杉木膠合木濕應力研究

摘要：為揭示環境濕度變化引起的木材含水率非均勻性分布對膠合木構件內部濕應力的影響規律,從材料層面測試了變濕度條件下290個國產杉木木材的平衡含水率,以及橫紋徑向和橫紋弦向干縮性、濕脹性、水分擴散系數、抗拉強度和彈性模量等物理力學性能參數,并從理論層面利用有限元模擬分析周期性變濕度條件下層板厚度對杉木膠合木濕應力的影響。研究結果表明:利用Nelson方程能夠較好地擬合變濕度中杉木的平衡含水率;杉木橫紋徑向干縮和濕脹性均小于橫紋弦向,橫紋徑向水分擴散系數、抗拉強度和彈性模量均高于橫紋弦向,這決定于橫紋徑向排列的木射線以及管胞徑面壁上大量紋孔導致的實質物質減少的微觀構造;減小層板厚度有助于降低膠合木濕應力,當層板厚度由40 mm降至20 mm時,構件內部最大濕應力降低19.32%,但其最大值仍高于木材橫紋抗拉強度,濕應力的降低程度不足以避免構件的橫紋開裂;木結構工程設計和應用中必須考慮其他有效的方法減小濕應力以避免木材橫紋開裂。