本發(fā)明涉及中山杉單板螺旋纏繞空心柱及其制備方法。

背景技術(shù)：

千年前在古希臘、埃及等地，梁柱已經(jīng)成為木結(jié)構(gòu)的基本形式，在具有千年文明的古中國，木結(jié)構(gòu)建筑有自己特有的傳統(tǒng)，是延續(xù)幾千年的獨(dú)特體系。木結(jié)構(gòu)作為最主要的建筑方式，可以說是中國古代建筑的靈魂。木柱作為重要的承重與裝飾構(gòu)件，在木結(jié)構(gòu)建筑中起著重要的作用。相比鋼筋混凝土柱，木柱有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢。木質(zhì)材料天然的紋理色彩能給人以放松舒心和溫暖，天然環(huán)保負(fù)碳，加工便捷，施工安裝簡單，木結(jié)構(gòu)建筑將越來越受歡迎。

國外對木質(zhì)空心柱的研究，最早于1905年美國人westerlinga首次提出了單板纏繞木質(zhì)空心柱的想法并撰寫了發(fā)明專利。日本學(xué)者山內(nèi)秀文經(jīng)過探究，推出單板寬度w與鋼管直徑r、單板傾角θ之間的關(guān)系為w＝rcosθ。圓筒lvl生產(chǎn)時，采用相鄰單板螺旋交替纏繞方式可有效防止試件彈性模量的下降。

h.sasaki等于1996年提出了圓筒lvl作為一種新型的木質(zhì)工程材料的生產(chǎn)工藝。其旋切單板的厚度通常為2.5mm，于單板纖維的垂直方向縫制2～4條聚脂類膠線。此膠線既可對單板帶進(jìn)行接長，又可避免由于單板背面裂隙導(dǎo)致的拉伸強(qiáng)度的下降。hatat等于2001年對于圓筒形單板層積材制造一個“螺旋機(jī)”的生產(chǎn)和試驗(yàn)設(shè)計(jì)，并對該圓筒選擇合適的樹脂膠粘劑進(jìn)行了研究。2003年日本已經(jīng)可以連續(xù)化生產(chǎn)，并由京都研究所公告認(rèn)證。南京林業(yè)大學(xué)的孫友富教授團(tuán)隊(duì)以楊木單板為原料，采用橡膠帶螺旋纏繞的帶式加壓形式制造空心柱。東北林業(yè)大學(xué)的魏延霞將木材旋切成所要求的單板，通過施膠、螺旋纏繞在模具上、加壓、成型、脫模等工序制造圓筒lvl。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種具有較高的軸壓性能和環(huán)向抗壓能力的中山杉單板螺旋纏繞空心柱。

本發(fā)明所述的中山杉單板螺旋纏繞空心柱，其特征是：所述空心柱由內(nèi)到外包括多層膠接的單板層；單板層是由中山杉單板以20-40°螺旋角螺旋纏繞而成；相鄰單板層的螺旋方向相反。

所述的中山杉單板螺旋纏繞空心柱，單板層有7-11層；單板厚度1-2mm，空心柱的空心率為0.4-0.7。

所述的中山杉單板螺旋纏繞空心柱，最內(nèi)層和最外層的單板層為順紋單板，中間的單板層為橫紋單板。這即是順紋單板、橫紋單板混合組坯形成的空心柱。

所述的中山杉單板螺旋纏繞空心柱，所述單板為順紋單板。這即是順紋單板組坯形成的空心柱。

所述的中山杉單板螺旋纏繞空心柱，所述單板為橫紋單板，在橫紋單板表面粘貼有無紡布。這即是橫紋單板組坯形成的空心柱。對于橫紋纏繞的單板需在其表面粘貼上無紡布，避免在纏繞過程中單板順紋理斷開。

所述的中山杉單板螺旋纏繞空心柱，各單板層中的單板是接長的單板。

各單板層中的單板是中山杉單板。中山杉(taxodiumhybrid'zhongshanshan')是江蘇省中國科學(xué)院植物研究所以落羽杉屬的墨西哥落羽杉、落羽杉及池杉為親本，經(jīng)人工雜交培育出來的優(yōu)良樹種。中山杉作為一種亟待開發(fā)的樹種，自身具有極好的優(yōu)越性能，以其單板進(jìn)行螺旋纏繞空心柱，既能體現(xiàn)其優(yōu)良的韌性和耐沖擊性能，又可以增加其開發(fā)應(yīng)用價(jià)值。

本發(fā)明中，順紋單板是指紋理沿著單板的長度方向延伸的單板，橫紋單板是指紋理與單板的長度方向垂直的單板。螺旋角是指單板的長度方向與空心柱橫截面之間的夾角。相鄰單板層的螺旋方向相反是指相鄰兩層單板層中，一層中的單板以左螺旋方向纏繞，另一層中的單板以右螺旋方向纏繞。

本中山杉單板螺旋纏繞空心柱的有益效果：本申請利用中山杉單板螺旋纏繞空心柱，擴(kuò)展了單板的利用方法，同時采用順紋單板纏繞組坯、橫紋纏繞組坯、順紋單板和橫紋單板混合纏繞組坯方式，提高了空心柱的軸向抗壓性能和環(huán)剛度?？招穆室恢聲r，混合螺旋纏繞空心柱相比于橫紋、順紋，其軸壓性能較好。空心率一致情況下，順紋單板纏繞形成的空心柱的環(huán)剛度大于混合、橫紋空心柱。

空心率是指空心柱的空心部分的面積與整個圓柱截面面積的比值，或者說空心率＝(空心柱橫截面圓環(huán)內(nèi)圓直徑)²/(空心柱橫截面圓環(huán)外圓直徑)²，環(huán)向彎曲剛度是指空心柱或管道抵抗變形的能力，簡稱環(huán)剛度。

本發(fā)明同時提供了一種制備方法簡單、易于控制、生產(chǎn)高效的中山杉單板螺旋纏繞空心柱的制備方法。

本發(fā)明所述的中山杉單板螺旋纏繞空心柱的制備方法，采用制備空心柱專用工裝，所述專用工裝包括開有縱縫的彈性圓管，用于插入圓管的兩端以使得圓管的縱縫張開的兩個堵頭，穿過兩個堵頭的支撐軸，喉箍；支撐軸的兩端設(shè)置在支架上；

步驟如下：

a、用喉箍將中山杉單板臨時固定在圓管一端，然后把單板從圓管的一端開始以一定的螺旋角進(jìn)行螺旋纏繞；每纏繞一段采用一個喉箍臨時固定，以防止單板松開，直到纏繞到圓管的另一端，形成單板層；

b、采用類似步驟a的方法，把新的中山杉單板螺旋纏繞在已經(jīng)纏繞好的單板層上直到所有單板層纏繞完畢；在纏繞新的單板時，逐步拆掉臨時固定在已經(jīng)纏繞好的單板層外周的喉箍；在纏繞新的單板前，對已經(jīng)纏繞好的單板層或者新的單板涂膠；相鄰兩層的單板層螺旋方向相反；

c、對最外層單板層施壓20-30h；

d、把支撐軸從堵頭中取出，再把圓管兩端的堵頭取下，使得圓管上的縱縫在彈性作用下閉合，圓管與空心柱分離，取出圓管得到空心柱。

上述的中山杉單板螺旋纏繞空心柱的制備方法，步驟c中，對最外層單板層施壓的方法是，采用彈性的橡膠帶纏繞在最外層單板層的外周上，對最外層單板層施壓壓力1-2mpa。

上述的中山杉單板螺旋纏繞空心柱的制備方法，步驟c中，對最外層的單板層施壓的方法是，以充氣的氣囊纏繞在最外層單板層的外周上，并把氣囊以繩索纏繞束縛在最外層單板層外周，對最外層單板層施壓壓力1-2mpa。

上述的中山杉單板螺旋纏繞空心柱的制備方法，在步驟a之前，對各單板層的單板接長。

上述的中山杉單板螺旋纏繞空心柱的制備方法，在步驟d之后，對空心柱置于室溫條件下1-2周進(jìn)行養(yǎng)生處理。

本制備方法的有益效果：使用制備空心柱專用工裝時，兩個堵頭插入圓管的兩端以使得圓管的縱縫張開，同時把支撐軸穿過兩個堵頭，堵頭和圓管可以相對于支撐軸轉(zhuǎn)動，這樣在轉(zhuǎn)動的同時就可以把單板纏繞在圓管上。最好，再把圓管兩端的堵頭取下，使得圓管上的縱縫在彈性作用下閉合，圓管與空心柱分離，取出圓管得到空心柱。該方法以低成本實(shí)現(xiàn)了空心柱的快速制備，快捷高效。

附圖說明

圖1是制備空心柱專用工裝示意圖；

圖2是單板在圓管上纏繞時的示意圖；

圖3是氣囊纏繞在最外層單板層外周時的示意圖；

圖4是繩索纏繞在氣囊外周示意圖；

圖5是混合纏繞時的相鄰單板層之間交錯纏繞示意圖；

圖6是橫紋單板纏繞時的相鄰單板層之間交錯纏繞示意圖；

圖7是順紋單板纏繞時的相鄰單板層之間交錯纏繞示意圖；

圖8是混合組坯時組坯結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9是順紋單板組坯時組坯結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10是橫紋單板組坯時組坯結(jié)構(gòu)示意圖；

圖11是空心柱的軸壓試驗(yàn)裝置示意圖；

圖12是空心柱環(huán)向抗壓試驗(yàn)裝置示意圖；

圖13是內(nèi)徑110mm的空心柱載荷-位移曲線；

圖14是內(nèi)徑75mm的空心柱載荷-位移曲線；

圖15是橫紋單板組坯的空心柱載荷-位移曲線；

圖16是混合單板組坯的空心柱載荷-位移曲線；

圖17是不同組坯方式下環(huán)剛度的影響對比圖；

圖18是不同空心率下空心柱環(huán)剛度的對比圖；

圖19是圓管截面示意圖(縱縫張開狀態(tài))。

具體實(shí)施方式

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

中山杉單板：剪切尺寸為順紋單板幅面300×1100mm，150×1100mm，100×1100mm若干，橫紋單板幅面300×800mm，150×800mm，100×800mm若干。含水率12％

膠黏劑：木材集成膠(新型水性聚合物－異氰酸酯類木材膠粘劑)，型號sr-80，主劑：乳白色液體，固含量45±3％，粘度(25℃)7.5±3pa·s。

氣泵，氣囊，無紡布。

輔助工具：支架、喉箍、剪刀、塑料繩、pvc-u塑料管、手套。

1.2試驗(yàn)儀器與設(shè)備

推臺據(jù)，功率2200w，空轉(zhuǎn)引擎速度2000～4200rpm；

萬能力學(xué)試驗(yàn)機(jī)，最大負(fù)荷100kn，載荷精度為顯示值的±載荷精度為，載荷速度精度為0.1％，采樣間隔1.25ms；

高速靜態(tài)數(shù)據(jù)采集儀，測量范圍±速靜態(tài)數(shù)據(jù)采集儀，最高分辨率0.1分辨，采樣速度為0.4秒/1000點(diǎn)；

箔式電阻應(yīng)變片，電阻值為120ω，靈敏系數(shù)為2.0數(shù)為0，絲珊尺寸10.0mm×3.8mm，應(yīng)變極限為20000με；1.3試驗(yàn)方法

1.3.1中山杉單板螺旋纏繞空心柱的制備工藝

中山杉單板螺旋纏繞空心柱三種內(nèi)徑分別為75mm、110mm及200mm，三種單板組坯方式分別為順紋、橫紋和橫順交錯纏繞如圖5-7所示。c型空心柱表示橫順紋單板交錯纏繞，其中內(nèi)外層為順紋單板，中間七層為橫紋單板，共9層；s型空心柱表示順紋單板交錯纏繞，共9層；h型表示橫紋單板交錯纏繞，共9層，所有單板纏繞角度均為30°。軸壓試驗(yàn)及環(huán)向抗壓試驗(yàn)試件如表1所示：

表1空心柱的基本類型

tab.1thebasictypeofhollowcolumn

空心柱的制作工藝為將單板按一定角度進(jìn)行螺旋交錯纏繞，單板為名義厚度1.5mm，平均含水率為12％的中山杉單板，30°單板纖維纏繞角度交錯纏繞。單面涂膠200～260g/m²，手工纏繞，氣囊加壓，環(huán)境溫度5～10℃，壓制時間12h。空心柱的具體制作工藝如下：

(1)單板的接長：單板接長采用單板對接的形式對單板在長度方向進(jìn)行接長

(2)單板的處理：對于纏繞的順紋單板調(diào)節(jié)其含水率在15％左右，進(jìn)行適當(dāng)?shù)能浕幚恚苊鈫伟宥祟^撕裂；對于橫紋纏繞的單板需在其表面粘貼上無紡布，避免在纏繞過程中單板順紋理斷開；

(3)施膠：將冷固化膠黏劑均勻涂在內(nèi)層單板的外表層或外層單板的內(nèi)表層，施膠量控制在200～260g/m²。

(4)單板組坯：試驗(yàn)共三種組坯形式，單板都以30°傾角a(螺旋角)進(jìn)行螺旋交錯纏繞，以喉箍進(jìn)行臨時加固后，單板交錯纏繞圖5-7示。s型空心柱9層單板層均為順紋單板螺旋交錯纏繞，h型空心柱9層單板層均為橫紋單板螺旋交錯纏繞，h型空心柱內(nèi)外兩層為順紋單板、中間7層為單板橫紋的交錯纏繞，如圖8-10所示。

具體過程如下：參見圖1、2，pvc-u塑料管2上的縱縫21在正常狀態(tài)下由于彈性是閉合的。把堵頭6插入開有縱縫21的pvc-u塑料管2的兩端，把縱縫21撐開。穿過堵頭的支撐軸5的兩端設(shè)置在支架7上。堵頭可以相對于支撐軸轉(zhuǎn)動。用喉箍1將單板臨時固定在開有縱縫21的pvc-u塑料管2(圓管)一端，然后把單板從圓管的一端開始以一定的螺旋角進(jìn)行螺旋纏繞；每纏繞一段采用一個喉箍1臨時固定，以防止單板松開，直到纏繞到圓管的另一端，形成最內(nèi)層的單板層；

采用類似上述步驟的方法，把新的單板螺旋纏繞在已經(jīng)纏繞好的單板層上形成新的單板層，如此往復(fù)，直到所有單板層纏繞完畢；在纏繞新的單板時，逐步拆掉臨時固定在已經(jīng)纏繞好的單板層外周的喉箍1，并在已經(jīng)纏繞好的新的單板層上臨時以喉箍1固定；在不同組坯方式下，相鄰兩層單板層11、12的相對關(guān)系參見圖5-7。在纏繞新的單板前，對已經(jīng)纏繞好的單板層或者新的單板涂膠；相鄰兩層的單板層螺旋方向相反。

(5)冷壓：參見圖3、4，待單板纏繞達(dá)到要求厚度，以彈性的橡膠帶螺旋纏繞表面加壓24h，或者以充氣的氣囊3纏繞在最外層單板層的外周上，再以繩索4纏繞在氣囊外周，把氣囊以繩索4纏繞束縛在最外層單板層外周，對最外層單板層施壓壓力1-2mpa。

(6)脫模：待膠黏劑固化完成，把支撐軸5從堵頭6中取出，再把pvc-u塑料管兩端的堵頭6取下，使得圓管上的縱縫在彈性作用下閉合，圓管與空心柱8分離，取出圓管得到空心柱。

(7)養(yǎng)生：由于制作過程中，單板的螺旋纏繞以及膠層的固化收縮，空心柱膠壓成型后內(nèi)部存在應(yīng)力。因此，將空心柱置于室溫條件下1-2周，使其形狀充分穩(wěn)定后進(jìn)行齊頭、截?cái)嗟群罄m(xù)加工。

(8)修邊：將空心柱的端頭鋸切加工成目標(biāo)尺寸。

除上述的一般步驟，還需在意的特殊步驟如下：

(1)單板的挑選應(yīng)滿足gb/t20241-2006《單板層積材》規(guī)定。

(2)單板施膠組坯纏繞的操作時間不得大于膠黏劑使用要求的可操作時間。

(3)在單板的順紋纏繞過程中，縫隙無法避免時，要進(jìn)行填補(bǔ)。

1.3.2中山杉單板螺旋纏繞空心柱軸壓試驗(yàn)

參照gb/t50329-2012《木結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》，參見如11，外周貼附有應(yīng)變片的試件放置在兩塊壓板之間測試，底部壓板固定，上壓板和試件之間放置l0mm厚的鋼板，在萬能力學(xué)試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行中山杉單板螺旋纏繞空心柱的軸心受壓試驗(yàn)，以1mm/min的速率單調(diào)勻速加載，保證試件在2.5-3min內(nèi)發(fā)生破壞。觀察整個加載過程中試件的變形情況，并記錄試件破壞時的最大荷載，全程由高速靜態(tài)數(shù)據(jù)采集儀對應(yīng)變片進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

1.3.3中山杉單板螺旋纏繞空心柱環(huán)向抗壓試驗(yàn)

參照gb/t9647-2003《熱塑性塑料管材環(huán)剛度的測試》采用平行板外載試驗(yàn)，測量中山杉單板螺旋纏繞空心柱在環(huán)向受壓條件下的變形情況。通過萬能力學(xué)試驗(yàn)機(jī)記錄力值和變形量，加載速度為2mm/min。試驗(yàn)過程其變形量達(dá)到3％d的情況下停止加載。試驗(yàn)裝置圖如12所示?？紤]到徑向變形后空心柱形狀改變的影響，采用以下公式：

s＝(0.0186+0.025δy/d)f/(δy×l)

式中：

f是相對于空心柱狀材料3％變形時的力值；

l是試樣長度，單位m；

δy是變形量，單位m；

d是內(nèi)徑，單位m；

s是環(huán)剛度單位，kn/m²。

2試驗(yàn)結(jié)果

2.1中山杉單板螺旋纏繞空心柱的軸壓性能

2.1.1破壞形式

在加載初期，空心柱處于彈性狀態(tài)。隨著載荷的不斷增加，空心柱表現(xiàn)出塑性變形，伴隨著端頭壓潰，單板開裂，褶皺，單板間接縫處鼓起等破壞現(xiàn)象。螺旋纏繞空心柱受壓試件試驗(yàn)顯示，空心柱的破壞形態(tài)具體如下：

(1)受壓試件端部壓潰破壞

當(dāng)空心柱木柱長細(xì)比不大時，由于端部應(yīng)力集中，而導(dǎo)致端部被壓潰。以上的幾種試件的試驗(yàn)現(xiàn)象可以看出端頭的破壞方式主要集中在橫紋螺旋纏繞空中柱中。相比于橫紋螺旋纏繞，混合螺旋纏繞及順紋螺旋纏繞空心柱其最外層為單板順紋螺旋纏繞，其壓桿穩(wěn)定性好，單板順紋螺旋纏繞對于端頭有很好的保護(hù)作用。

(2)單板間接縫處破壞

螺旋纏繞空心柱其單板間螺旋交錯纏繞與利于減低彈性模量，但是單板間緊密無縫拼接難以很好地實(shí)現(xiàn)。單板橫紋螺旋纏繞空心柱的破壞最為明顯，順紋及橫順交錯纏繞空心柱在單板接縫處都有不同程度的單板屈曲現(xiàn)象，各種單板翹曲，褶皺，凹陷大都在此處出現(xiàn)。

(3)膠縫破壞

螺旋纏繞空心柱受壓試件制作前，單板的含水率太高，將單板膠合成受壓試件時，試件里的水分將會阻礙膠粘劑的溶劑擴(kuò)散，導(dǎo)致膠粘質(zhì)量差；在同一截面中，其內(nèi)部會產(chǎn)生不均勻的收縮，就會出現(xiàn)膠合強(qiáng)度不均，導(dǎo)致試件內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力導(dǎo)致膠縫開裂。

2.1.2主要試驗(yàn)結(jié)果

中山杉單板螺旋纏繞空心柱在加載初期，空心柱基本處于彈性狀態(tài)；隨著荷載的持續(xù)增加，空心柱表現(xiàn)出一定的塑性變形，剛度有所降低，屈曲變形現(xiàn)象漸趨明顯，逐漸破壞；空心柱軸壓試驗(yàn)主要結(jié)果見表2。

表2空心柱軸壓試驗(yàn)結(jié)果

tab.2theresultsofaxialcompressiontest

注：fmax為最終加載荷載，kn；l0為實(shí)測的空心柱高度，mm。

2.1.3空心柱軸壓性能的影響因素

試件有三種組坯結(jié)構(gòu)，三種空心率，控制變量對比二者試件軸壓性能的影響。

(1)空心率一致下，單板組坯結(jié)構(gòu)對空心柱軸壓承載性能的影響

在空心率一致的情況下，比較單板不同組坯結(jié)構(gòu)下，空心柱的軸壓承載性能，如圖14所示在加載初期，空心柱表現(xiàn)為彈性受力，隨著位移的增大載荷的增大，并且曲線上升逐漸加快；隨著加載的繼續(xù)，曲線上升減緩，空心柱開始屈服，進(jìn)入塑性變化階段，到達(dá)載荷峰值，隨后開始下降，速度先快后逐漸減速趨于平緩。由圖13可以看出，在彈性范圍內(nèi)，c-110空心柱隨著位移的增加，載荷增加最快，剛度較高，并且其載荷峰值大于h-110，s-110這兩種組坯結(jié)構(gòu)的空心柱。由圖13、14所示，c-110的剛度及載荷峰值大于s-110。以上可以看出在空心率一致的情況下，c-110空心柱整體性能優(yōu)于s-110及h-110空心柱。

(2)不同空心率對空心柱軸壓性能的影響

試驗(yàn)試件包含三種空心率，保持試件長度不變，組坯結(jié)構(gòu)一致。圖15、16為不同空心率下，試件的荷載-位移關(guān)系曲線圖。由圖可知，隨著空心率的增大，試件的極限荷載增大。以c型試件圖16為例，試件長度600mm，c-75、c-110、c-200空心率分別為42.0％、53.1％和65.0％，截面面積1：1.33：2.83，極限荷載比為1：1.3：1.6，扣除因截面面積增大而承載力增加的因素，極限荷載分別增大30％和60％。因此在組坯方式一定的情況下，空心率的增加有助于極限承載性能的提高。

2.2中山杉單板螺旋纏繞空心柱環(huán)向抗壓能力

2.2.1試驗(yàn)現(xiàn)象

在試件的加載過程中，隨著的位移的增加，載荷值不斷地增加，螺旋纏繞空心柱由圓形不斷變?yōu)闄E圓，無其他明顯特征的破壞情況。

2.2.2主要試驗(yàn)結(jié)果

中山杉單板螺旋纏繞空心柱在環(huán)向加載初期，空心柱基本處于彈性狀態(tài)；隨著荷載的持續(xù)增加，空心柱表現(xiàn)出一定的塑性變形，但并無明顯的破壞現(xiàn)象。短柱由圓形逐漸變?yōu)闄E圓?？招闹h(huán)向抗壓試驗(yàn)主要結(jié)果見表3。其中：位移指平行鋼板下降的高度即試件變形尺寸的3％所對應(yīng)的距離，精確至0.001mm；荷載指試件變形內(nèi)徑3％時所對應(yīng)的載荷值，精確至0.001n。

表3空心柱環(huán)向抗壓的測試結(jié)果

tab.3thebasictestresultsofhollowcolumnringpressure

2.2.3空心柱環(huán)剛度的影響因素

試件共有三種組坯結(jié)構(gòu)，三種空心率，控制變量對比單板組坯方式及空心率對試件環(huán)剛度的影響。

1)空心率一致的情況下，對比h-110，c-110，s-110這三種不同組坯結(jié)構(gòu)對環(huán)剛度的影響。在空心率一致的情況下，圖17所示，s型空心柱的環(huán)剛度是c型的2倍，是h型的3.37倍。不同的組坯方式對環(huán)剛度的影響很大。

2)不同空心率對空心柱環(huán)剛度的影響：試驗(yàn)試件包含三種空心率，在組坯結(jié)構(gòu)一致的情況下，空心率不同，其環(huán)剛度差別很大。隨著空心率的增大，環(huán)剛度逐漸減小。c-75型空心率約43％，c-110型空心率約54％，c-200型空心率約64％。由圖18可知，c-75型4個空心柱其環(huán)剛度平均值為12.54；c-110型空心柱其環(huán)剛度平均值為7.5；c-200型空心柱其環(huán)剛度平均值為4.5；c-75型空心柱的環(huán)剛度是c-110型的1.67倍，是c-200型空心柱的2.79倍。

對于產(chǎn)品環(huán)剛度的選擇，如果環(huán)剛度太小，產(chǎn)品將發(fā)生過大變形或屈曲等破壞，所以選擇的環(huán)剛度不夠就不能保證產(chǎn)品的安全使用。反之，如果環(huán)剛度選擇得太高，必然采用過大的截面慣性矩，將造成用材料太多，成本過高。對于空心率及單板組坯方式對空心柱環(huán)剛度的影響，選擇單板順紋螺旋纏繞s型空心柱，可以在保證環(huán)剛度的同時節(jié)約材料。

3結(jié)論

1)中山杉單板螺旋纏繞空心柱軸壓過程中，其破壞形式主要集中在空心柱的端頭、中間以及單板間的接縫處。橫紋螺旋纏繞相比于混合、順紋空心柱，其端頭及單板間接縫處極易破壞，單板順紋螺旋纏繞于空心柱外層對于端頭及單板間接縫處有很好的約束作用。

2)空心率一致時，混合螺旋纏繞空心柱相比于橫紋、順紋，其軸壓性能較好，以內(nèi)徑110mm混合空心柱為例，其軸壓載荷可達(dá)到22.21kn；單板組坯結(jié)構(gòu)一致，空心柱軸壓性能與空心率成反比，以混合纏繞空心柱，75mm內(nèi)徑空心柱與110mm、200mm相比極限荷載增大30％和60％。

3)首次采用以環(huán)剛度的方式評價(jià)空心柱的環(huán)向抗壓能力，其可行性得到很好地驗(yàn)證。

4)單板組坯方式及空心率對空心柱的環(huán)剛度均有影響。組坯一致，空心柱的環(huán)剛度隨空心率的減小而增大?？招穆室恢虑闆r下，順紋空心柱的環(huán)剛度大于混合、橫紋空心柱，其中橫紋空心柱的環(huán)剛度最小。