CN114536484A - 一种木钉接合的胶合木及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种木钉接合的胶合木，胶合木由两层或两层以上的层板（1）竖向层叠组坯并通过木钉（3）直接钉入无需预钻孔连接制成；将木钉（3）倾斜一定角度斜向钉入层板（1），同一钉入水平的木钉（3）为一个钉层（7），相邻钉层（7）的木钉（3）在胶合木长度方向的钉入角度相同或相反且钉尖位于同一轴线上。同时，本发明公开了一种木钉接合的胶合木的制备方法及其应用。本发明获得的胶合木及其梁柱结构，力学性能优异，既具有较高的承载力，也有较高的刚度和延性，相比于传统的使用胶黏剂进行层板组坯接合的胶合木，本发明安全环保，同时制造简便高效且可以重复回收利用。

Description

一种木钉接合的胶合木及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种木钉接合的胶合木及其制备方法和应用，属于木质工程材生产技术领域。

背景技术

胶合木(Glued laminated timber，Glulam)是一种以厚度一般为20mm～45mm的板材，沿顺纹方向叠层组坯并施加结构用胶黏剂加压制成的工程木产品，也称层板胶合木，或称结构用集成材。胶合木可用于建造民用建筑和一些大空间的公共建筑如体育馆、展览馆等。既可以替代钢筋混凝土、砖石等传统建筑材料，也可以与这些材料以及其他工程木产品组合使用形成混合结构。胶合木的生产制造可以将木材变短为长、变窄为宽，变薄为厚，可以通过组合不同尺寸的层板进行优化，以在必要时有效避免木材缺陷。确保最好地使用低质量的木材，使部件具有高强度和耐久性。而胶合木结构具有美观舒适、节能环保、保温隔热、抗震性能好等优点，推动胶合木广泛使用有助于开拓装配式木结构建筑的市场应用，促进我国现代木结构建筑快速发展，使我国建筑产业更加绿色、低碳。

胶合木的生产制造多使用冷固化型胶黏剂，常用胶黏剂有单组份聚氨酯胶黏剂、双组份聚氨酯胶黏剂、聚醋酸乙烯酯-异氰酸酯胶黏剂、间苯二酚-甲醛树脂胶黏剂、酚醛树脂胶黏剂等。多数胶黏剂存在耐久性较差，在温湿度较高环境下易水解，木材膨胀收缩引起胶层内应力等缺陷，降低胶黏剂的粘结强度，进而对胶合木产品力学性能产生负面影响。此外，在胶合木生产制造过程中会释放有毒有害物质，危害生产者和使用者的身体健康。胶黏剂在胶合木回收利用时会对拆卸造成困难，从而产生建筑垃圾，污染环境，所以需要寻求一种新型的、更加绿色便捷的连接方式。

我国传统木结构建筑中，构件间一般采用榫卯连接，并配合使用木钉/销等木质连接件。随着工业革命的发展，在现代木结构建筑中，各种金属连接件和胶黏剂的出现逐渐替代了传统的木钉。但近年来，随着生产技术的进步，采用密实化处理的木材制造的木钉表现出高硬度、高强度、耐冲击等优良特性。此外，金属类紧固件被钉入基材后，木材内部的湿度和空气作用会使得金属连接件发生锈蚀，长时间使用会对连接性能产生影响，造成节点部位强度明显降低。而且一些特殊种类的结构用木材(如柞木、核桃木等)，其抽提物中的单宁酚类化合物会与金属连接件发生反应，让木材表面出现黑色斑点而影响建筑的外观。

目前，尚未出现木钉作为连接件在胶合木生产制造的应用，而本团队目前的研究成果可以为实现该技术提供理论与数据支撑。随着全球对于节能减排和环境保护的关注，木钉可以在提升绿色制造水平、推动装配式建筑发展、拓宽低碳节能应用市场等领域发挥重要作用，也可以助力我国早日实现碳达峰、碳中和的宏伟目标。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种木钉接合的胶合木，该胶合木木钉的钉入方向为倾斜且相邻钉层的木钉且钉尖位于同一轴线上，获得的胶合木力学性能好，既具有较高的承载力，也有较高的刚度和延性。

同时，本发明提供一种木钉接合的胶合木的制备方法，整个制备过程中无胶，能够实现层板的纵向以及横向接长。

同时，本发明提供一种木钉接合的胶合木在制造木结构建筑中的梁、柱中的应用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种木钉接合的胶合木，胶合木由两层或两层以上的层板竖向层叠组坯并通过木钉直接钉入无需预钻孔连接制成；相邻层板的上表面纹理方向为木材顺纹方向且横截面纹理方向一致；将木钉倾斜一定角度斜向钉入层板，同一钉入水平的木钉为一个钉层，相邻钉层的木钉在胶合木长度方向的钉入角度相同或相反且钉尖位于同一轴线上。

所述层板由针叶材通过弦向锯切制得；所述针叶材包括速生材；所述速生材包括杉木、杨木或松木；所述层板最小宽度为50mm，最小厚度为20mm。

所述木钉由阔叶材通过密实化处理后制得；所述阔叶材包括榉木、橡木或柚木；所述木钉是一端为圆锥体、另一端为无帽头的圆形钉；所述木钉的直径范围是2.5mm～6.5mm，长度范围是35mm～90mm。

倾斜一定角度包括60°。

所述木钉的行距4-6d，边距3-6d，间距10-20d，端距15-25d，d为木钉直径，单位mm。

相邻钉层的木钉在胶合木长度方向的钉入角度相反的胶合木的层板纵向接长方法为：相邻层板采用长度不同的层板单元上下错开接缝、纵向对齐后用木钉横向钉组接合，接缝位置为相邻两木钉横向钉组轴线的中心线上；所述木钉横向钉组为在同一钉层上，在层板同一宽度方向上排列的若干木钉；

相邻钉层的木钉在胶合木长度方向的钉入角度相反的胶合木的层板横向接长方法为：以三层钉接胶合木产品为例，从上至下、从左至右第一层层板，以第一个木钉纵向钉组中的钉尾部作第一竖直线，将第一连接木钉在第一竖直线上并且垂直第二层层板侧面钉入连接两个三层钉接胶合木；然后，从上至下，从左至右第二层层板，以第二个木钉纵向钉组中的钉首部作第二竖直线，将第二连接木钉分别在第二竖直线上并且垂直第一和第三层层板侧面钉入连接两个三层钉接胶合木；所述第一连接木钉和第二连接木钉的长度均至少大于单个层板宽度；

相邻钉层的木钉在胶合木长度方向的钉入角度相同的胶合木的层板纵向接长方法为：相邻层板采用长度不同的层板单元上下错开接缝、纵向对齐后用木钉横向钉组接合，接缝位置为相邻两木钉横向钉组轴线的中心线上，表层层板的接缝与中间层板的接缝在层板长度方向相差一个钉间距；所述钉间距为相邻两个木钉横向钉组之间的距离；所述表层层板的接缝左右两边的所述层板上的木钉钉入方向相反；

相邻钉层的木钉在胶合木长度方向的钉入角度相同的胶合木的层板横向接长方法为：以三层钉接胶合木产品为例，从左至右相邻钉层的钉尖位置作竖直线，取两条竖直线的第一中线，将第三连接木钉在第一中线上并且垂直三层层板侧面分别钉入连接两个三层钉接胶合木，所述三层钉接胶合木长度方向的第二中线位置处竖直排列横向连接的第三连接木钉，所述第二中线左右两侧横向连接的木钉对称排布，第三连接木钉的长度至少大于单个层板宽度。

一种木钉接合的胶合木的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S01，根据所需制备的胶合木尺寸规格制定制备方案，包括层板和木钉的类型和尺寸，钉层的厚度，层板的组坯方式以及气动钉枪的型号、气压；

S02，制备所述层板，要求在干燥后，将层板沿长度方向的四个对称面平压刨光，两端垂直锯切，要求所有层板尺寸相同，同时含水率接近；

S03，调试气动钉枪，要求气动钉枪气压正好能将木钉打入钉层并且不突出层板表面，且木钉周围层板不会开裂；

S04，层板组坯，在水平工作台上，将上述层板接长至所需长度、宽度，长度和宽度方向上总层数分别为两层及两层以上，依次将层板自下而上对齐铺设，利用液压装置将层板横向压紧且上下层板紧密贴合；

S05，层间接合，用气动钉枪将木钉错开打入第一层层板，钉入角度为60°，重复S04，使层板厚度达到第二个钉层的深度，用气动钉枪将木钉错开打入第二层层板，钉入位置同上，钉入角度与第一个钉层相反或相同，要求相邻的两个钉层中木钉的钉尖位于一条竖直线上；

S06，重复S04～S05，直至所需尺寸的胶合木制备完成。

一种木钉接合的胶合木在制造木结构建筑中的梁、柱中的应用。

木结构建筑中的梁、柱的制备方法为：胶合木均由三层层板组坯钉接而成，分别作为柱和梁；

S1，根据所需制备的梁和柱的尺寸规格，制定实施方案，包括胶合木和木钉的尺寸，钉层的厚度，胶合木生产所用方案以及气动钉枪的气压；

S2，制备梁和柱，根据实施方案对制造梁和柱的胶合木进行处理，

S3，组装梁和柱，将梁和柱在连接节点处进行拼接，使用木钉对连接节点进行连接；

木钉在连接节点处排布规律为：在竖直方向等间距排列三列，在水平方向等间距排列三行；一行的3根木钉均连接两层层板，另外两行的木钉均连接三层层板；

胶合木在连接节点处有拼接，作为柱使用的胶合木，其中心位置的层板相比于两侧层板锯切去单个层板宽度的长度，两侧层板不作处理；作为梁使用的胶合木，其中心位置的层板不作处理，两侧层板均锯切去单个层板宽度的长度；

S4，重复S2-S3，直至所需尺寸的梁柱结构制造完成。

所述连接节点处的木钉均为垂直钉入。

本团队专注于木钉连接胶合木的研究，如探究了钉入角度对木钉连接胶合木梁的抗弯性能影响，由表1可知，钉间距为21D(D为钉直径)时木钉抗剪性能最好；同时，参考木结构设计手册对钉间距、边距要求，取行距30mm，边距29.5mm，间距100mm，端距115mm两纵行错列排布的木钉连接胶合木梁进行抗弯试验(表2，图1)，由表3和图4可知，试验发现当木钉以60°钉入的双层组合木梁其极限荷载和弯曲刚度均比90°钉入的双层组合木梁高25％，木钉以60°钉入的三层组合木梁的极限荷载和弯曲刚度分别比90°钉入的三层组合木梁高5％和6％。两层组合木梁和三层组合木梁在木钉钉入角度相同的情况下，三层的极限荷载略大于两层，但三层的弯曲刚度明显高于两层的，且钉入角度为90°和60°的三层组合木梁分别比两层的高234.47％和181.96％。此外，由表2和图3可知，N-2-90°和N-2-60°分别比胶黏剂G-2连接的双层木梁高56％和30.4％。总体上看，以60°钉入木钉连接三层组合木梁是所有组合中力学性能最好的，既具有较高的承载力，也有较高的刚度和延性。

不同钉入角度下双层和三层组合木梁试验现象见图2，起初，随着荷载增大，开始出现木钉断裂，随着荷载的不断增加，更多的木钉出现断裂，此时组合木梁出现分层现象，且底层木梁裂纹沿着木纹方向不断延伸，层板间会出现相对滑移；而胶合木梁则是在荷载达到一定数值木梁底部出现裂纹并呈45°向上延伸，并在到达最大荷载时，木梁底部受拉断裂，发生脆性破坏。这说明木钉连接组合木梁主要受木钉与层板之间的作用力影响且这种组合形式相比于胶黏剂粘结层板有更大的延性。研究发现木钉在气钉枪的高压强下钉入木材会发生焊接作用，主要依靠外界摩擦生热，使热塑性的木质素和半纤维素发生相变，在二者经过软化、融合、冷却固化后木钉与木材间会实现类似普通胶合木中胶层的紧固作用。

表1不同钉入间距对剪切性能的影响

表2木梁试件参数

表3木梁抗弯性能试验结果

综上所述，本申请获得的胶合木及其梁柱结构，力学性能优异，既具有较高的承载力，也有较高的刚度和延性。同时本发明在层板长度和宽度方向有接长时也可采用木钉进行连接，相比于传统的使用胶黏剂进行层板组坯接合的胶合木，因其使用胶黏剂可能产生甲醛、苯、TVOC等有毒有害物质，对环境造成污染，本发明可以避免该问题的产生，同时制造简便高效且可以重复回收利用。

附图说明

图1为木钉连接组合胶合木设计图；

图2为不同钉入角度下双层和三层组合胶合木试验现象图；

图3为不同连接方式胶合木的抗弯性能比较图；

图4为不同钉入角度胶合木的抗弯性能比较图；

图5为本发明实施例1的胶合木的结构示意图；

图6为本发明实施例1的钉层的结构示意图；

图7为本发明端距、间距、边距、行距的结构示意图；

图8为本发明实施例1的层间组坯接合示意图；

图9为本发明实施例1的层板长度方向接长示意图；

图10为本发明实施例1的层板宽度方向接长示意图；

图11为本发明实施例1的木钉交错排列示意图；

图12为本发明实施例1的(三层)最终效果图；

图13为本发明实施例2的层板长度方向接长示意图；

图14为本发明实施例2的层板宽度方向接长示意图；

图15为本发明实施例2的木钉交错排列示意图；

图16为本发明实施例2的(三层)最终效果图；

图17为本发明梁柱结构示意图；

图18为本发明实施例3的两层层板示意图(N-n)；

图19为本发明实施例3的三层层板示意图(R-r)；

图20为本发明实施例3的最终效果图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

实施例1

本实施例公开了一种木钉接合的胶合木，如图5所示，胶合木由三层层板1竖向层叠组坯并通过木钉3连接制成，相邻层板的上表面2纹理方向为木材顺纹方向且横截面4纹理方向一致；当木钉3垂直(即沿一个钉组6的轴线)钉入层板1时按图6所示规律使木钉3尾端设置在层板上表面2，具体排布规律按GB50005-2017《木结构设计标准》中表6.2.1规定，如图7所示，分别为层板1长度方向：端距(木钉轴线到层板横截面距离e1)、间距(相邻木钉轴线距离s)和层板宽度方向：边距(木钉轴线到层板侧面5距离e2)、行距(相邻木钉轴线距离r)，均应大于表中规定最小值且由于木钉3为直接钉入无需预钻孔，故实际端距、边距、间距和行距应为表中数值的2倍；而本产品则是在垂直层板上表面钉入基础上将木钉倾斜一定角度斜向钉入，同一钉入水平的木钉为一个钉层7，相邻钉层7的木钉在胶合木长度方向的钉入角度相反，每层层板1在长度和宽度方向排布的木钉3数目一致。本实施例还公开了木钉接合胶合木的制备方法。本实施例在层板1长度和宽度方向有接长时也可采用木钉3进行连接，相比于传统的使用胶黏剂进行层板组坯接合的胶合木，因其使用胶黏剂可能产生甲醛、苯、TVOC等有毒有害物质，对环境造成污染，本发明可以避免该问题的产生，同时制造简便高效且可以重复回收利用。

具体地，本实施例公开了一种木钉接合的胶合木，本产品则是在垂直层板1上表面2钉入基础上将木钉倾斜一定角度斜向钉入，同一钉入水平的木钉3为一个钉层7，相邻钉层7的木钉3在胶合木长度方向的钉入角度相反，钉尖位于同一轴线上的两颗钉为一个钉组6，如图6所示，以三层钉接胶合木产品为例，相邻钉层的两颗钉分为钉6-1、钉6-2，每层层板1在长度和宽度方向排布的木钉数目一样。

层板1由针叶材通过弦向锯切制得，如杉木、杨木、松木等速生材，且层板无明显缺陷，其最小宽度为50mm，最小厚度为20mm。

木钉3由阔叶材通过密实化处理后制得，如榉木、橡木、柚木等等，木钉是一端为圆锥体、另一端为无帽头的圆形钉，木钉的直径范围是2.5mm～6.5mm，长度范围是35mm～90mm。

层板纵向接长后顺纹层叠组坯而成，所用层板树种、尺寸相同，含水率、材料等级接近。

如图9所示，层板纵向接长所采用的方式不同于常规的涂胶指接胶合，而是相邻层板1采用长度不同的层板单元上下错开接缝14、15，纵向对齐用木钉横向钉组11、12、13接合，接缝14、15位置为相邻两木钉横向钉组轴线的中心线上，即图示三层胶合木中间层板9、10在水平面内有一处接缝14，上下两侧层板8在水平面内各有一处接缝15，上下两侧层板8尺寸相同，两中间层板9、10在层板长度方向相差一个钉间距。如图10所示，宽度方向接长与长度方向类似，以三层钉接胶合木产品为例，从上至下、从左至右第一层层板1，以第一个木钉纵向钉组中的钉尾部作第一竖直线16，将第一连接木钉18在第一竖直线16上并且垂直第二层层板1侧面钉入连接两个三层钉接胶合木；然后，从上至下，从左至右第二层层板1，以第二个木钉纵向钉组中的钉首部作第二竖直线17，将第二连接木钉19分别在第二竖直线17上并且垂直第一和第三层层板1侧面钉入连接两个三层钉接胶合木；所述第一连接木钉18和第二连接木钉19的长度均至少大于单个层板1宽度。

木钉3按规律排布，以90°垂直板面钉入为例时参照GB50005-2017《木结构设计标准》中表6.2.1规定排布，其中同一钉层7的木钉3在层板1长度方向间距相等，在层板宽度方向行距相等，取90°钉入木钉3为基准线向一侧倾斜30°即保证木钉轴线与层板上表面呈60°，要求上下两个钉层7的木钉3错开位置使得相邻钉层7的木钉在胶合木长度方向的钉入角度相反。

一种木钉接合的胶合木的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

S01，根据所需制备的胶合木尺寸规格制定制备方案，包括材料(层板和木钉)的类型和尺寸，钉层的厚度，层板的组坯方式以及气动钉枪的型号、气压等等。

S02，制备所述层板，要求在干燥后，将层板沿长度向的四个对称面平压刨光，两端垂直锯切，要求所有层板尺寸相同同时含水率接近；

S03，调试气动钉枪，要求钉枪气压正好能将木钉打入钉层，不突出层板表面，且木钉周围层板不会开裂；

如图8所示，S04，层板组坯，在水平工作台上将上述层板接长至所需长度、宽度，长度和宽度方向上总层数分别为两层及两层以上，依次将层板自下而上对齐铺设，利用液压装置将层板横向压紧且上下层板紧密贴合；

S05,层间接合，用气动钉枪将木钉错开打入第一层层板，钉入位置根据GB50005-2017《木结构设计标准》和试验参数取行距4-6d，边距3-6d，间距10-20d，端距15-25d(d为木钉直径，单位mm)排布，钉入角度为60°，重复步骤S04，使层板厚度达到第二个钉层的深度，用气动钉枪将木钉错开打入第二层层板，钉入位置同上，钉入角度与第一个钉层相反，即120°，要求相邻的两个钉层中木钉的钉尖位于一条竖直线上；

S06，重复步骤S04～S05，直至所需尺寸的胶合木制备完成。

如图11所示，为本实施例的木钉交错排列示意图，如图12所示，为本实施例的(三层)最终效果图。

实施例2

本实施例公开了一种木钉接合的胶合木，胶合木由三层的层板1竖向层叠组坯而成，相邻层板的上表面2纹理方向为木材顺纹方向且横截面4纹理方向一致；当木钉3垂直钉入层板1时按图5所示规律使木钉3尾端设置在层板1上表面2，具体排布规律按GB50005-2017《木结构设计标准》中表6.2.1规定，分别为层板长度方向：端距(木钉轴线到层板横截面距离e1)、间距(相邻木钉轴线距离s)和层板宽度方向：边距(木钉轴线到层板侧面5距离e2)、行距(相邻木钉轴线距离r)，均应大于表中规定最小值且由于木钉为直接钉入无需预钻孔，故实际端距、边距、间距和行距应为表中数值的2倍；而本产品则是在垂直层板上表面钉入基础上将木钉倾斜一定角度斜向钉入，同一钉入水平的木钉为一个钉层7，相邻钉层7的木钉3在胶合木长度方向的钉入角度相同且钉尖位于同一竖直线上，每层层板1在长度和宽度方向排布的木钉3数目一样。本实施例还公开了木钉接合胶合木的制备方法。本发明在层板1长度和宽度方向有接长时也可采用木钉3进行连接，相比于传统的使用胶黏剂进行层板组坯接合的胶合木，本发明可以有效减少甲醛等有害物质释放，降低污染，制造简便高效且可以重复回收利用。

具体地，本实施例公开了一种木钉接合的胶合木，本产品则是在垂直层板1上表面2钉入基础上将木钉3倾斜一定角度斜向钉入，同一钉入水平的木钉为一个钉层7，相邻钉层7的木钉3在胶合木长度方向的钉入角度相同且钉尖位于同一竖直线上，每层层板1在长度和宽度方向排布的木钉3数目一样。

层板1由针叶材通过弦向锯切制得，如杉木、杨木、松木等速生材，且层板1无明显缺陷，其最小宽度为50mm，最小厚度为20mm。

木钉3由阔叶材通过密实化处理后制得，如榉木、橡木、柚木等等，木钉3是一端为圆锥体、另一端为无帽头的圆形钉，木钉3的直径范围是2.5mm～6.5mm，长度范围是35mm～90mm。

层板1纵向接长后顺纹层叠组坯而成，所用层板1树种、尺寸相同，含水率、材料等级接近。

层板纵向接长所采用的方式不同于常规的涂胶指接胶合，而是相邻层板采用长度不同的层板单元上下错开接缝14、15，纵向对齐用木钉横向钉组11、12、13接合，接缝14、15位置为相邻两木钉横向钉组轴线的中心线上，即图13所示三层胶合木中间层板9、10在水平面内有一处接缝14，上下两侧层板8在水平面内各有一处接缝15，表层两层板8尺寸相同，两中间层板9、10在层板长度方向相差一个钉间距。

木钉3按规律排布，以90°垂直板面钉入为例时参照GB50005-2017《木结构设计标准》中表6.2.1规定排布，其中同一钉层7的木钉3在层板1长度方向间距相等，在层板宽度方向行距相等，取90°钉入木钉为基准线向一侧倾斜30°即保证木钉轴线与层板上表面呈60°，要求上下两个钉层7木钉3错开位置使得相邻钉层7的木钉在胶合木长度方向的钉入角度相同。如图14所示，宽度方向接长与长度方向类似，采用木钉3垂直于层板侧面即沿层板宽度方向钉入，以三层钉接胶合木产品为例，以三层钉接胶合木产品为例，从左至右相邻钉层7的钉尖位置作竖直线016、018，取两条竖直线016、018的第一中线017，将第三连接木钉20在第一中线017上并且垂直三层层板1侧面分别钉入连接两个三层钉接胶合木，所述三层钉接胶合木长度方向的第二中线019位置处竖直排列横向连接的第三连接木钉20，所述第二中线019左右两侧横向连接的木钉对称排布，第三连接木钉20的长度至少大于单个层板1宽度。

一种木钉接合的胶合木的制备方法，包括以下步骤：

S01，根据所需制备的胶合木尺寸规格制定制备方案，包括材料(层板和木钉)的类型和尺寸，钉层的厚度，层板的组坯方式以及气动钉枪的型号、气压等等。

S02，制备所述层板，要求在干燥后，将层板沿长度向的四个对称面平压刨光，两端垂直锯切，要求所有层板尺寸相同同时含水率接近；

S03，调试气动钉枪，要求钉枪气压正好能将木钉打入钉层，不突出层板表面，且木钉周围层板不会开裂；

S04，层板组坯，在水平工作台上将上述层板接长至所需长度，总层数为两层及两层以上，依次将层板自下而上对齐铺设，利用液压装置将层板横向压紧且上下层板紧密贴合；

S05，层间接合，用气动钉枪将木钉错开打入第一层层板，钉入位置根据GB50005-2017《木结构设计标准》和试验参数取行距4-6d，边距3-6d，间距10-20d，端距15-25d(d为木钉直径，单位mm)排布，钉入角度为60°，重复步骤S04，使层板厚度达到第二个钉层的深度，用气动钉枪将木钉错开打入第二层层板，钉入位置同上，钉入角度与第一个钉层相同为60°，要求相邻的两个钉层中木钉的钉尖位于一条竖直线上；

S06，重复步骤S04～S05，直至所需尺寸的胶合木制备完成。

如图15所示，为本实施例的木钉交错排列示意图，如图16所示，为本实施例的(三层)最终效果图。

实施例3

本胶合木可以用于制造木结构建筑中的梁、柱，并使用木钉3对梁柱节点进行连接，现根据实施例1提供的一种木钉接合的胶合木制造梁柱结构的方案。

如图17所示，所述的胶合木均由三层层板1组坯钉接而成，分别作为柱01和梁02使用。

所述的柱01的正面(C-c)和梁的正面(D-d)为层板1上表面，柱01和梁02所用胶合木的层板1通过木钉3连接，排布方式如实施例1所述。

所述的梁02、柱01垂直相交的部位，即梁柱节点处采用木钉3连接，其中木钉3在节点处排布规律为：在竖直方向是与柱01的木钉3排布方式相同，沿竖直线05等间距排列三列，在水平方向是与梁02的木钉3排布方式相同，沿水平线06等间距排列三行。

如图18～图19所示，所述的一行木钉3因与胶合木内其他木钉位置冲突仅连接两层层板07、08，另外两行木钉3连接三层层板07、08、09，要求连接两层层板的木钉3长度至少大于单个层板厚度，连接三层层板的木钉3长度至少大于两个层板厚度。

所述的胶合木在梁柱节点处有拼接，作为柱01使用的胶合木，其中心位置的层板1相比于两侧层板1应锯切去单个层板宽度的长度，两侧层板不作处理；作为梁02使用的胶合木，其中心位置的层板1不作处理，两侧层板1锯切去单个层板宽度的长度。

一种木钉接合的胶合木应用于梁、柱制造及节点连接的方法，包括以下步骤：

S1，根据所需制备的梁和柱的尺寸规格，制定实施方案，包括材料(胶合木和木钉)的尺寸，钉层的厚度，胶合木生产所用方案以及气动钉枪的气压等等；

S2，制备梁和柱，根据实施方案对制造梁和柱的胶合木进行处理，在方案一中生产胶合木的阶段对层板进行刨光、锯切处理，并按方案一使用气动钉枪对层板进行连接制备出所需的木钉接合的胶合木产品；

S3，组装梁和柱，将梁和柱在连接节点处进行拼接，使用木钉对节点进行连接，钉接所用气动钉枪的具体要求与方案一相同，节点处靠近梁下端的木钉至少需连接两层层板，位于该钉层上方的木钉至少需连接三层层板，其中两层层板和三层层板的连接方式可以任意组合应用于两层或两层以上胶合木产品制造梁和柱及梁柱连接节点；

S4，重复步骤S2-S3，直至所需尺寸的梁柱结构制造完成。

本实施例中，所述连接节点处的木钉3均为垂直钉入。

如图20所示，为本发明获得的梁柱结构的效果图。该梁柱结构可用于承重梁。

应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多特征。更确切地说，如权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

尽管根据有限数量的实施例描述了本发明，但是受益于上面的描述，本技术领域内的技术人员明白，在由此描述的本发明的范围内，可以设想其它实施例。此外，应当注意，本说明书中使用的语言主要是为了可读性和教导的目的而选择的，而不是为了解释或者限定本发明的主题而选择的。因此，在不偏离所附权利要求书的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。对于本发明的范围，对本发明所做的公开是说明性的，而非限制性的，本发明的范围由所附权利要求书限定。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种木钉接合的胶合木，其特征在于，胶合木由两层或两层以上的层板(1)竖向层叠组坯并通过木钉(3)直接钉入无需预钻孔连接制成；相邻层板(1)的上表面(2)纹理方向为木材顺纹方向且横截面(4)纹理方向一致；将木钉(3)倾斜一定角度斜向钉入层板(1)，同一钉入水平的木钉(3)为一个钉层(7)，相邻钉层(7)的木钉(3)在胶合木长度方向的钉入角度相同或相反且钉尖位于同一轴线上。

2.根据权利要求1所述的一种木钉接合的胶合木，其特征在于，所述层板(1)由针叶材通过弦向锯切制得；所述针叶材包括速生材；所述速生材包括杉木、杨木或松木；所述层板(1)最小宽度为50mm，最小厚度为20mm。

3.根据权利要求1所述的一种木钉接合的胶合木，其特征在于，所述木钉(3)由阔叶材通过密实化处理后制得；所述阔叶材包括榉木、橡木或柚木；所述木钉(3)是一端为圆锥体、另一端为无帽头的圆形钉；所述木钉(3)的直径范围是2.5mm～6.5mm，长度范围是35mm～90mm。

4.根据权利要求1所述的一种木钉接合的胶合木，其特征在于，倾斜一定角度包括60°。

5.根据权利要求1所述的一种木钉接合的胶合木，其特征在于，所述木钉(3)的行距4-6d，边距3-6d，间距10-20d，端距15-25d，d为木钉直径，单位mm。

6.根据权利要求1所述的一种木钉接合的胶合木，其特征在于，

相邻钉层(7)的木钉(3)在胶合木长度方向的钉入角度相反的胶合木的层板纵向接长方法为：相邻层板(1)采用长度不同的层板单元上下错开接缝(14、15)、纵向对齐后用木钉横向钉组(11、12、13)接合，接缝(14、15)位置为相邻两木钉横向钉组轴线的中心线上；所述木钉横向钉组为在同一钉层(7)上，在层板(1)同一宽度方向上排列的若干木钉(3)；

相邻钉层(7)的木钉(3)在胶合木长度方向的钉入角度相反的胶合木的层板横向接长方法为：以三层钉接胶合木产品为例，从上至下、从左至右第一层层板(1)，以第一个木钉纵向钉组中的钉尾部作第一竖直线(16)，将第一连接木钉(18)在第一竖直线(16)上并且垂直第二层层板(1)侧面钉入连接两个三层钉接胶合木；然后，从上至下，从左至右第二层层板(1)，以第二个木钉纵向钉组中的钉首部作第二竖直线(17)，将第二连接木钉(19)分别在第二竖直线(17)上并且垂直第一和第三层层板(1)侧面钉入连接两个三层钉接胶合木；所述第一连接木钉(18)和第二连接木钉(19)的长度均至少大于单个层板(1)宽度；

相邻钉层(7)的木钉(3)在胶合木长度方向的钉入角度相同的胶合木的层板纵向接长方法为：相邻层板(1)采用长度不同的层板单元上下错开接缝(14、15)、纵向对齐后用木钉横向钉组(11、12、13)接合，接缝(14、15)位置为相邻两木钉横向钉组轴线的中心线上，表层层板(8)的接缝(15)与中间层板(9、10)的接缝(14)在层板(1)长度方向相差一个钉间距；所述钉间距为相邻两个木钉横向钉组之间的距离；所述表层层板(8)的接缝(15)左右两边的所述层板(1)上的木钉(3)钉入方向相反；

相邻钉层(7)的木钉(3)在胶合木长度方向的钉入角度相同的胶合木的层板横向接长方法为：以三层钉接胶合木产品为例，从左至右相邻钉层(7)的钉尖位置作竖直线(016、018)，取两条竖直线(016、018)的第一中线(017)，将第三连接木钉(20)在第一中线(017)上并且垂直三层层板(1)侧面分别钉入连接两个三层钉接胶合木，所述三层钉接胶合木长度方向的第二中线(019)位置处竖直排列横向连接的第三连接木钉(20)，所述第二中线(019)左右两侧横向连接的木钉对称排布，第三连接木钉(20)的长度至少大于单个层板(1)宽度。

7.根据权利要求1～6任意一项所述的一种木钉接合的胶合木的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S01，根据所需制备的胶合木尺寸规格制定制备方案，包括层板(1)和木钉(3)的类型和尺寸，钉层(7)的厚度，层板(1)的组坯方式以及气动钉枪的型号、气压；

S02，制备所述层板(1)，要求在干燥后，将层板(1)沿长度方向的四个对称面平压刨光，两端垂直锯切，要求所有层板(1)尺寸相同，同时含水率接近；

S03，调试气动钉枪，要求气动钉枪气压正好能将木钉(3)打入钉层(7)并且不突出层板(1)表面，且木钉(3)周围层板不会开裂；

S04，层板(1)组坯，在水平工作台上，将上述层板(1)接长至所需长度、宽度，长度和宽度方向上总层数分别为两层及两层以上，依次将层板(1)自下而上对齐铺设，利用液压装置将层板(1)横向压紧且上下层板(1)紧密贴合；

S05，层间接合，用气动钉枪将木钉(3)错开打入第一层层板(1)，钉入角度为60°，重复S04，使层板(1)厚度达到第二个钉层的深度，用气动钉枪将木钉(3)错开打入第二层层板(1)，钉入位置同上，钉入角度与第一个钉层相反或相同，要求相邻的两个钉层中木钉(3)的钉尖位于一条竖直线上；

S06，重复S04～S05，直至所需尺寸的胶合木制备完成。

8.根据权利要求1～6任意一项所述的一种木钉接合的胶合木在制造木结构建筑中的梁、柱中的应用。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，木结构建筑中的梁、柱的制备方法为：胶合木均由三层层板组坯钉接而成，分别作为柱(01)和梁(02)；

S1，根据所需制备的梁和柱的尺寸规格，制定实施方案，包括胶合木和木钉(3)的尺寸，钉层(7)的厚度，胶合木生产所用方案以及气动钉枪的气压；

S2，制备梁(02)和柱(01)，根据实施方案对制造梁(02)和柱(01)的胶合木进行处理，

S3，组装梁(02)和柱(01)，将梁(02)和柱(01)在连接节点处进行拼接，使用木钉(3)对连接节点进行连接；

木钉(3)在连接节点处排布规律为：在竖直方向等间距排列三列，在水平方向等间距排列三行；一行的3根木钉(3)均连接两层层板(1)，另外两行的木钉(3)均连接三层层板(1)；

胶合木在连接节点处有拼接，作为柱(01)使用的胶合木，其中心位置的层板(1)相比于两侧层板(1)锯切去单个层板(1)宽度的长度，两侧层板(1)不作处理；作为梁(02)使用的胶合木，其中心位置的层板(1)不作处理，两侧层板(1)均锯切去单个层板(1)宽度的长度；

S4，重复S2-S3，直至所需尺寸的梁柱结构制造完成。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述连接节点处的木钉(3)均为垂直钉入。

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