正交胶合木滚动剪切性能测试方法及影响因子研究进展

西北林学院学报2019,34(3)： 259-264

Journal of Northwest Forestry University

doi ：10. 3969/j. issn. 1001-7461. 2019. 03. 41

正交胶合木滚动剪切性能测试方法及影响因子研究进展

蔡诗晨，宋焕，梁星宇，王志强*

收稿日期：2018-07-08修回日期：2018-08-31

基金项目：国家自然科学基金项目(31570559)%

作者简介：蔡诗晨，女，硕士，研究方向：木结构建筑％ E-mail ： 1214346886@qq. com

*通信作者：王志强，男，教授，研究方向：新型工程木产品和木结构建筑％ E-mail : wangzhiqiang@njfu. edu. cn

(南京林业大学材料科学与工程学院，江苏南京210037)

摘要：介绍正交胶合木滚动剪切性能测试方法，分析和比较不同标准中测试方法的优缺点，并总

结CLT 滚动剪切性能影响因素及其研究进展，以期能为国内CLT 材料研究提供参考$结果表明,

测试方法尚未统一，不同测试方法、材料种类、锯材宏观构造特征、CLT 加工工艺和产品几何构造

对滚动剪切性能影响较大$建议针对目前概括的主要因素进行深入研究，建立统一的测试标准，同

时应基于国产木材、结构复合板材和国内木结构行业实际情况展开CLT 研究和应用$

关键词:正交胶合木；滚动剪切性能；测试方法；影响因素中图分类号：S781.29

文献标志码:A 文章编号：1001-7461(2019)03-0259-06

Research Progress on Rolling Shear Property Test Methods and Influence Factors

of Cross-laminated Timber

CAI Shi-chen,SONG Huan,LIANG Xing-yu,WANG Zhi-qiang *

(College of Materials Science and Engineering , Nanjing Forestry University , Nanjing 210037 , Jiangsu , China)

Abstract ：This paper mainly introduced the rolling shear properity test method of cross-laminated timber

(CLT )analyzedandcomparedtheadvantagesanddisadvantagesofthetest methodsindi f erentstand-

ardsandsummarizedtheinfluencingfactorsandresearchprogressofCLTro l ingshearpropertiestopro-

videreferencefordomesticCLT material research. From the research results at home and abroad the test methodshadnotbeenunified.Di f erenttestmethods #materialtypes #macrostructurecharacteristicsofsawn

timber,CLT processing technology and product geometry had great influence on rolling shear properties. It wasrecommendedtoconductin-depthresearchonthe mainfactorscurrentlysummarized toestablisha

unifiedteststandardandtodevelopCLTresearchandapplicationbasedontheactualsituationofdomestic woodstructuralcompositeboardanddomesticwoodstructureindustry.

Key words : cross-laminated timber ； rolling shear property ； test method ； influencing factor

正交胶合木(cross -lnminaed timber, CLT)是 目前国际上最新发展的一种工程木产品，它是由3

层以上实木锯材或结构复合板材正交组坯，采用结 构胶黏剂压制而成与其他工程木产品相比,

CLT 具有更好的尺寸稳定性、刚度、强度等力学特

性和防火性能，主要用于木结构建筑中的楼面板、屋 面板和墙体板等承重构件[1]0目前，世界上已建成 的中高层木结构建筑，如加拿大温哥华UBC 大学 的18层木结构建筑等，大都采用了 CLT 作为承重

的楼面板或墙体板可以说，CLT 的出现，为现

代木结构建筑向中高层发展提供了材料选择和发展

契机％

在产品构造上，CLT 与胶合木的不同之处在于

CLT 层板的正交性，这种正交性一方面使CLT 具

有优异的尺寸稳定性和面内双向力学性能等；另一

方面，也使CLT 在作为楼面板等构件受到面外荷载 发生破坏时，横向层层板的滚动剪切(rolling shear)

破坏成为关键、主要的破坏模式囚。滚动剪切通常

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是指锯材在其横切面产生剪切应变的行为4%由于 木材同一年轮中早、晚材抵抗剪切变形的能力有较

大差异，也存在木射线和髓心等薄弱的宏观构造，导

致在剪力作用下，锯材很容易在早晚材过渡区域、木 射线、髓心等部位产生裂缝，发生滚动剪切破坏％ 木材滚动剪切强度和模量都较低，对于北美常见的 生产CLT 的树种,如云杉-松木-冷杉（spruce-pine-

fir,SPF ）等，其滚动剪切模量设计值仅取50

MPa 1%木结构建筑中木构件的力学性能是关系整

体建筑安全性和寿命的重要指标囚％因此，滚动剪

切性能在CLT 产品设计中十分重要，国外CLT 手 册明确指出CLT 的滚动剪切刚度和强度是CLT 楼

面板和屋面板设计及性能的关键因素4 %近几年，国内外学者围绕CLT 滚动剪切性能,

进行了两大方面研究，一是CLT 滚动剪切性能评价 方法，目前国际上还没有统一的CLT 滚动剪切性能 测试方法，测试实木锯材或者木质复合材料（CLT ）

滚动剪切性能的测试方法主要分为2大类：压缩剪 切（compression shear ）和弯 曲剪切（bending shear ） 测试方法；二是CLT 滚动剪切性能影响因素和性能

改善，主要对CLT 层板材料种类（针叶材、阔叶材、 木质复合材料等）、锯材宏观构造特征（年轮宽度、早

晚材、年轮走向等）、CLT 加工工艺（组坯方式、连接 方式、胶合工艺等）和产品几何构造等方面对CLT

滚动剪切性能的影响和改善展开了研究％

本研究主要对国内外CLT 滚动剪切性能测试 方法及影响因素的研究现状进行分析和总结，介绍

最新研究进展，以期能为国内CLT 滚动剪切性能的

研究提供参考％

1 CLT 滚动剪切性能测试方法

1.1压缩剪切测试方法

代表性的压缩剪切测试方法标准有：EN408、

EN789和ASTM D2718等％这3种测试方法都是

将测试材料置于2个钢板之间，当测试材料纹理方

向与钢板长度方向平行时，测试材料的面内顺纹剪 切性能（planar shear ）；当材料纹理方向与钢板长度 方向垂直时，测试材料的滚动剪切性能％ 3种测试 方法在材料尺寸、加载角度#等方面存在区别，测试

装置见图1%对于材料尺寸，EN408中明确要求试 件长度300 mm 、宽度32 mm 、厚度55 mm,尺寸变

化需在规定范围内，以满足加载角度要求；EN789 规定试件宽度）100 mm ⑺，ASTM D2718则允许 尺寸可以不同8%对于另一个重要参数加载角度

#,不同标准也有区别％在EN408中，角度#固定为

14°（）；EN789依据试件厚度（6〜80 mm ）给定角度

范围8°〜25°⑺；而ASTM D2718则规定了较小的

角度3°〜% 3°〜14°范围内的不同加载角度的测

试方法都有其优缺点，需进一步研究％

这3种测试方法都需要将钢板与试件胶合，存 在试件准备周期长的缺点，直接采用3层CLT 测试

其横向层的滚动剪切性能，即采用纵向布置的实木

锯材代替两侧的钢板，荷载从CLT 试件表层层板 （纵向层）传递到横向层层板％如H.J. Blass （2）等和

M. Gong （3）等提出的3层夹心结构测试方法（图2）

以及欧洲CLT 产品标准EN16351（0：提出的压缩剪 切测试方法%

注：a.根据 EN408；b.根据 EN789；c.根据 ASTM D2718。

图1压缩剪切试验测试装置

Fig 1 Compressionsheartestdevice

EN16351：10：的测试方法要求直接从5层CLT 用固定的加载角度# = 14°进行滚动剪切测试，试验试件中取出3层CLT 试件，试件宽度）100 mm,采

装置和试件锯切方案见图3、图4%

1. 纹理〃冋

2. 试件

3.

钢板