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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)構建筑，是采用4cm厚的木板經(jīng)指接膠合而成的集成材構件，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2636m，寬8m，跨度達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先對板材進行防腐、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，集成材的熱傳導率低，保溫性能好，吸音性強，音響效果好，并具有調(diào)濕能力等多種功能。
1．3 高強度、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件強度的影響，層板的組合可以按強弱配置的原則，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力和軸向壓縮應力的軸向菏載構件來說，構件的層板最好用同一等級的鋸材。
1．4 集成材的力學性能特征
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度的缺陷，但結(jié)構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)構用集成材構件強度的首要評價指標值——拉伸強度尤應特別考慮。機構用集成材彎曲構件拉伸側(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件強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件，如：弓鉉架、拱架、上鉉構件和彎曲的龍骨、框架等。彎曲集成材的彎曲半徑可達其厚度的150倍，為木構件建筑的設計、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，其地下建筑4層，地上建筑72層，高達339m，總占地面積5027m，外觀造型古樸典雅，是其他木制品結(jié)構難以達到的。
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)設備，良好的技術和質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)及產(chǎn)品檢驗人員或機構，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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