研究院; 2012.
[4]凌志彬， 杨会峰， 刘伟庆， 陆伟东. 胶合木植筋黏结锚固性能试验研究[J]. 建筑结构学报， 2013：132-141.
[5]汤举， 杨会峰， 陆伟东， 王曙光. 胶合木植筋粘结锚固性能试验研究[J]. 建筑结构， 2011：457-462.
[6] Steiger R， Gehri E， Widmann R. Pull-out strength of axially loaded steel rods bonded in glulam parallel to the grain[J]. Mater Struct， 2007;40：69-78.
[7] Widmann R， Steiger R， Gehri E. Pull-out strength of axially loaded steel rods bonded in glulam perpendicular to the grain[J]. Mater Struct， 2007;40：827-838.
[8] Feligioni L， Lavisci P， Duchanois G， De Ciechi M， Spinelli P. Influence of glue rheology and joint thickness on the strength of bonded-in rods[J]. Holz Roh Werkst， 2003;61：281-287.
[9] Broughton JG， Hutchinson AR. Pull-out behaviour of steel rods bonded into timber[J]. Mater Struct， 2001;34：100-109.
[10] Robert Wiktor. Glulam Connections Using Epoxy Glued-in Rebars[D]. Vancouver： University of British Columbia，1994.