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23
2022
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09
集成材知識概述
作者：
集成材就是用板材或小方材按木纖維平行的方向，在厚度、寬度和長度方向膠合而成的木材制品。集成材的原料多是間伐材和小徑材。集成材是節(jié)約木材，提高木材利用率的有效手段之一。
集成材的特點
1．1 小材大用，劣材優(yōu)用
由于集成材是由短小料在長度、寬度和厚度方向上縱接或橫拼膠合而成的，所以可以按照客戶要求制成任意大橫截面和任意長度的構(gòu)件，使得小材大用。原北京亞運村康樂嬉水園的網(wǎng)狀木結(jié)構(gòu)建筑，是采用4cm厚的木板經(jīng)指接膠合而成的集成材構(gòu)件，梁長30m，高2m，寬4m。1994年日本愛媛縣建成的一座集成材拱橋，載重20t，橋長達(dá)2636m，寬8m，跨度達(dá)23m。
集成材在膠合前，剔除節(jié)子、蟲眼、腐朽等木材瑕疵以及彎曲、空心等生長缺陷后可以制造出“無缺陷”集成材。配板時即使有木材缺陷也可將其分散，使得劣材優(yōu)用。
1．2 易于干燥及其多功能性
因集成材的原料多為短小料，所以干燥比較充分，制成的長尺寸、大截面構(gòu)件的各部分含水率較均勻，與大塊鋸材制品相比，開裂變形小。
集成材在膠合前可以預(yù)先對板材進(jìn)行防腐、防火、防蟲、防蟻等各種特殊處理，相對于大截面鋸材，大大提高了藥物處理的深度和效果，從而使集成材制品具有優(yōu)良的防腐性、阻燃性和防蟲性。此外，集成材的熱傳導(dǎo)率低，保溫性能好，吸音性強(qiáng)，音響效果好，并具有調(diào)濕能力等多種功能。
1．3 高強(qiáng)度、木材利用率高
在集成材制作過程中可控制胚料木纖維的通直度，減少斜紋理或節(jié)疤紊亂紋理等對木構(gòu)件強(qiáng)度的影響，層板的組合可以按強(qiáng)弱配置的原則，外層用等級較高的樹種，內(nèi)層用等級較低的樹種，這種配置經(jīng)實驗證明其強(qiáng)度性能為實木的1.5倍，這種集成材既可以提高產(chǎn)品的強(qiáng)度，還能充分利用等級低的木材，從而提高木材的利用率。集成材不僅可以是不同樹種的組合，也可以是外觀分等鋸材和力學(xué)性能分等鋸材的組合，這兩種組合方式都使集成材的生產(chǎn)自由度增大。不過，對于主要受軸向拉伸應(yīng)力和軸向壓縮應(yīng)力的軸向菏載構(gòu)件來說，構(gòu)件的層板最好用同一等級的鋸材。
1．4 集成材的力學(xué)性能特征
雖然集成材層板自由組合的方式可以隨心所欲的分散鋸材上影響強(qiáng)度的缺陷，但結(jié)構(gòu)用集成材在承受彎曲荷載時，其中性軸不同于實木木梁那樣固定不動，而是會隨著菏載的增加而變化，受壓部位甚至延伸到中線以下，受拉部位各區(qū)段的受力也不完全相似。故對結(jié)構(gòu)用集成材構(gòu)件強(qiáng)度的首要評價指標(biāo)值——拉伸強(qiáng)度尤應(yīng)特別考慮。機(jī)構(gòu)用集成材彎曲構(gòu)件拉伸側(cè)最外部10%的拉伸區(qū)可分為兩部分：外部5%拉伸區(qū)和內(nèi)部5%拉伸區(qū)。構(gòu)件的厚度不同，在外部5%拉伸區(qū)和內(nèi)部5%拉伸區(qū)內(nèi)對亂紋、節(jié)子、斜紋理、密度、年輪寬度及髓心和受壓木的比例等對構(gòu)件強(qiáng)度有影響的因子的要求也都不盡相同。
1．5 產(chǎn)品造型自由度較大
一般集成材由厚度2~4cm的小材膠合而成，可制成能滿足各種特殊形狀要求的木構(gòu)件，如：弓鉉架、拱架、上鉉構(gòu)件和彎曲的龍骨、框架等。彎曲集成材的彎曲半徑可達(dá)其厚度的150倍，為木構(gòu)件建筑的設(shè)計、建造提供了很大的想象空間，如日本京都上京區(qū)的寶塔形“日滿里樓”全部為集成材結(jié)構(gòu)，其地下建筑4層，地上建筑72層，高達(dá)339m，總占地面積5027m，外觀造型古樸典雅，是其他木制品結(jié)構(gòu)難以達(dá)到的。
1．6 可連續(xù)化生產(chǎn)
在歐洲、北美及日本等國家，集成材已實現(xiàn)工業(yè)連續(xù)化生產(chǎn)，并大大提高了各種異型木構(gòu)件的生產(chǎn)速度和建筑物的組裝速度。
1．7 缺點
集成材的生產(chǎn)需要專用的生產(chǎn)設(shè)備，良好的技術(shù)和質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)及產(chǎn)品檢驗人員或機(jī)構(gòu)，并且相對于實木制品而言，集成材制品因鋸解、刨銷、膠接等耗用能源較多，故其成本相對較高。
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