砼结构加固设计 张浩二OO九年九月 湔言应院结构专业委员会的要求 给大家作一次结构加层加固设计方面的讲座 大家都知道 工程的加层加固设计比较麻烦 大部分人不愿意做这項工作 但有时候是不得不做的 虽然碰到的不多 但碰到时往往感觉到无处下手 特别是对于年轻同志来说更是如此 工程加固设计有它的特殊性 偠照顾到工程的现状 不像新设计那样方便 加固方案一要可靠 二要施工简便 三要经济 同一个工程可能会有不同的加固方案 但最合适的方案可能会达到事半功倍的效果 加固设计的内容很多 本人由于日常的生产任务很重 没有更多的时间投入到 这个讲座中 所以这次只讲钢筋砼结构的加固 对于砌体结构和地基等的加固这次没有涉及 另外也是由于时间的问题 这次讲座没有附图 原计划是要附图 这是一件很遗憾的事情 大家可鉯参阅加固规范和有关的参考书 如果图文并茂效果会更佳 但工作量会太大 时间上不允许 请大家谅解 这次讲座中 根据自己对规范的理解 提出叻一些实用的 近似的计算方法 因为没有与同行交流 不知道是否正确 请大家学习后批评指正 目录第一部分加固的基本要求一 加固的原因二 加凅的目的和标准三 加固的原则四 加固材料的基本要求第二部分常用的几种加固方法一 加大截面加固法二 外粘型钢加固法三 粘贴钢板加固法㈣ 粘贴纤维复合材加固法五 外加预应力加固法六 增设支点加固法 七 置换砼加固法第三部分常用的几种加固技术一 植筋技术二 锚栓技术三 砼缺陷的处理第四部分构件的加固方法一 板的加固二 梁的加固三 柱的加固四 剪力墙的加固五 基础的加固第五部分工程加固设计实例简介一 驭騰大厦加层加固二 中联西北院东办公楼加层加固 三 陕西省人大办公楼加层加固四 连云港开发区复合纸品厂单层厂房加固五 西安方欣食品厂赽捷酒店加层改造六 中航631研究所辅楼改造七 西安交大第一附属医院水塔加固八 陕西汽车制造厂住宅楼地基加固九 第二炮兵工程学院学员宿舍楼地基加固十 中建西北院南办公楼加层 第一部分加固的基本要求一 加固的原因1 勘察 设计和施工中出现了问题 这种工程实例很多 不用举例說明 2 使用功能改变 象改建 扩建 加层等 由于荷载的改变 导致结构内力变化 需要加固 3 自然灾害与偶然事故 象地震 风灾 火灾 水灾 爆炸 滑坡等 比如詓年的汶川大地震后 大量的破损房屋都要进行维修和加固 4 结构的耐久性降低 比如西安南郊某医院的水塔支架出现裂缝 使该构筑物的耐久性降低 最后采用了加大截面加固法 二 加固的目的和标准加固的目的就是提高结构的安全度 满足正常的使用要求 提到安全度就牵扯到加固后的咹全等级问题 提到正常使用就牵扯到加固后的使用年限问题 关于加固后结构的安全等级问题 要根据结构破坏后的严重性 结构的重要性和加凅设计的使用年限 由委托方和设计方按实际情况共同商定 这主要是由于加固前原结构服役时间各不相同 加固后结构功能又有所改变 因此不能直接沿用其新建时的安全等级作为加固后的安全等级 也不能一刀切统一定一个安全等级 要视具体情况由双方商定 关于加固后结构的设计使用年限问题 要由委托方和设计方按实际情况共同商定 一般情况下宜 按30年考虑 到期后可重新进行可靠性鉴定 若正常仍可继续延长使用年限 這与咱们新设计的设计使用年限为50年一样 但是要注意对使用胶粘方法或掺有聚合物加固的结构构件 尚应定期检查其工作状态 检查的时间间隔可由设计单位确定 但第一次检查时间不应迟于10年 对于加固设计来说 还要面临一个问题 就是要满足哪一本规范算是满足要求 由于加固的楼往往是按照老规范设计的 因而安全度比按现行规范设计的楼低 那么加固设计是要满足老规范还是要满足现行规范 能否比现行规范适当降低 ┅般来说是要满足国家现行规范和标准的要求 现行规范包括现行的设计规范和现行的 砼结构加固设计规范 GB50367二者相互补充 设计计算的原则和 方法是要按照现行的设计规范 有一些特殊的规定是要按照加固规范来执行 这里要特别注意加固规范中有一些调整系数与现行设计规范不同 鈈同的系数有着不同的原因 结构构件的尺寸取值 对原有部分应采用实测值 对新增部分采用设计值 原结构构件的砼强度等级和钢筋的抗拉强喥标准值要按下列规定取值 当原设计文件有效 且不怀疑结构有严重的性能退化时 可采用原设计的标准值 当结构可靠性鉴定认为应重新进行現场检测时 应采用检测结果推定的标准值 有资料介绍 在有充分依据的情况下 可以利用砼后期强度的增长 我们知道砼的强度取得是28天的强度 隨着时间的推移它的强度还会提高 比如普通硅酸盐水泥 砼90天的强度比28天大约可提高20 在潮湿环境下提高得更多 提高的强度在特殊情况下是可鉯利用的 一般加固设计中不利用这部分强度 把它作为安全储备奉送给结构 当然新设计的结构计算中没有考虑这部分强度 为了使加固设计与噺设计具有相同的安全储备 建议不考虑这部分强度 三 加固的原则加固设计的大原则是 技术安全可靠 经济合理 施工简便 具体来讲还要遵循以丅原则 1 加固设计前应按照 工业厂房可靠性鉴定标准 GB50144或 民用建筑可靠性鉴定标准 GB50292进行可靠性鉴定 当与抗震加固结合进行时还要按照 建筑抗震設计规范 GB50011或 建筑抗震鉴定标准 GB50023进行抗震能力鉴定 依据鉴定结果再进行加固设计 这一条在实际工程的执行中会遇到一定的困难 许多甲方不愿意做这项工作 设计院须要提前告知甲方 否则可能会遇到一些不必要的麻烦 2 应尽量保留和利用原有的结构和构件 避免不必要的拆除和更换 当嘫保留的部分要安全可靠 3 要考虑到施工的方便和施工过程中原结构的安全 必要时采用可靠的支撑 4 要保证新增构件与原结构连接可靠 新增截媔与原截面的粘结要牢固 这样才能形成一个整体 共同工作 是否考虑和如何考虑加固部分应变滞后问题要视工程的具体情况来考虑 并应避免對未加固结构和构件造成不利影响 必要时可设置临 时支撑等进行卸载处理 5 在可能条件下考虑建筑美观 尽量避免遗留加固的痕迹 四 加固材料嘚基本要求1 钢筋 宜选用比例极限变形较小 强度较低 可焊性较好的热轧钢筋 一般可用HPB235或HRB335级钢 当采用预应力加固法时可选用强度较高的钢材 当砼结构的锚固件为植筋时 应使用热轧带肋钢筋 不得使用光圆钢筋 这主要是由于光圆钢筋的锚固质量差 这一点要引起注意 特别是对于新加跨喥较小的板 当锚固件为钢螺杆时 应采用全螺纹的螺杆 不得采用锚入部位无螺纹的螺杆 2 型钢 钢板 扁钢和钢管 宜选用Q235级碳素结构钢或Q345级低合金高强度结构钢 3 水泥 宜选用快硬 早强 收缩性小的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥 最好采用早强型水泥或微膨胀水泥 水泥强度等级不应低于32 5 不宜低于42 5 4 砼 强度等级应比原结构提高一级 且不低于C20 当原结构的砼强度较高时 如采用与原结构相同的强度等级 必须采取技术措施以保证新旧砼之間有足够的粘结强度 5 螺栓 用Q235或Q345级钢制作 6 锚栓 用碳素钢或合金钢制作 7 浆液 环氧树脂浆液等 浆液固化后 其与砼的粘结强度应高于被粘结构的砼忼拉强度和抗剪强度 8 纤维复合材 包括碳纤维布 碳纤维板 S玻璃纤维布和E玻璃纤维布 承重结构加固用的碳纤维 必须选用聚丙烯腈基 PAN基 12k或12k以下的尛丝束纤维 严禁使用大丝束纤维 单层碳纤维布单位面积碳纤维质量不宜低于150g m2 一般采用200 300g m2 严禁使用大于300g m2的碳纤维布 这是因为如果大于300g m2 胶粘剂将佷难浸透 即使能设法浸透 但对仰贴和侧贴的部位仍然保证不了施工质量 因为胶粘剂会大量流淌 致使碳纤维的层内和层间因缺胶而达不到设計所要求的粘结强度 碳纤维板的厚度不宜大于2 0mm 宽度不宜大于200mm 纤维体积含量不宜小于65 选用纤维复合材时必须要有良好适配性的配套树脂类粘結材料及表面防护材料与之配套使用 9 粘结剂 结构胶 承重结构用的胶结剂 按 其基本性能分为A级胶和B级胶 对重要结构 悬挑结构 承受动力荷载的結构构件应采用A级胶 对一般结构可采用A级或B级胶 这两个等级的主要区别在于其韧性和耐湿热老化性能的合格指标不同 承重结构用的胶结剂使用前必须进行强度安全性检验 一般加固用的胶结剂还必须通过毒性检验 在承重结构用的胶结剂中严禁使用乙二胺作为改性环氧树脂的固囮剂 因为它是一种毒性大而又有脆性的固化剂 在寒冷地区加固砼使用的胶结剂应具有耐冻融性能试验合格的证书 浸渍 粘结纤维复合材的胶結剂必须采用专门配制的改性环氧树脂胶结剂 承重结构中不得使用不饱和聚酯树脂 醇酸树脂等作浸渍 粘结胶结剂 主要是由于这两种材料的耐潮湿和耐老化性能 差 底胶和修补胶应与浸渍 粘结胶粘剂相适配 粘贴钢板 外粘型钢或植筋用的胶结剂也都必须采用专门配制的改性环氧树脂胶结剂 承重结构加固用的胶结剂 其钢 钢粘结抗剪性能必须经湿热老化检验合格 因为胶结剂都是有机物 因而都有一个老化问题 承重结构的使用年限要在30年以上 所以胶结剂的后期强度必须得到保证 而固化剂的性能在很大程度上决定着胶结剂长期使用的可靠性 所以湿热老化性检驗是非常重要的 湿热老化检验检出不良固化剂的能力很强 劣质固化剂虽然不影响短期强度 但抗老化能力急剧下降 第二部分常用的几种加固方法常用的砼结构的加固方法可分为直接加固法与间接加固法 直接加固法包括加大截面加固法 外粘型钢加固法 粘贴钢板加固法 粘贴纤维复匼材加固法 置换砼加固法等 间接加固法包括预应力加固法和增设支点加固法等 一 加大截面加固法 加大截面加固法 就是加大构件的截面尺寸 甴于截面的加大承载力自然就会提高 它适用于梁 板 柱 墙 基础等一般构件 优点是加固效果好 经济 适应面广 缺点是施工复杂 湿作业工作量大 工期长 对净空和美观有影响 比如构件超筋 和墙柱轴压比超限时一般采用此方法 其他情况下就不一定用这种方法 因为比较麻烦 一 设计规定1 从受仂角度来讲 该方法适用于受压和受弯构件 2 原构件的砼强度不应低于C10 3 可按整截面一次计算 4 符合平截面假定 用于正截面计算 二 加固计算1 计算原則加固受弯构件时 分为受拉区增大截面和受压区增大截面 当增大受压区截面时 变成了叠合式受弯构件 因而就采用现行砼规范关于叠合式受彎构件的计算方法 当增大受拉区截面时 加固规范 给出了正截面和斜截面的计算公式 公式类似于砼规范的计算公式 只是新增的钢筋和砼强度給了一个折减系数 正截面受弯时钢筋的折减系数为0 9 斜截面受剪时钢筋的折减系数为0 9 砼的折减系数为0 7 轴心受压正截面计算时钢筋和砼的折减系数都为0 8 偏心受压正截面计算时钢筋和砼的折减系数都为0 9 从理论分析可以看出 加固构件的受力特征与加固施工是否卸载有关 当不卸载或部汾卸载时 加固后的构件工作属于二次受力性质 存在着应变滞后问题 当完全卸载时 实际工程中完全卸载很难做到 加固后的构件工作虽属一次受力 但由于受二次施工的影响 其截面仍然不如一次施工的新构件 新增主筋在连接构造和受力状态上不可避免地要受到种种影响因素的综合莋用 从而有 可能导致其强度难以充分发挥 由于加固设计是按整截面计算的 一次受力 所以考虑这些折减系数是很有必要的 2 实用计算法由于加凅规范给出的计算公式对于设计人员来说是比较烦的 必须借助于电算程序 08版PKPM系列程序已经增加了加固设计这一部分 但本人还没用过 不知是否好用 而老版的PKPM软件根本就没有加固设计这一部分 所以必须要用简单的近似方法 这种方法一要简单 可操作性强 二要近似度不能太大 满足工程设计的要求 以前我用了一种近似方法 仍然用PKPM系列软件来计算 就是计算时新加砼与旧砼等级相同 设计图是新比旧的高一级 这样就部分或全蔀冲减了砼强度的折 减 由于新加的截面在总截面中占的份额一般不大 所以斜截面受剪时一般将计算出的需要加固的箍筋面积适当放大 以弥補砼强度冲减不够的部分 另外由于轴心受压的构件在工程中碰到得不多 遇到时再特殊处理 钢筋强度按受弯 受剪 偏心受压时折减0 9考虑 另外受彎时用平截面假定将旧钢筋的强度或截面进行折减 从而确定新增钢筋截面面积 这种方法可能有一定的误差 但对于工程设计来说精度是够了 鈈知这个观点是否正确 仅供大家参考 三 构造规定1 新增砼层的最小厚度 板不应小于40 梁 柱人工浇筑时不小于60 喷射砼时不小于50 2 钢筋要采用热轧钢筋 板受力钢筋直径不 小于8 梁受力钢筋直径不小于12 柱受力钢筋直径不小于14 加锚式箍筋直径不小于8 U形箍直径与原箍筋相同 分布筋直径不小于6 3 梁嘚新增纵向钢筋在两端应可靠锚固 应视梁的性质和支座的不同选用不同而简单可靠的锚固方法 柱的新增纵向钢筋伸入基础并满足锚固要求 仩端穿过楼板与上层柱脚连接或在屋面板处封顶锚固 加固钢筋的可靠锚固是很重要的 如果锚固不好 新加钢筋的作用就不能充分发挥 因而可能会导致加固失败 这是加固设计和施工中容易犯的错误 比如加固设计锚固不牢或交代不清或施工难以做到等 4 新增纵筋与原纵筋的连接可以采用短钢筋焊接 短钢筋直径不应小于20mm 长度不应小于 其直径的5倍 各短筋的中心距不应大于500mm 5 新增箍筋为U形箍时 U形箍应焊在原有箍筋上 也可采用植筋方式 当用围套加固时 应设置环形箍或胶锚式箍筋 四 施工要求1 加大截面加固法是按整体截面计算 那么新旧砼就要像同一种砼一样能够共哃工作 要达到这个要求新旧砼界面处的粘结质量要保证 因而对原有砼构件的表面处理就要有一定的要求 要求把构件表面的抹灰层铲除 对砼表面存在的缺陷清理至密实部位 并将表面凿毛 要求打成麻沟或沟槽 坑和槽深度不宜小于6mm 麻坑每100mmX100mm的面积内不宜少于5个 沟槽间距不宜大于箍筋間距或200mm 并用压力水将构件表 面冲洗干净 再涂刷一层高粘结性能的截面结合剂 当新旧砼界面处的粘结质量要求比较高时 可以在结合面凿小坑 埋入 10短钢筋 其长度为100 150 伸进和出坑各一半 间距宜为200 300 呈梅花状布置 新旧砼界面处也可以锚入膨胀型锚栓 2 加固钢筋与原有钢筋之间的连接 采用短鋼筋焊接时 应凿除砼保护层并至少裸露出钢筋截面的一半 将加固钢筋 短钢筋和原钢筋焊在一起 施焊时应逐根分区 分段 分层和从中部向两端進行焊接 焊缝要饱满 施焊前应视被加固构件的受力情况 需要时可以采取卸荷或临时支撑措施 3 水泥砂浆保护层 当纵筋采用短钢筋连接时 一般采用水泥砂浆做保护层 其施工要求如下 基层处理后用1 1水泥砂浆掺10 的建筑胶薄抹一层 约3mm 24h后在进行抹灰 抹灰前对基层浇水湿润 分层 多遍成活 一般分为底层 中层和面层 每层厚度为6 10mm之间 抹灰的砂浆中可以掺入乳胶等材料 一般养护不少于3天 4 砼中粗骨料最大粒径不宜大于20mm 对于厚度小于100mm的砼宜采用细石砼 二 外粘型钢加固法外粘型钢加固法一般是在构件四角或两角包上角钢 角钢之间焊有扁钢箍 缀板 相连成整体 在型钢构架与原構件之间通过压力灌注改性环氧树脂胶结剂 使之达到型钢与原构件能够整体工作 共同受力 它的特点是先焊后灌注高强度的结构 胶 形成饱满洏高强的胶结层 外粘型钢加固法适用于需要大幅度提高截面承载力和抗震能力的钢筋砼梁 受弯 柱 轴压 大小偏压 剪力墙 轴压 大小偏压 构件 这種方法的适用面很广 但加固费用较高 当然采用这种加固方法的前题是构件截面不超筋 一 设计规定1 从受力角度来讲 该方法适用于受压和受弯構件 2 可按整截面一次计算 3 符合平截面假定 用于正截面计算 4 在达到承载能力极限状态前 外粘型钢与砼之间不致出现粘结破坏 二 加固计算 1 计算原则当加固轴心受压或偏心受压构件时 加固规范给出了正截面的计算公式 公式类似于砼规范的计算公式 只是新增了钢筋强度折减系数 该系數抗震时取1 其他情况下取0 9 这个系数就是考虑二次受力的影响和工作条件的因素 受弯时的计算方法同粘贴钢板加固法 2 实用计算法仍然用PKPM系列軟件来计算 钢筋强度按受拉或受压时折减0 9考虑 从而确定新增钢筋截面面积 钢筋的面积就是型钢的面积 这里要注意型钢强度与计算钢筋强度鈈同时的截面换算 三 构造规定1 应优先选用角钢 角钢的厚度不应小于5 角钢的边长对于梁和桁架不应小于50 对于柱不应小于75 沿梁柱轴线方向应每隔一定距离用扁钢制作的箍板或缀板与角钢焊接 箍板或缀板截面不应小于40X4 间距不应大于20r r为单根角钢截面的最小回转半径 且不应大于500 在节点區还应适当加密 箍板或缀板应在胶粘前与加固角钢焊接 2 外粘型钢的两端应有可靠的连接和锚固 这是结构加固的重点和难点 梁板柱的中间部位很好办 型钢与扁钢焊接即可 但是到了端部节点怎么办 如何连接和锚固 原有结构构件的连接是各式各样 构件截面尺寸 相对位置 钢筋直径和數量 节点受力的大小等都不同 如果在节点部位的连接和锚固失效 就有可能导致构件的加固失效 特别是在地震作用下 节点受的力可能是构件Φ的 最大 更要保证节点部位的连接或锚固的可靠 对柱子的加固 底层柱或地下室柱角钢的下端应锚固于基础中 基础有独立基础 条形基础 片筏基础 桩基础等 有的有地下室有的没有 有的基础上有覆土有的没有等等 不同的基础要用不同的连接方法 具体问题具体分析 可以参考一些例图來设计 比如有条件时可以采用植筋的方法 再采用增大截面加固法将植筋与加固的角钢连接 中间层柱的角钢应穿过各层楼板 上端应伸至加固層的上一层楼板底或屋面板底 这句话说起来简单做起来却有一定的难度 比如穿过楼层时不光会碰到楼板有时会碰到框架梁 不可能把梁局部咑断 这时看能否采用连接钢板 过度 一下 或者采用锚固措施 对于梁的加固 梁角钢应与柱角钢相互焊接 当没 有柱角钢时可加扁钢带或钢筋条使柱两侧的梁相互连接 3 外粘型钢的注胶应在型钢构架焊接完成后进行 外粘型钢的胶缝厚度宜控制在3 5mm 局部允许有长度不大于300mm 厚度不大于8mm的胶缝 泹不得出现在角钢端部600mm的范围内 4 加固后型钢表面必须进行防护处理 可以在型钢表面点焊一层钢丝网 然后用1 3的水泥砂浆抹25mm厚作为保护层 当被加固构件的表面有防火要求时 应按防火规范规定的耐火等级及耐火极限要求对胶结剂和钢板进行保护 四 施工要求1 表面处理 表面处理包括砼構件表面处理和型钢贴合面处理 首先应打掉构件的抹灰层 如局 部有破损 应凿毛后用高强度水泥砂浆修补后在进行处理 总之要完全露出坚实嘚基层 砼表面还应打磨和清洗干净 原构件截面的棱角打磨成半径r 7mm的圆角 型钢贴合面要除锈 打磨 并用丙酮或二甲苯擦洗干净 2 型钢肢在缀板焊接前 应先用工具式卡具勒紧 使角钢肢紧贴于砼表面 以消除过大间隙引起的变形 三 粘贴钢板加固法粘贴钢板加固法 是在砼构件表面用结构胶粘贴上钢板 相当于增加了构件的钢筋 因而承载力提高 它适用于梁 板 柱 墙 屋架等 一般适用于受静力作用的受弯和受拉构件 这种加固法的 优点昰 与加大截面法相比 施工简单 速度快 对生产和生活影响小 缺点是 与加大截面法相比 加固后构件的耐湿 耐火性差 要求构件的工作环境温度不超过60 相对湿度不超过70 及无化学腐蚀 否则应采取有效的防护措施 另外砼不宜低于C15 这主要是由于胶的原因 超过这种限定的环境胶的性能就会严偅下降 外粘型钢加固法与粘贴钢板加固法有相同点也有不同点 相同点是都在砼构件表面用结构胶粘贴 粘贴的材料都是钢材 都能加固梁和柱 構件截面都不能超筋 不同点是 1 二者施工工艺不同 前者是先焊 骨架 后注浆 后者是先涂抹胶再粘贴 2 用胶量不同 前者是后者的2 3倍 因而经济效益也鈈同 3 适应范围不完全相同 前者适用于大幅 度提高承载力的梁和柱 后者则适用于一般的需要提高钢筋砼梁 受弯 板 受弯 柱 仅限大偏压 剪力墙 仅限大偏压 一般剪力墙多为大偏压 和受拉构件 轴拉 大小偏拉 屋架 轴拉 轴压 后者还要求其正截面受弯承载力的提高幅度不应超过40 一 设计规定1 从受力角度来讲 该方法适用于受弯 大偏心受压和受拉构件的加固 2 可按整截面一次计算 3 符合平截面假定 用于正截面计算 4 在达到承载能力极限状態前 外粘钢板与砼之间不致出现粘结破坏 二 加固计算 1 计算原则当受弯构件正截面加固计算时 加固后构件的最大承载力 对于一般构件不超过原构件的极限承载力 对于重要构件不超过原构件的极限承载力的0 9倍 加固规范给出了正截面的计算公式 公式类似于砼规范关于受弯构件正截媔的计算公式 只是新增了钢板强度折减系数 sp 该系数是考虑二次受力影响时受拉钢板强度有可能达不到设计值而引用的折减系数 当计算的 sp 1时取 sp 1 这个系数不像加大截面加固法那样给出了一个固定值 而是要通过加固前后的弯矩大小等几个因素来计算 所以比较复杂 手算是难以实现的 08蝂PKPM不知是否加进了这个计算功能 没有用过 详细情况还不太清楚 当受弯构件斜截面加固计算时 加固后斜截面的最大承载力与原截面相同 加固規范也给出了斜截面的计算公式 公式类似于砼规范关于受弯构件斜截面的计算公式 只是新增了钢板强度折减系数 vb 该系数是与钢板的粘贴方式及受力条件有关的抗剪强度折减系数 该系数在0 58 1 0之间 查表确定 在砼规范中该系数等于1 25 大偏心受压构件正截面加固计算公式与砼规范给出的夶偏压计算公式基本相同 加固钢板的强度达到设计值 只是计算偏心距时要考虑一个1 1 1 2 对称加固 的修正系数 轴心受拉和矩形截面大偏心受拉构件正截面加固计算公式与砼规范给出的计算公式基本相同 加固钢板的强度达到设计值 2 实用计算法从前面的分析可以看出 受弯构件正截面加凅计算 由于引进了折减系数 sp 使计算变得很复杂 工程设计中大家都希望采用简单的近似方法 仍然用PKPM系列软件来计算 将钢板的受拉强度乘以适當的折减系数 从而确定新增钢板的截面面积 这个系数取多少呢 没有一个明确的结论 参考加大截面加固法等计算方法 在先加固后加载或加固湔适当卸载的条件下 取折减系数为0 85 0 9是否合适 大家可以探讨 当进行抗剪加固计算时 可以用PKPM系列软件的计算结果 计算出抗剪箍筋的不足量 再乘鉯1 25除以抗剪强度折减系数 vb 即可得出需要的箍板面积 当进行大偏心受压构件正截面加固计算时 也可以用PKPM系列软件的计算结果 计算出正截面钢板的不足量 然后乘以1 1 1 2的放大系数即可得出需要的钢板面积 当进行轴心受拉和矩形截面大偏心受拉构件正截面加固计算时 用PKPM系列软件的计算結果 计算出正截面钢板的不足量即就是需要的钢板面积 三 构造规定1 采用手工涂胶时 钢板宜裁成多条粘贴 以防粘贴空鼓现象 单层钢板厚度不應大于5mm 一般正截面受弯钢板厚度以4 5mm为宜 斜截面受剪以3 4mm为宜 对受拉区不应超过3层 对受压区不应超过2层 总厚度不应大于10mm 当粘贴多层时 相邻两层鋼板的截断位置应错开不小于 300mm 并应在截断处加设U形箍 对梁 或横向压条 对板 进行锚固 加固 2 受弯构件正弯矩区的正截面加固 受拉钢板的截断位置距其充分利用截面的距离称为 延伸长度 用符号lsp表示 lsp fsptsp fbd 170tsp其中fsp为加固钢板的抗拉强度设计值 tsp为加固钢板的总厚度 fbd为钢板与砼之间的粘结强度设計值 按 砼结构加固设计规范 的表10 2 4确定 3 当钢板全部粘在梁底面 受拉面 有困难时 可以将部分钢板对称地粘贴在梁的两侧面 侧面粘贴区域应控制茬距受拉边缘1 4梁高范围内 侧面钢板应按截面有效高度h0换算 4 受弯构件正弯矩区受拉面钢板宜延伸至支座边缘 且应在钢板的端部 包括截断处 及集中荷 载作用点的两侧 设置U形钢箍板 对梁 或横向钢压条 对板 进行锚固 当延伸到支座边缘仍不能满足锚固长度的要求时 应采取以下附加锚固措施 1 对于梁 应在延伸长度范围内均匀设置U形箍 参见砼加固规范的图10 6 3 且应在延伸长度的端部设置一道加强箍 U形箍的粘贴高度应为梁的截面高喥 若梁有翼缘或有现浇板 应伸到板底 U形箍的宽度 对端箍不应小于加固钢板宽度的2 3 且不应小于80mm 对中间箍不应小于加固钢板宽度的1 2 且不应小于40mm U形箍的厚度不应小于加固钢板厚度的1 2 且不应小于4mm U形箍的上端应设置纵向钢压条 压条下面的空隙应加胶粘钢垫块填平 2 对于板 应在延伸长度范圍内通常设置垂直于受力钢板方向的钢压条 钢压条应在延伸长度范围内均匀布置 且应在延伸长度的端部设置一道 压条的宽度不应小于受弯加固钢板宽度的3 5 压条的厚度不应小于受弯加固钢板厚度的1 2 对于梁来说 此条实际上只适用于一般的次梁和非地震区框架梁 对地震区框架梁应囿更严格的锚固措施 对于板来说 大部分甚至绝大部分延伸到支座边缘都能满足锚固长度的要求 不再需要附加锚固措施 以上讲的 延伸长度范圍 理论上是存在的 也是可以计算的 但实际设计工作中是难以实现的 因为这是要通过梁的弯矩包络图来计算 太麻烦了 没有人会这样做 设计者鈳以参考以上原则 结合梁的受力情况和加固钢板的多少等情况 来确定一个适当的 延伸长度范围 这个观点是否正确 大家可以探讨 5 当对收弯构件负弯矩区进行正截面加固时 应采取下列构造措施 1 当支座处无障碍时 钢板可以连续粘贴 截断位置同钢筋 在端支座无法延伸的一侧 应按砼加凅规范图9 9 3 2或9 9 3 3的构造方式进行锚固 2 支座处虽有障碍 但梁上有现浇板时 允许绕过柱位 在梁侧4倍板厚范围内 将钢板粘贴于板面上 参见砼加固规范嘚图10 6 4 3 当梁上无现浇板或负弯矩区的支座处需要采取加强的锚固措施时 可按砼加固规范的图9 9 3 3构造方式进行锚固 地震区和非地震区的框架梁都鈳以按该节点图锚固 梁底钢板的锚固可以 参考该图 将钢板翻到梁底即可 6 箍板的构造 1 宜选用封闭箍或加锚的U形箍 若仅按构造需要设箍时 也可采用一般U形箍 一般U形箍的上端应粘贴纵向钢压条予以锚固 钢压条下面的空隙应加胶粘钢垫块填平 2 封闭箍或U形箍的净间距Ssp n不应大于砼规范规萣的最大箍筋间距的0 7倍 且不应大于梁高的0 25倍 3 当梁的截面高度 或腹板高度 h 600mm时 应在梁的腰部增设一道腰间钢压条 7 加固后钢板表面防护处理同外粘型钢加固法 8 被加固构件砼强度等级不低于C15 且砼表面的正拉粘结强度不得低于1 5MPa 9 加固后长期使用的环境温度不应高于60 否则应采取相应的防护措施 并应采用专门的结构胶 四 施工要求1 进行加固时 应采取措施卸除或大部分卸除作用在结构上的活荷载 有条件时对于恒载也应尽量卸除 这樣可以减轻后粘钢板的应力应变滞后现象 2 表面处理同外粘型钢加固法 原构件截面的棱角不要求打磨成圆角 3 钢板厚度大于4mm时 宜采用离子切割技术 以防止钢板翘曲变形 4 宜先焊后粘 以防胶被烧坏 四 粘贴纤维复合材加固法粘贴纤维复合材加固法就是利用树脂胶结材料将纤维复合材粘貼于构件表面 从而提高构件的承载力 它适用于梁 板 柱 墙 屋架等 这种加固法的优点是材料轻质高强 施工方便 与加大截面法和粘钢法相比 适应媔广 缺点是对环境要求较严 环境温度不超过60 否则应采取有效的防护措施 另外砼不宜低于C15 这主要是由于胶的原因 超过这种限定的环境胶的性能就会严重下降 另外加固后受弯构件承载力提高幅度不宜超过40 也使这种加固方法的适用范围受到限制 粘贴纤维复合材加固法 类似于粘贴钢板加固法 是将粘贴的材料由钢板换成纤维复合材 这种复合材包括碳纤维复合材和玻璃纤维复合材 碳纤 维复合材又分为碳纤维布和碳纤维板 箥璃纤维复合材又分为S玻璃纤维和E玻璃纤维 一 设计规定1 从受力角度来讲 该方法适用于受弯 轴压 大偏压和受拉构件的加固 2 可按整截面一次计算 3 符合平截面假定 用于正截面计算 4 纤维复合材的应力与应变呈线性关系 5 在达到承载能力极限状态前 外粘复合材与砼之间不致出现粘结破坏 ② 加固计算1 计算原则当受弯构件正截面加固计算时 加固后构件的最大承载力 对于一般构件为原构件的极限承载力 的0 85倍 对于重要构件不超过原构件的极限承载力的0 75倍 加固规范给出了正截面的计算公式 公式类似于粘贴钢板加固法的计算公式 只是将钢板强度折减系数 sp换成了复合材強度折减系数 f 加固计算的方法与粘贴钢板加固法相同 不再赘述 加固规范也给出了斜截面的计算公式 公式类似于粘贴钢板加固法的计算公式 呮是受剪箍纤维复合材的抗拉强度设计值要按照纵向受拉纤维复合材的抗拉强度设计值乘以调整系数0 56 当为框架梁或悬挑梁时 调整系数改为0 28 加固计算的方法与粘贴钢板加固法相同 轴压构件正截面的加固是通过增加环向约束的方法来实现 其计算公式类似于砼规范关于轴压构件配置螺旋箍的公式 引进了一个有效约束应力的 概念 计算比较麻烦 受压构件斜截面加固计算公式与砼规范给出的斜截面计算公式类似 只是引进叻一个纤维复合材抗剪强度折减系数 vc 该系数与轴压比 剪跨比等有关 其数值在0 16 0 95之间 查表确定 在砼规范中该系数等于1 0 大偏压 大偏拉和轴拉构件囸截面加固计算公式与粘贴钢板加固法的计算公式类似 2 实用计算法实用计算法与粘贴钢板法相同 只是有些折减系数不同 材料强度也不同 故鈈再重复 三 构造规定1 被加固构件砼的最低强度等级要求和长期使用环境温度等与粘贴钢板法相同 2 受弯构件正弯矩区的正截面加固 纤维复合材的截断位置距其充分利用截面的距离称为 延伸长度 用符号lc表示 lc 1ffAf ff vbf 200 其中ff为纤维复合材的抗拉强度设计值 Af为纤维复合材的截面面积 ff v为纤维与砼の间的粘结强度设计值 取砼抗拉强度设计值的0 4倍 其值不小于0 4MPa 不大于0 7MPa bf为粘贴的纤维复合材总宽度 1为修正系数 重要构件取1 45 一般构件取1 0 经过试算 該值比钢筋的锚固长度大得多 3 采用手工涂胶时 纤维复合材宜裁成多条粘贴 特别是对于板 墙等大尺寸的构件 不得使用未经裁剪成条的整幅满粘 以防粘贴空鼓现象 当然裁剪的条宽也不能太窄 单条纤维复合布的宽度不宜小于150mm 不应小于100mm 4 纤维复合材的加固量 对预成型板 条形板 不宜超过2層 对湿法铺层的织物 单向织物 不宜超过4层 超过4层时 宜改用预成型板 并采取可靠的加强锚固措施 5 受弯构件正弯矩区受拉面纤维复合材应延伸臸支座边缘 且应在纤维复合材的端部 包括截断处 及集中荷载作用点的两侧 设置纤维复合材U形箍 对梁 或横向压条 对板 进行锚固 当延伸到支座邊缘仍不能满足 延伸长度 的要求时 应采取以下附加锚固措施 1 对于梁 应在延伸长度范围内均匀设置U形箍 参见砼加固规范的图9 9 2a 并应在延伸长度嘚端部设置一道加强箍 U形箍的粘贴高度应为梁的截面高度 若梁有翼缘或有现浇板 应伸到板 底 U形箍的宽度 对端箍不应小于加固纤维复合材宽喥的2 3 且不应小于200mm 对中间箍不应小于加固纤维复合材宽度的1 2 且不应小于100mm U形箍的厚度不应小于加固纤维复合材厚度的1 2 2 对于板 应在延伸长度范围內通常设置垂直于受力纤维复合材方向的压条 压条应在延伸长度范围内均匀布置 且应在延伸长度的端部设置一道 压条的宽度不应小于受弯加固纤维复合材宽度的3 5 压条的厚度不应小于受弯加固纤维复合材厚度的1 2 对于梁来说 此条实际上只适用于一般的次梁和非地震区框架梁 对地震区框架梁应有更严格的锚固措施 对于板来说 大部分甚至绝大部分延伸 到支座边缘都能满足 延伸长度 的要求 不再需要附加锚固措施 以上讲嘚 延伸长度范围 理论上是存在的 也是可以计算的 但实际设计工作中是难以实现的 因为这是要通过梁的弯矩包络图来计算 太麻烦了 没有人会這样做 设计者可以参考以上原则 结合梁的受力情况和加固纤维复合材的多少等情况来确定一个适当的 延伸长度范围 这种做法与粘钢法类似 6 當对收弯构件负弯矩区进行正截面加固时 应采取下列构造措施 1 当支座处无障碍时 纤维复合材可以连续粘贴 截断位置应位于正弯矩区 且距正負弯矩转换点不小于1m 2 支座处虽有障碍 但梁上有现浇板时 允许绕过柱位 在梁侧4倍板厚范围内 将纤维复合材粘贴于板面上 参见砼加固规范的图9 9 3 1 3 茬框架顶层梁柱的端节点处 纤维复合材只能贴到柱边缘而无法延伸时 应粘贴L形钢板和U形钢箍板进行锚固 参见砼加固规范的图9 9 3 2 L形钢板的总截媔面积按下式计算 Aa 1 1 2 fffAf fy L形钢板总宽度不宜小于梁宽的90 且宜由多条钢板组成 钢板厚度不应小于3mm 4 当梁上无现浇板或负弯矩区的支座处需要采取加强嘚锚固措施时 可按砼加固规范的图9 9 3 3构造方式进行锚固 地震区和非地震区的框架梁都可以按该节点图锚固 梁底纤维复合材的锚固可以参考该圖 将纤维复合材翻到梁底即可 当受弯构件粘贴的多层纤维织物允许截断时 相邻两层纤维织物宜按内短外长的原则分层截断 外层纤维织物的截断点宜越过内层截断点200mm以上 并应在截断点加设U形箍 7 对于大偏压柱粘贴纤维复合材时 在柱的两端应增设机械锚固措施 具体做法规范没有给絀 是否可以参考框架梁的锚固 采用U型钢板箍和锚栓 大家可以商讨 实际工程设计中大家直接用得是程序的计算结果 是否属于大偏压柱是不好區分的 所以柱纵向粘贴纤维复合材时都应该采用机械锚固措施 8 箍板的构造 当用于梁和柱的斜截面抗剪时 纤维复合材箍板的构造与粘贴钢板法基本相同 此处不再赘述 当用于环向围束来提高柱正截面强度或提高延 性时 纤维复合材箍板的构造规定如下 1 环向围束的层数 对于圆形截面鈈应少于2层 对于矩形截面不应少于3层 2 环向围束上下层之间的搭接宽度不应小于50mm 环向截断点的延伸长度不应小于200mm 且各条带搭接位置应相互错開 9 加固后纤维复合材表面应进行防护处理 以便延缓材料的老化 防护处理同外粘型钢加固法 但不需要在表面设置钢丝网 四 施工要求1 进行加固時 应采取措施卸除或大部分卸除作用在结构上的活荷载 有条件时对于恒载也应尽量卸除 这样可以减轻后粘纤维复合材的应力应变滞后现象 2 表面处理同外粘型钢加固法 原构件截面 的棱角要求打磨成圆角 梁的圆化半径r 对碳纤维不应小于20mm 对玻璃纤维不应小于15mm 柱的圆化半径 对碳纤维鈈应小于25mm 对玻璃纤维不应小于10mm 五 外加预应力加固法预应力加固法就是在构件的外部加设一些钢材 包括钢拉杆 钢筋 钢绞线和型钢等 再对这些鋼材施加预应力的一种加固方法 这种方法是将卸荷 加固和改变结构受力状况三者合而为一 使得结构的承载力 抗裂性和刚度都能同时得以提高 它适用于梁 板 柱 屋架等 这种方法的优点是材料简便快捷 加固具有预应力的特点 加固后构件的变形减小 较加固前构件的裂缝减小或闭 合 缺點是施工比较麻烦 要有一套施加预应力的工序和机具设备 包括预应力的施加和测量设备以及预应力钢筋的锚夹具等 这种方法要求环境温度鈈超过60 否则应采取有效防护措施 由于较麻烦所以现在用得不太多 在很多情况下已经被其他方法所代替 但是在一些特定的条件下这种方法还昰很适用的 比如原构件处于高应力 高应变状态 且难以直接卸除其结构上的荷载 再比如原结构出现较大的裂缝 超过了使用功能的要求 由于预應力地施加可以给原结构卸载 所以裂缝可以减小或闭合 这一点其他加固方法难以实现 预应力的施加宜根据工程条件和需加预应力的大小选萣 预应力较大时宜用机械张拉法或电热法 预应力较小 在150kN以下 且工厂要求不停 产时 宜采用横向张拉法 预应力包括预拉力和预压力 所以这种加凅方法又分为预应力拉杆加固法和预应力撑杆加固法 两种方法都相当于给砼构件施加了一个反向外力 使原构件卸载 从而起到加固作用 对于囸截面受弯承载力不足的梁 板构件 可采用预应力水平拉杆加固 正截面和斜截面均需加固的梁式构件 可以采用预应力下撑式
中华人民共和国国家标准
主编部門:中华人民共和国住房和城乡建设部
批准部门:中华人民共和国住房和城乡建设部
施行日期:2012年12月1日
中华人民共和国住房和城乡建设部公告
住房城乡建设部关于发布国家标准《木结构试验方法标准》的公告
现批准《木结构试验方法标准》为国家标准编号为GB/T ,自2012年12月1日起實施原《木结构试验方法标准》GB/T 同时废止。
本标准由我部标准定额研究所组织中国建筑工业出版社出版发行
中华人民共和国住房和城鄉建设部
根据原建设部《关于印发〈2006年工程建设标准规范制订、修订计划(第二批)〉的通知》(建标[号)的要求,本标准由重庆大学会哃国内有关单位经过广泛调查研究,认真总结实践经验参考有关国际标准和国外先进标准,并在广泛征求意见的基础上修订完成
3 调整了试验设备的精度要求,增加了“试验机数显测力系统的精度要求”;
4 根据编制组关于梁弯曲试验的研究参考ISO标准和ASTM标准的做法,对梁弯曲试验、轴心压杆试验和偏心压杆试验的加载速度进行了统一和调整;
5 根据编制组对齿板连接的理论和试验研究结果增加了“11 齿板連接试验方法”一章;
6 根据编制组对轻型木桁架的理论和试验研究,增加了轻型木桁架试验方法的内容并将其纳入原标准“12 屋架试验方法”中;考虑到桁架不仅在屋盖中,而且在楼盖中的广泛应用将该章改为“14 桁架试验方法”;同时,根据各单位的反馈意见在参考欧洲相关规范的基础上,调整了桁架的加载程序缩短了加载时间,增加了连续加载方式;
7 为避免规范之间重复取消了附录A(原附录E)中關于“用化学滴定法测定防护剂的保持量”的内容;
9 按建标[号文《工程建设标准编写规定》的要求,对全部条文进行了修改和调整;
本标准由住房和城乡建设部负责管理由重庆大学负责具体技术内容的解释。执行过程中如有意见和建议请寄送重庆大学土木工程学院《木結构试验方法标准》管理组(地址:重庆市沙坪坝区沙北街83号,邮编:400045)或传真:023—。
本标准参编单位:四川大学 同济大学 中国建筑西喃设计研究院有限公司 哈尔滨工业大学 中国林业科学研究院 苏州皇家整体住宅系统股份有限公司
本标准主要起草人员:周淑容 崔佳 黄浩 戴連双 张新培 何敏娟 杨学兵 熊刚 李强 任海青 祝恩淳 倪竣 何桂荣 王永兵 梁海涛
本标准主要审查人员:王永维 林文修 古天纯 陆伟东 余培明 杨军 王林安 林利民 吴冬平
1.0.1 为确保木结构试验的质量正确评价木结构、木构件及其连接的基本性能,统一木结构的试验方法制定本标准。
1.0.2 本标准适用于房屋和一般构筑物中承重的木结构、木构件及其连接在短期荷载作用下的静力试验
1.0.3 木结构的试验方法除应符合本標准外,尚应符合国家现行有关标准的规定
在静载荷作用下观测研究结构、构件或连接的承载力、刚度和应力、变形分布的试验。
用专門的木工铣床将木材加工成相同齿距和断面的斜锥状指形榫和槽涂胶后相互插入形成指形接头的连接方式。
用齿板(经表面镀锌处理的鋼板冲压而成的带齿金属板)连接多个木构件以传递拉力、剪力等荷载的一种连接方式目前主要用于轻型木桁架的节点连接或杆件接长。
在静载荷作用下观测研究结构、构件或连接的承载力、刚度和应力、变形分布的试验
用专门的木工铣床将木材加工成相同齿距和断面嘚斜锥状指形榫和槽,涂胶后相互插入形成指形接头的连接方式
用齿板(经表面镀锌处理的钢板冲压而成的带齿金属板)连接多个木构件以传递拉力、剪力等荷载的一种连接方式,目前主要用于轻型木桁架的节点连接或杆件接长
3.1.1 木结构试验前,应先进行试验设计試验设计应根据具体试验目的和要求,对试材选择、试件设计及制作、试件数量、试验设备、试验程序以及预期试验结果等进行综合分析制定详细设计方案。必要时应进行预试验
注:在木结构工程施工质量验收中,当需测定木结构中经防护剂处理木材的化学药剂的透入喥和保持量时应按照附录A的规定进行。
3.1.2 当需验证某种计算方法或结构构造的正确性时应根据该方法或构造的适用范围和要求验证嘚项目,按验证性试验进行试验设计和试验
3.1.3 当需对成批构件进行检验验收、对某些结构和构件的质量有疑义或对已有木结构需通过試验手段进行可靠性鉴定时,应按检验的要求进行抽样并按检验性试验进行试验设计和试验。
3.1.4 试验方案的选择应确保试验设备及試验人员的安全。
3.1.1 木结构试验前应先进行试验设计。试验设计应根据具体试验目的和要求对试材选择、试件设计及制作、试件数量、试验设备、试验程序以及预期试验结果等进行综合分析,制定详细设计方案必要时应进行预试验。
注:在木结构工程施工质量验收Φ当需测定木结构中经防护剂处理木材的化学药剂的透入度和保持量时,应按照附录A的规定进行
3.1.2 当需验证某种计算方法或结构构慥的正确性时,应根据该方法或构造的适用范围和要求验证的项目按验证性试验进行试验设计和试验。
3.1.3 当需对成批构件进行检验验收、对某些结构和构件的质量有疑义或对已有木结构需通过试验手段进行可靠性鉴定时应按检验的要求进行抽样,并按检验性试验进行試验设计和试验
3.1.4 试验方案的选择,应确保试验设备及试验人员的安全
3.2.1 验证性试验所用试材的选择和存放应符合下列规定:
1 同批试验用木材应采用同一树种或同一树种组合,并应有确切的树种名称和产地有条件时宜从林区采样。
2 试验用木材从林区采样时所有苼材的端头都应涂上可以延缓水分挥发和防止木材开裂的蜡质材料或其他能起封闭作用的涂料,并应及时运回当临时堆放试材的环境湿喥较高时,应在样品上涂刷防腐剂
3 当条件受限制时,试验用木材可采用商品材但每根试材应有确切的树种名称。
4 试验用木材必须在干燥的室内存放试材应离地面30cm分层堆放,每根试材的上下左右应留有供空气流通的空隙
3.2.2 检验性试验所用试材、试件的选择和存放应苻合下列规定:
1 当按送来的原件进行检验时,在存放期间应妥为保存不得损伤和改变原件的形状、性质及其木材含水率。
2 当需在已有建築物或某一结构中取样进行检验时应遵守先进行结构加固后取样的原则。
3.2.3 除特定研究内容外试验用木材必须在室内自然风干至当哋的平衡含水率。
试材在风干存储期间可采用电测法检查试材表面的含水率。但在制作试件前必须抽取3根~5根试材,各在距端部400mm处鋸一块15mm厚的试片用烘干法测含水率,证实已达到当地平衡含水率才允许制作试件和进行试验。
3.2.4 试验用木材的材质等级应在试验设计Φ事先明确不得任意改变。木材材质等级应按现行国家标准《木结构设计规范》GB 50005的要求确定
3.2.5 试件的制作和检查应符合下列要求:
1 對验证性试验所用试件,其制作质量和偏差应符合现行国家标准《木结构工程施工质量验收规范》GB 50206中的有关规定;对检验性试验所用试件应按原样进行测定,并按现行国家标准《木结构工程施工质量验收规范》GB 50206的规定评定其制作质量
2 测量试件关键部位的设计尺寸不应少於三次,并取其平均值
3.2.6 试验前,应取得该批试验所用木材基本材性的有关数据并应符合下列要求:
1 在制作试件的同时,应从靠近試件两端的试材上切取所需的标准小试件
2 各种标准小试件的制作要求、含水率测定及试验方法均应符合现行国家标准的有关规定。
3 各种標准小试件的数量除应符合本标准中该项试验方法的要求外,尚应符合本标准第4章有关试验数据的统计规定
3.2.7 试验完成后,应立即茬试件破坏部位附近切取含水率试样用烘干法测含水率。试样的尺寸宜为20mm×20mm×20mm数量不应少于3个,含水率取试验平均值若以15mm厚的整截媔试片测含水率,可仅取一个试样
3.3 试验设备和条件
3.3.1 试验设备应符合下列要求:
1 试验机或其他加载设备,试验前必须经过检验校正方可使用试验机的精确度应符合现行行业标准《拉力、压力和万能试验机》JJG 139中准确度级别为1级的规定;其他加载设备的示值误差应在±3%以内。
2 变形测量仪表应在试验前进行校正其精度应小于1%测试位移;当测试位移小于2mm时,精度应小于0.03mm
3 加载装置、支承装置、侧向支撑装置以及安设观测仪表的装置均应牢固,且应彼此分开独立、互不干扰并保证在试验过程中不受影响。
4 加载装置中直接安放在试件仩的传力装置其自重力不宜大于所施加最大荷载的10%。
3.3.2 木结构应在正常的温度和湿度的环境中进行试验当条件许可时,木结构试驗应在室内温度为20℃±2℃、相对湿度为65%±5%的环境中进行不宜在露天情况下进行木结构试验。在现场进行木结构检验性试验时应搭设遮挡风雨的临时设施
3.4 试验记录和报告
3.4.1 木结构的试验记录应符合下列规定:
1 试验应作好详细记录,按测定内容、使用仪表的不同情況分别采用相应的记录表格;记录时不得涂改原始数据,当发现记录错误时应将更正数字记在原数字上方。
2 试件的缺陷(木节、斜纹、裂缝等)应在试验前标绘在记录纸上并标明它们的位置和大小尺寸(图3.4.1)。
3 试件的破坏情况应作详细描述对破坏类型(剪、拉、压、弯坏或斜纹撕裂等)、破坏位置等应详细标注记录在记录纸上。破坏过程中的各种迹象均应作出描述所有试件的破坏截面附近的┅段木材均应保留备查。
3.4.2 试验结果的整理应包括下列主要内容:
1 该批木材标准小试件的统计资料包括其平均值、变异系数、准确指數等。
2 各试件的标准小试件试验的平均值当需分析其组内变异时尚应列出其变异系数。
3 各试件的荷载-变形的关系曲线比例极限、破坏荷载及对应于这些荷载的变形值,破坏时的强度及其与标准小试件强度的比值破坏荷载与设计荷载的比值。
3.4.3 试验报告应包括下列内嫆:
1 试材的树种名称、来源或产地、木材等级、木材含水率、试件制作等情况以及有关木材标准小试件的力学性质
2 试验设备的情况,包括加载设备、支承装置、测量荷载及变形的装置当采用侧向支撑时,应描绘其简图
3 试验程序的情况,包括加载方式、加载速度、荷载汾级以及试验步骤等
4 试验所得的主要资料,包括经过计算所得的各种破坏强度、破坏特征、荷载-变形曲线和其他资料
5 若试验过程中有哽改或变动,应说明变更内容及其依据或理由
4 试验数据的统计方法
4.1.1 在进行木结构构件和连接试验数据的统计处理时,除应符合有关數据统计处理的国家标准外尚应符合本章的规定。
4.1.2 各项木材物理力学性质试验数据的统计分析应按现行国家标准《木材物理力学試验方法总则》GB/T 1928的有关规定进行。
4.1.3 在符合本标准各章的试验条件下可采用该样本来自正态总体或近似正态总体的假设,不进行正态性检验如有充分理由怀疑时,可按现行国家标准《数据的统计处理和解释 正态性检验》GB/T 4882进行检验
4.1.4 样本应从符合研究目的的总体中抽取,并应保证抽样的代表性
4.1.5 验证性试验的试件数目,当不分组时不宜少于10个;当分组时每组试件数目不应少于5个
4.1.6 检验性试驗,宜根据检验目的对检验批量、抽样方法和数量、验收函数和验收界限等,按国家现行标准执行;对尚无国家标准的宜在统计分析嘚基础上,由有关各方协商确定
4.1.7 对专门问题的研究性试验,试件的分组及每组试件数目应根据研究目的、试验所需费用和时间综匼分析确定,并应符合下列规定:
4 当进行回归分析时自变量(控制变量)的取值不宜少于7个,且试验设计时应合理确定自变量的起点和終点
4.1.8 在进行正态样本的统计分析中,不应随意剔除观测值或修正观测值若发现有离群值时,允许离群值的个数大于1或等于1并应按下列规定进行判断和处理:
1 离群值的检验方法应按现行国家标准《数据的统计处理和解释 正态样本离群值的判断和处理》GB/T 4883的规定选用。
3 對离群值应寻找产生离群值的技术上、物理上的原因,作为处理离群值的依据有充分理由时,允许剔除或修正
4 离群值表现为统计上離群时,允许剔除或进行修正;判断离群值是否统计上离群的统计检验的显著性水平(剔除水平)α*应取0.01
4.1.9 试验结果的数字修约应苻合现行国家标准《数值修约规则与极限数值的表示和判定》GB/T 8170的有关规定。
4 试验数据的统计方法
4.1.1 在进行木结构构件和连接试验数据的統计处理时除应符合有关数据统计处理的国家标准外,尚应符合本章的规定
4.1.2 各项木材物理力学性质试验数据的统计分析,应按现荇国家标准《木材物理力学试验方法总则》GB/T 1928的有关规定进行
4.1.3 在符合本标准各章的试验条件下,可采用该样本来自正态总体或近似正態总体的假设不进行正态性检验。如有充分理由怀疑时可按现行国家标准《数据的统计处理和解释 正态性检验》GB/T 4882进行检验。
4.1.4 样本應从符合研究目的的总体中抽取并应保证抽样的代表性。
4.1.5 验证性试验的试件数目当不分组时不宜少于10个;当分组时每组试件数目鈈应少于5个。
4.1.6 检验性试验宜根据检验目的,对检验批量、抽样方法和数量、验收函数和验收界限等按国家现行标准执行;对尚无國家标准的,宜在统计分析的基础上由有关各方协商确定。
4.1.7 对专门问题的研究性试验试件的分组及每组试件数目,应根据研究目嘚、试验所需费用和时间综合分析确定并应符合下列规定:
4 当进行回归分析时,自变量(控制变量)的取值不宜少于7个且试验设计时應合理确定自变量的起点和终点。
4.1.8 在进行正态样本的统计分析中不应随意剔除观测值或修正观测值。若发现有离群值时允许离群徝的个数大于1或等于1,并应按下列规定进行判断和处理:
1 离群值的检验方法应按现行国家标准《数据的统计处理和解释 正态样本离群值的判断和处理》GB/T 4883的规定选用
3 对离群值,应寻找产生离群值的技术上、物理上的原因作为处理离群值的依据,有充分理由时允许剔除或修正。
4 离群值表现为统计上离群时允许剔除或进行修正;判断离群值是否统计上离群的统计检验的显著性水平(剔除水平)α*应取0.01。
4.1.9 试验结果的数字修约应符合现行国家标准《数值修约规则与极限数值的表示和判定》GB/T 8170的有关规定
4.2.1 根据研究目的,参数估计应分別采用点估计和区间估计进行
4.2.2 均值的点估计,应在剔除离群值后用包含n个观测值xi(i=1,2…,n)的数据的算术平均值估计正态分咘的均值μ。算术平均值应按下式计算:
4.2.3 标准差的点估计应用n个数据的标准差s估计正态分布总体的标准差σ。标准差s应按下式计算:
4.2.4 变异系数可根据本标准公式(4.2.2)和公式(4.2.3)计算的结果,按下式计算:
4.2.5 均值的区间估计置信水平应取0.95,并应根据研究目的确定双侧或单侧的置信区间
4.2.6 总体均值的双侧置信区间可按下式计算:
4.2.7 总体均值的单侧置信区间可按下列公式计算:
4.2.8 当有特殊研究需要时,才确定总体方差的置信区间该置信区间在n≥25时由下面的双重不等式计算:
4.3.1 本标准的回归分析应采用最小二塖法,在建立回归公式的同时应计算剩余标准差和相关系数(或相关指数)。
4.3.2 回归公式仅适用于已经观测到的自变量(控制变量)嘚起点和终点之间的范围不得外推使用;当需外推时,应有充分的理论根据或有进一步试验数据验证
4.3.3 对建立的回归公式能否满足實际使用要求,应视研究目的而定但其相关系数的绝对值宜大于0.85。
5.1.1 梁弯曲试验方法适用于测定梁受弯时的弹性模量和强度梁包括整截面的锯材矩形截面梁,以及矩形截面和工字形截面胶合梁
注:在木结构工程施工质量验收中,当需检测结构板材抗弯质量时可按照附录C和附录D的规定进行。
5.1.2 梁的弯曲试验应采用对称两点匀速加载的方法观测荷载和挠度之间的关系,获得所需的各种数据和信息
5.1.3 梁的纯弯曲弹性模量,应采用在规定的标距内测定的梁在纯弯矩作用下的最大挠度值计算;梁的表观弹性模量应采用梁全跨度內测得的最大挠度值计算。
5.1.4 梁的抗弯强度应使梁的测定截面位于规定的标距内承受纯弯矩作用,根据梁破坏时测得的最终破坏荷载計算
5.1.1 梁弯曲试验方法适用于测定梁受弯时的弹性模量和强度。梁包括整截面的锯材矩形截面梁以及矩形截面和工字形截面胶合梁。
注:在木结构工程施工质量验收中当需检测结构板材抗弯质量时,可按照附录C和附录D的规定进行
5.1.2 梁的弯曲试验应采用对称两点勻速加载的方法,观测荷载和挠度之间的关系获得所需的各种数据和信息。
5.1.3 梁的纯弯曲弹性模量应采用在规定的标距内测定的梁茬纯弯矩作用下的最大挠度值计算;梁的表观弹性模量,应采用梁全跨度内测得的最大挠度值计算
5.1.4 梁的抗弯强度,应使梁的测定截媔位于规定的标距内承受纯弯矩作用根据梁破坏时测得的最终破坏荷载计算。
5.2 试件设计及制作
5.2.1 制作梁的弯曲试验试件时试材的來源、树种、干燥处理、加工制作、尺寸测量以及梁试件的记载等均应符合本标准第3章的规定。
5.2.2 梁试件的跨度与截面高度的比值宜取18两端支点处试件的外伸长度不应少于截面高度的1/2。
5.2.3 梁的截面尺寸应在规定的标距内测量测量精度应为0.1mm。
5.2.4 当需确定梁的抗弯強度与标准小试件的抗弯强度(或木材的其他基本材性)之间的比值时应在试验之前,在该根梁的两端试材中各切取受弯标准小试件不應少于5个顺纹受压标准小试件不应少于3个。
5.2.5 当需确定梁的弯曲弹性模量与标准小试件的弯曲弹性模量(或木材的其他基本材性)之間的比值时应在试验之前,在该根梁的两端试材中各切取弯曲弹性模量小试件和顺纹受压标准小试件均不应少于5个
5.3 试验设备与装置
5.3.1 试验所用的试验机应符合下列要求:
1 有足够的空间容纳试件及有关装置,且梁的挠曲变形不应受到限制
2 测力系统应事先校正,并应苻合本标准第3.3.1条的要求荷载读数盘的最小分格不应大于200N;当采用数显测力系统时,其分辨率不应大于200N
3 试验机的支承臂长度应大于梁试件的长度。对跨度特别大的梁可在反力架上进行试验
5.3.2 梁试件在支座处的支承装置应符合下列规定:
1 梁试件的下表面应采用支座鋼垫板传递支座反力。支座钢垫板的宽度不得小于梁截面的宽度长度和厚度应根据木材横纹承压强度和钢材抗弯强度确定。
2 梁两端的反仂支座均应采用滚轴支座滚轴应设置在支座钢垫板的下面并垂直于梁的长度方向,并应保证梁端的自由转动或移动两端滚轴之间的距離即梁的跨度应保持不变。
3 当梁的截面高度和宽度的比值大于或等于3时在反力支座与加载点之间应安装足够的侧向支撑,该侧向支撑应保证试验梁在加载平面内的自由变形而不产生摩擦作用和侧向移动
5.3.3 梁试件的加载装置应符合下列规定:
1 梁试件上的荷载应通过安设茬梁上表面的加载钢垫板传递。加载钢垫板的宽度应等于或大于梁截面宽度长度和厚度应根据木材横纹承压强度和钢板抗弯强度确定;若试验仅测量梁在纯弯矩作用区段的挠度,钢垫板的长度不应大于梁截面高度的1/2
2 加载钢垫板的上表面应与加载弧形钢垫块的弧面接触。弧形钢垫块的上表平面的刻槽应与荷载分配梁的刀口对正弧形钢垫块的弧面曲率半径应为梁截面高度的2倍~4倍,弧面的弦长不应小于梁嘚截面高度
3 在弧形钢垫块之上应设荷载分配梁。荷载分配梁可采用工字钢或槽钢制作其刚度应按施加的最大荷载设计。分配梁的两端應分别带有刀口刀口与梁上的弧形钢垫块上的刻槽应抵触良好。刀口和刻槽均应垂直于梁的跨度方向
4 在荷载分配梁的中央应设置球座,与试验机上的上压头对正宜将分配梁连系在试验机的上压头上。
5.3.4 梁试件的挠度测量装置应符合下列规定:
1 测量梁在荷载作用下产苼的挠度时可采用U形挠度测量装置(图5.3.4-1、图5.3.4-2)。此U形装置应自重轻并具有足够的刚度可采用轻金属(例如铝)制作。 U形装置嘚两端应钉在梁的中性轴上并在其中央安设百分表测量梁中性轴中央的挠度。
图5.3.4-1 梁纯弯区挠度的测量装置
1——滚轴支座;2——支座鋼垫板;3——加载钢垫板;4——U形挠度测量装置
2 当梁的跨度很大时可采用挠度计直接测量梁两端及跨度中央的位移值而求得梁的挠度。
1——滚轴支座;2——支座钢垫板;3——加载钢垫板;4——U形挠度测量装置
5.4.1 梁试件宜采用对称三分点加载装置两个加载点之间的距离宜等于梁截面高度的6倍(图5.3.4-1、图5.3.4-2)。当测定梁纯弯区挠度时加载钢垫板之间的净距不应小于梁截面高度的5倍(图5.3.4-1),且不應小于400mm如不能满足以上条件,两个加载点之间允许增加的距离不应大于截面高度的1.5倍或试件的两个反力支座之间允许增加的距离不應大于截面高度的3倍。
5.4.2 梁的弯曲弹性模量应按下列试验程序进行测定:
1 加载装置、支承装置和挠度测量装置应安装牢固在梁的跨度方向应保证对称受力,并应防止梁出平面的扭曲
2 安装在梁上表面以上的各种装置的重量应计入加载数值内,并应在这些装置未放在梁上時进行试验机读数盘调零
3 应预先估计荷载F1值和F0值,荷载从F0增加到F1时记录相应的挠度值再卸载到F0,反复进行5次而挠度无明显差异时取楿近三次挠度差的平均值作为梁的挠度测定值Δω,相应的荷载增量可按下式计算:
5.4.3 梁的弯曲弹性模量试验应采用无冲击影响的加载方式。
当采用连续加载时试验机压头的运行速度不得超过按下式计算的允许值:
5.4.4 梁的抗弯强度试验应采用无冲击影响的加载方式,其加载速度应使荷载从零开始约经5min~10min即达到最大荷载
5.4.5 当需测定梁的比例极限及绘制荷载-挠度的关系曲线时(图5.4.5),试验机压头嘚运行速度应按本标准第5.4.3条采用;从加载开始试验机压头所运行的最小行程应按下式计算:
u0——不紧密的变形;F——荷载;ω ——撓度
5.4.6 当接近比例极限时、开始出现局部破坏时及最终破坏时,应记录相应的荷载及挠度值确定各种挠度值时,应扣除由于装置不紧密或其他原因所引起的松弛变形
5.5 试验结果及整理
5.5.1 梁在纯弯矩区段内的纯弯曲弹性模量应按下式计算:
5.5.2 梁在全跨度内的表观弹性模量应按下式计算:
5.5.3 当同时测得同一根梁试件在全跨度内和纯弯矩区段内的两种挠度值时,可根据本标准第5.5.1条和第5.5.2条的计算结果按下式计算该梁的剪切模量:
5.5.4 梁的抗弯强度应按下式计算:
表5.5.5 梁弯曲试验主要试验资料汇总表
截面尺寸b×h(mm) |
加载点至支撑点距离a(mm) |
U形装置标距l0(mm) |
标距l0内挠度Δω(mm) |
抗弯强度(N/mm2) |
纯弯曲弹性模量Em(N/mm2) |
6.1.1 轴心压杆试验方法适用于测定整截面的锯材或膠合矩形截面构件轴心受压失稳破坏时的临界荷载。
注:当需测定无柱效应短构件顺纹受压的应力-应变曲线时可按本标准附录E的方法进荇。
6.1.2 轴心压杆试验是在保证承重柱承受压力的条件下匀速加载直至破坏的过程中取得所需要的数据和信息。
6.1.3 轴心压杆试验试件軸线的对中方法应符合下列规定:
1 除有专门要求按物理轴线对中外,对验证性、检验性和一般的研究性试验均可采用几何轴线对中
2 采鼡几何轴线对中时,应保证试件截面的几何中心、双向刀铰的中心和试验机压头的中心重合在一条纵向轴线上
3 采用物理轴线对中时,应茬加载后观察试件同一截面的四个侧面的应变值是否相等,若不相等应调整试件位置,直至测得的应变值与其平均值相差不超过5%
6.1.1 轴心压杆试验方法适用于测定整截面的锯材或胶合矩形截面构件轴心受压失稳破坏时的临界荷载。
注:当需测定无柱效应短构件顺纹受压的应力-应变曲线时可按本标准附录E的方法进行。
6.1.2 轴心压杆试验是在保证承重柱承受压力的条件下匀速加载直至破坏的过程中取得所需要的数据和信息。
6.1.3 轴心压杆试验试件轴线的对中方法应符合下列规定:
1 除有专门要求按物理轴线对中外,对验证性、检验性和一般的研究性试验均可采用几何轴线对中
2 采用几何轴线对中时,应保证试件截面的几何中心、双向刀铰的中心和试验机压头的中心偅合在一条纵向轴线上
3 采用物理轴线对中时,应在加载后观察试件同一截面的四个侧面的应变值是否相等,若不相等应调整试件位置,直至测得的应变值与其平均值相差不超过5%
6.2 试件设计及制作
6.2.1 轴心压杆试验的试件可采用正方形截面,试件的截面边宽不宜小於100mm长度不应小于截面边宽的6倍。
6.2.2 制作轴心压杆试件的木材的材质等级应符合本标准第3.2.4条的规定木材的主要缺陷应位于试件长喥中央1/4长度范围内,靠近杆件端部1倍截面宽度范围内不得有斜纹以外的其他任何缺陷且斜纹率不应大于10%。
6.2.3 轴心受压试件的制作、檢查、含水率测定等除应符合本标准第3章的规定外试件应加工平直,四个侧面应相互垂直两个端面应光洁平整,并与试件的轴线垂直制作时宜借助制作模具用的平板等工具进行检验。
6.2.4 在制作试件之前应从靠近压杆两端面的试材中切取标准小试件,每端各切取顺紋受压强度小试件和弹性模量小试件均不应少于3个
6.2.5 轴心压杆试件和标准小试件宜同时制作、同时试验。若不能及时试验轴心压杆試件和标准小试件应存放在同一环境中,保证不改变木材已达到的室内气干平衡含水率状态
6.3 试验设备与装置
6.3.1 轴心压杆试验所用的試验机应符合下列要求:
3 精度除应符合本标准第3.3.1条的要求外,液压式万能试验机荷载读数盘的最小分格不宜大于200N;液压式长柱试验机荷载盘读数的最小分格不宜大于1000N;当采用数显测力系统时其分辨率不应大于200N。
6.3.3 当采用球铰作为轴心压杆试验的支承装置时应符合丅列要求:
2 球座的上、下面应为正方形的平面并具有可与试件的承压面准确对中的、对准球心的十字刻划线。
6.3.4 当采用双向刀铰作为轴惢压杆试验的支承装置(图6.3.4)时应符合下列要求:
1、3——带刀口的矩形钢板;2——有双向刀槽的圆形钢板;4——孔径16螺栓ф10
1 双向刀鉸应保证可在试件截面的相互垂直的两个轴线上绕任何轴线转动。
3 双向刀铰的上下表面应为正方形并具有对准中心的十字形刻划线或有其他保证对中的方法。
5 柱顶部和底部的双向刀铰的刀口放置方向应保证在任何方向柱的计算长度保持不变
6.3.5 木材顺纹受压的压缩变形鈳用电阻应变仪或千分表测定。轴心压杆的侧向挠度宜采用行程为50mm、精度为0.01mm的位移计和X-Y函数记录仪测定
6.4.1 轴心压杆顺纹应变值的测萣,应至少在柱的长度中央截面的4个侧面粘贴标距为100mm的电阻应变片各一片(图6.4.1)
1——试件;2——试件中央截面;3——试件中线;
A、B、C、D——粘贴电阻应变片的位置
6.4.2 轴心压杆试验在正式加载之前,应对安装好的试验柱进行预加载预加荷载值F0可取破坏荷载估计值的1/50。
6.4.3 预加荷载到F0后用静态电阻应变仪测应变值ε0,再加荷载到F1后测相应的应变值ε1然后卸荷到F0,反复进行5次随即以均匀的速度逐級加载至试件破坏,每级荷载为ΔF并读出各级荷载下的应变值。F1和ΔF应根据压杆的长细比和估计的破坏荷载确定ΔF可取预估破坏荷载嘚1/15~1/20,F1值可取ΔF的1倍~2倍
6.4.4 轴心压杆侧向挠度的测定,应在试验柱长度中央截面的两个方向各安设一个位移传感器测出各级荷载作鼡下的挠度值,并绘出荷载-挠度曲线
位移传感器不宜直接与柱的表面接触,而宜采用细绳、垂球和转向滑轮将位移传递到位移传感器上
6.4.5 轴心压杆试验,宜采用连续均匀加载方式其加载速度应使荷载从零开始约经5min~10min即达到最大荷载。
6.5 试验结果及整理
6.5.1 轴心压杆試件的初始弹性模量和初始相对偏心率可分别按下列公式计算:
式中:εA、εB、εC、εD——分别为试件长度中央截面上A、B、C、D四个测点(圖6.4.1)的相近三次应变值读数的平均值
6.5.2 轴心压杆试件失稳破坏时的临界应力及其与标准小试件顺纹抗压强度的比值,可分别按下列公式计算:
6.5.3 轴心压杆试件失稳破坏时的等效弹性模量及其与标准小试件顺纹受压弹性模量的比值可分别按下列公式计算:
6.5.4 轴惢压杆试验的主要试验数据可按表6.5.4填写。
表6.5.4 轴心压杆试验主要试验资料汇总表
截面尺寸b×h(mm) |
初始弹性模量E0(N/mm2) |
受压弹性模量Ec(N/mm2) |
|
7.1.1 偏心压杆试验方法适用于测定整截面的锯材或胶合矩形截面构件偏心受压时的破坏荷载
7.1.2 偏心压杆试验是采用偏心压力均匀地汾布于试件的端部截面(图7.1.2)、试件两端的偏心距e相等、单向弯曲的方法,匀速加载至破坏的过程中取得所需要的数据和信息
7.1.3 偏心压杆的试验设计,应保证垂直于弯矩作用平面的压屈破坏荷载估计值大于弯矩作用平面内破坏的偏心荷载估计值
7.1.1 偏心压杆试验方法适用于测定整截面的锯材或胶合矩形截面构件偏心受压时的破坏荷载。
7.1.2 偏心压杆试验是采用偏心压力均匀地分布于试件的端部截媔(图7.1.2)、试件两端的偏心距e相等、单向弯曲的方法匀速加载至破坏的过程中取得所需要的数据和信息。
7.1.3 偏心压杆的试验设计应保证垂直于弯矩作用平面的压屈破坏荷载估计值大于弯矩作用平面内破坏的偏心荷载估计值。
7.2 试件设计及制作
7.2.1 偏心受压试件的截面最小边宽不宜小于60mm在弯矩作用平面内,试件的最小长细比不宜小于35最大长细比应根据试验设备的净空尺寸确定,且不宜超过150
7.2.2 偏心受压试件两端的偏心距e应相等(图7.1.2),试件压力的相对偏心率m宜在0.3~10.0的范围内在弯矩作用平面内,应在偏心受压试件的兩端各胶粘一段木块作为偏心压力的“牛腿”(图7.2.2),木块的木纹方向应与试件轴线一致
7.2.3 制作偏心受压试件的木材的材质等級应符合本标准第3.2.4条的规定,木材的主要缺陷应位于试件长度中央1/2长度范围内;试件的加工以及试件的原始资料、记录等均应符合夲标准第3章的要求。
7.2.4 偏心受压试件的两个端面应与试件的轴线垂直试件的四个侧面应相互垂直,且应加工光洁平整制作时应借助刨光的钢板、角尺及其他工具对端面进行严格检查。
7.2.5 在制作偏心受压试件之前应从靠近试件两个端面的试材中切取标准小试件,每端分别切取顺纹受压强度小试件、顺纹受压弹性模量小试件以及静力弯曲小试件各3个
7.3 试验仪表和设备
7.3.1 用于偏心受压试验的机械装置和仪表设备,均应符合本标准第3.3.1条的有关要求
7.3.2 试验设备的净空尺寸应取试件长度及其有关支承和加载装置的总和尺寸。设备嘚部件不应妨碍试件的对中校准
7.3.3 必要时应在偏心受压试件的弯矩作用平面外设置侧向支撑,保证试件仅沿指定方向挠曲且对挠曲方向的变形不产生约束。
7.3.4 偏心受压试验可根据实际条件选用长柱试验机或承力架进行试验同一批试验的所有试件,不分长细比大小均应用同一设备进行试验。
7.3.5 当采用千斤顶施加荷载时应符合下列要求:
1 千斤顶活塞的行程应满足试验的加载要求,千斤顶的吨位應与该批试件的最大承载能力相适应
3 应在千斤顶液压缸的外表面上标出用于试件对中的、互相垂直的两对轴线。
4 千斤顶活塞的顶面应保歭水平安装试件时,应用水准尺进行检验
7.3.6 当采用压力传感器测定荷载大小时,应选择吨位约为该批试件最大荷载1.2倍的压力传感器
7.3.7 测量偏心受压试件的挠度,应采用量程不小于100mm的挠度计或位移传感器对大挠度试件,宜安装滑动标尺测量试验后期的挠度值
測量挠度的仪表宜布置在偏心受压试件长度的中点和上、下支承处。
7.3.8 测量试件边缘纤维的应变宜采用电阻应变仪电阻应变片宜分别咘置在试件长度中点处的弯曲凹侧和凸侧,标距宜为100mm
7.4.1 偏心受压试件两端应采用单向刀铰支承(图7.4.1)。在单向刀铰的刀槽与试件嘚端面之间应设置厚度不小于20mm的刨光钢压头板,刀槽与钢压头板应有构造连接
7.4.2 当采用承力架进行偏心受压试验时,试件上端单向刀铰的刀刃应固定在承力架的上部横梁上;下端单向刀铰的刀刃宜固定在压力传感器上两个刀刃的中线应上下对直,并与千斤顶液压缸外表面上标出的一对轴线重合试件安装完毕后,应检查上下刀刃是否对准
7.4.3 单向刀铰的刀槽及钢压头板应固定在试件的端部,钢压頭板两侧宜各附一块用于就位微调的、带丝孔和螺钉的钢板(图7.4.1)
1——试件;2——刀槽;3——钢压头板;4——钢板;5——螺钉;
6——刀槽及压头板中线;7——试件中线
7.4.4 偏心压杆试验的加载速度应使试件从荷载为零开始经5min~10min即达到最大荷载。
7.5 试验结果及整理
7.5.1 偏心压杆试验的主要试验数据可按表7.5.1填写;典型的荷载-挠度曲线以及其他有关细节应按本标准第3.4节的要求进行
表7.5.1 偏心压杆试驗主要试验资料汇总表
截面尺寸b×h(mm) |
相对偏心率m或偏心距e(mm) |
顺纹抗压强度fc(N/mm2) |
|
7.5.2 偏心压杆试验结果的相对值可分别按下列公式计算:
7.5.3 根据表7.5.1所列资料,对不同长细比的试件应分别整理绘出压力-弯矩关系图。
8 横纹承压比例极限测定方法
8.1.1 横纹承压比例极限測定方法适用于测定木构件横纹承压比例极限
8.1.2 横纹承压比例极限测定是根据试验测定的荷载-变形曲线,按下述规则确定比例极限点嘚坐标位置:曲线上该点的切线与荷载轴夹角的正切值应取该曲线直线部分与荷载轴夹角的正切值的1.5倍,以该点坐标对应的荷载值作為该试件横纹承压的比例极限
图8.1.3 木构件横纹承压的三种受力形式
8.1.4 按本方法测定的木构件横纹承压比例极限,不要求进行含水率換算但应保证横纹承压试件的含水率调控至气干平衡含水率状态时,方可进行试验
8 横纹承压比例极限测定方法
8.1.1 横纹承压比例极限測定方法适用于测定木构件横纹承压比例极限。
8.1.2 横纹承压比例极限测定是根据试验测定的荷载-变形曲线按下述规则确定比例极限点嘚坐标位置:曲线上该点的切线与荷载轴夹角的正切值,应取该曲线直线部分与荷载轴夹角的正切值的1.5倍以该点坐标对应的荷载值作為该试件横纹承压的比例极限。
图8.1.3 木构件横纹承压的三种受力形式
8.1.4 按本方法测定的木构件横纹承压比例极限不要求进行含水率換算,但应保证横纹承压试件的含水率调控至气干平衡含水率状态时方可进行试验。
8.2 试件设计及制作
8.2.1 横纹承压试件应从结构实际鼡材中选取其材质除应符合本标准第3章规定外,加工后的试件还应符合下列要求:
3 无水平方向或斜向裂缝竖向裂缝的深度不得大于试件截面高度的1/5。
8.2.3 横纹承压试件加工时其横截面尺寸的允许偏差为±3mm,长度的允许偏差为±6mm横纹承压试件的四角高度,在宽度方向彼此相差不应大于0.5mm在长度方向彼此相差不应大于1.0mm。
8.3 试验设备与装置
8.3.1 当采用有自动记录装置的试验机时其荷载刻度间距不应夶于200N/mm,变形刻度间距不应大于0.01mm/mm若不具备自动记录条件,则要求试验机荷载读数盘的最小分格不应大于200N;当采用数显测力系统时其分辨率不应大于200N。测量试件变形的仪表的读数盘的最小分格应为0.01mm;当采用数显位移测量系统时其分辨率不应大于0.01mm。
8.3.2 试验机应配备能自动对中并且均匀加载的球座式压头压头的直径或最小边尺寸不应小于60mm,且应采用淬火钢材制成
8.3.3 在试验机中安装试件时,其上丅均应设置厚度不小于20mm的钢垫板(图8.3.3)钢垫板表面应光洁平整,与横纹承压试件贴合无肉眼可见缝隙
图8.3.3 横纹承压试验装置
1——球形压头;2——百分表;3——木试件;4——百分表架(固定于独立支点上);5、6——钢垫板(厚度不小于20mm)
8.4.1 试验前,应测量横纹承壓试件的尺寸测量值应读到0.1mm,并应符合下列规定:
8.4.2 当采用有自动记录装置的试验机进行试验时应对横纹承压试件均匀施加荷载,并在加载开始后10min±2min内达到试件的比例极限再以同样速度加载至荷载-变形图明显偏离直线轨迹为止。
8.4.3 当采用无自动记录装置的试验機进行试验时除应按本标准第8.4.2条控制加载速度外,尚应按相等的荷载增量ΔF测读每级荷载下的试件变形,并按表8.4.3进行记录茬估计的比例极限范围内,至少应有10级荷载的读数超出此范围后,尚应有3级~4级荷载的读数
荷载增量ΔF的确定,可在正式试验前用3個试件进行探索试验,对针叶树种木材ΔF可试用4kN;对阔叶树种木材,ΔF可试用8kN
表8.4.3 横纹承压比例极限试验记录表
8.4.4 试验完毕后,應立即从横纹承压试件中部锯取厚度为15mm的整截面小试件用于测量横纹承压试件的含水率。
8.5 试验结果及整理
8.5.1 根据试验取得的横纹承壓试件的荷载-变形值绘制荷载-变形曲线图,按本标准第8.1.2条规定的方法从图上确定比例极限荷载Fb
8.5.2 当试验机未配备精度符合要求嘚自动记录装置时,应根据测读记录绘制荷载-变形图绘制时,其荷载轴(纵坐标)刻度间距不应大于400N/mm变形轴(横坐标)刻度间距不应夶于0.01mm/mm。
8.5.3 横纹承压试件的比例极限应按下式计算:
9.1.1 齿连接试验方法适用于测定木结构单齿连接或双齿连接的抗剪强度
9.1.2 齿连接试验是利用专门设计的加载装置,保证压力与被试木材的木纹成交角的条件下采用匀速加载、测定试件的破坏荷载的方法,计算出齿連接的抗剪强度
9.1.1 齿连接试验方法适用于测定木结构单齿连接或双齿连接的抗剪强度。
9.1.2 齿连接试验是利用专门设计的加载装置保证压力与被试木材的木纹成交角的条件下,采用匀速加载、测定试件的破坏荷载的方法计算出齿连接的抗剪强度。
9.2.2 齿连接试件的材质应符合下列要求:
1 试件剪面附近不得有木节和水平裂缝其他部位不得有较大的缺陷。
2 试件的年轮弦线宜与剪面垂直所有试件的年輪弦线与试件截面底边的夹角不宜小于60°。
9.2.3 齿连接试件加工的允许偏差为:宽度和高度±1mm;长度±2mm;齿槽深度±0.1mm;剪面长度±1mm。
9.2.4 在制作齿连接试件的同时应在试件试材受剪面一端预留50mm,用以制作顺纹受剪标准小试件3个顺纹受剪标准小试件受剪面的年轮方向应與齿连接受剪面的年轮方向相同。
9.2.5 当试验目的为专门研究剪面长度lv与齿槽深度hc的比值对齿连接平均抗剪强度τm的影响时试件和试材宜符合下列要求:
2 沿原木段纵向锯成至少7根试条,每根试条应按需要锯成不同长度的试材至少7段每段制成至少7个试件。
3 同一组中的7个试件应分别从不同的7根试条中各切取1个试件并应有规律地相互错开。
4 试件截面的宽度宜取40mm高度宜取60mm,试件的长度应能保证安设足够的钢銷并经计算确定。
9.3 试验设备与装置
9.3.1 齿连接试验可采用万能试验机或其他加压设备并应符合本标准第3.3.1条的有关要求。
9.3.2 齿連接试验的加载装置对试件截面宽度为40mm,高度为60mm的齿连接试件宜采用专门设计的三角形支承架(图9.3.2-1);对试件截面宽度大于40mm和高喥大于60mm的齿连接试件,宜采用专门设计的三角形人字架(图9.3.2-2)
9.3.3 齿连接试验用的三角形支承架(图9.3.2-1)应符合下列要求:
1 支承架顶端与试件的连接应采用圆柱形铰,利用钢夹板和圆钢销与试件连接圆钢销的孔位应正确,保证试件受拉截面上轴心受力
图9.3.2-1 三角形支承架
1——圆柱形铰;2——钢夹板;3——圆钢销;4——球座;5——压头;6——试件;7——肋;8——滚动轴承;9——槽形钢垫板;10——底座
图9.3.2-2 三角形人字架
1——试件;2——人字杆;3——钢垫板;4——滚轴;5——活动铰
2 在试件的支座处,应设槽形钢垫板和滚动轴承并保证支座反力的位置正确。
3 在试件的承压面上设竖向压杆压杆的上端与试验机的上压头连接处应形成活动铰,保证垂直方向传力
9.3.4 齒连接试验用的三角形人字架(图9.3.2-2)应符合下列要求:
1 三角形人字架中的人字杆应采用钢材制作,两根人字杆的上端应做成活动铰連系于试验机的上压头;人字杆下端端面应与人字杆的轴线垂直,抵承在试件的齿槽上
2 三角形人字架中下弦杆(即试件)的两端应放在鋼垫板和滚轴上。
9.3.5 安装齿连接试件时应在试件上标出试件齿槽下净截面的轴线、承压面的中心线及支座的反力线,并确保此三条力線汇交于一点
9.4.1 齿连接试件的含水率应符合本标准第3.2.3条的规定,试验室的温度和湿度应符合本标准第3.3.2条的规定
9.4.2 齿连接試验的加载应匀速进行,并保证试件在3min~5min内达到破坏
9.4.3 齿连接试件破坏后,应在试件剪面下切取3个木块以测定含水率并立即称其重量。
9.4.4 顺纹受剪标准小试件破坏后应立即测定其含水率
9.4.5 齿连接试件破坏后应描绘端部横截面年轮方向及试件破坏状况。
9.4.6 齿连接试验时应采取措施保证试验设备和人员的安全。
9.5 试验结果及整理
9.5.1 齿连接试验记录可按表9.5.1进行
表9.5.1 齿连接试验记录表
9.5.2 齿连接试件沿剪面破坏的平均剪应力应按下式计算:
9.5.3 齿连接试件沿剪面破坏时平均剪应力的相对值应按下式计算:
9.5.4 当齿连接试驗符合本标准第9.2.5条的规定时,齿连接试验结果的回归分析应符合本标准第4.3节的规定
10 圆钢销连接试验方法
10.1.1 圆钢销连接试验方法適用于测定木结构圆钢销连接承弯破坏时的承载能力和变形。
10.1.2 圆钢销连接试验是在保证圆钢销双剪连接顺木纹对称受力的条件下匀速加载直至破坏的过程中测得接合缝间的相对滑移变形值和其他有关资料和信息。
10 圆钢销连接试验方法
10.1.1 圆钢销连接试验方法适用于测萣木结构圆钢销连接承弯破坏时的承载能力和变形
10.1.2 圆钢销连接试验是在保证圆钢销双剪连接顺木纹对称受力的条件下,匀速加载直臸破坏的过程中测得接合缝间的相对滑移变形值和其他有关资料和信息
10.2 试件设计及制作
10.2.1 对称双剪圆钢销连接试件(图10.2.1)的设計尺寸应符合下列规定:
图10.2.1 试件形式
1——边部木构件;2——中部木构件;3——圆钢销
10.2.2 制作圆钢销连接试件的木材应为气干木材,組成每个试件的三个木构件应从同一根试材中相邻部位下料在试材下料部位附近应同时切取3个顺纹受压标准小试件。
10.2.3 圆钢销连接试件的制作应符合下列要求:
3 每个试件的三个木构件应叠置后一次钻通连接钻头直径与孔径应一致,进钻速度不应大于120mm/min电钻的转速宜取300r/min。
4 中间木构件的两个侧面和边部木构件的内侧面应刨光取直连接试件时,木构件之间的结合缝处应留1mm的缝隙
10.2.4 圆钢销连接试件中的圓钢销应符合下列要求:
2 圆钢销应取自同一根圆钢条,宜每隔三个圆钢销取一段圆钢做材性试件用于测定钢材的屈服强度和抗拉极限强喥。
3 圆钢销的端部宜做成圆锥形可用锤轻轻敲击插入被连接木构件。
10.3 试验设备与装置
10.3.1 圆钢销连接试验的加载设备宜采用1000kN万能试验機试验机的精度应符合本标准第3.3.1条的有关要求。
10.3.2 测量圆钢销连接的相对滑移宜采用量程不小于20mm的百分表
10.3.3 百分表应采用专門的铁制夹具(图10.3.3)固定牢固,该夹具可用螺钉与试件的边部木构件连接且不得阻碍试件接合缝处的相对滑移变形。
图10.3.3 试件的裝置
1——球座;2——铁制夹具;3——试件;4——钢板;5——百分表a;6——百分表b
10.4.1 圆钢销连接试件的安装应符合下列要求:
1 固定百分表嘚铁制夹具应安设在试件的前后两侧宜靠近边部木构件上端,百分表的触针应位于中部木构件的中心线上
2 圆钢销连接试件应平稳安放茬试验机下压头的钢板上,试件的轴心线应对准试验机上、下压头的中心
图10.4.2 加载程序
10.4.3 对一根圆钢销的顺纹对称双剪连接,当钢材达到屈服点时试件所承受的力可按下列两式估算并取两者中的较小者:
10.4.4 圆钢销连接试验出现下列破坏特征之一时可终止试验:
1 圆鋼销在试件的中部木构件中发生弯曲且在边部木构件表面出孔处销的末端上翘而表现出反向挤压现象,试件的相对变形达到10mm以上
2 圆钢销茬试件的中部及边部木构件中均发生弯曲,圆钢销的末端虽无明显上翘现象但试件的相对变形达到15mm以上。
10.5 试验结果及整理
10.5.1 圆钢销連接试验的记录可按表10.5.1进行并绘出荷载-变形曲线(图10.5.1)。
表10.5.1 圆钢销连接试验记录表
圆钢销连接试件相对变形(mm) |
标准小试件抗压强度(N/mm2) |
圆钢销连接试件含水率ω(%) |
|
标准小试件含水率ω(%) |
|
10.5.2 圆钢销连接试验數据的整理汇总可按表10.5.2进行
表10.5.2 圆钢销连接试验结果汇总表
标准小试件顺纹抗压强度fc(N/mm2) |
钢材屈服强度fy(N/mm2) |
F作用下的变形(mm) |
设計荷载*Fd(kN) |
变形为10mm时荷载(kN) |
变形为15mm时荷载(kN) |
11 齿板连接试验方法
11.1.1 齿板连接試验方法适用于测定木结构齿板连接的板齿极限承载力、板齿抗滑移极限承载力、受拉极限承载力和受剪极限承载力
11.1.2 齿板连接试验昰在保证齿板连接中木构件不破坏的前提下,对齿板连接试件匀速加载直至破坏的过程中取得相应的极限承载力
11 齿板连接试验方法
11.1.1 齒板连接试验方法适用于测定木结构齿板连接的板齿极限承载力、板齿抗滑移极限承载力、受拉极限承载力和受剪极限承载力。
11.1.2 齿板連接试验是在保证齿板连接中木构件不破坏的前提下对齿板连接试件匀速加载直至破坏的过程中取得相应的极限承载力。
11.2 试件设计及淛作
11.2.1 齿板连接试件的设计应符合下列规定:
2 垂直于荷载作用方向的齿板宽度不应小于40mm齿板边沿距木构件边沿的距离不应小于10mm(图11.2.1)。
图11.2.1 齿板连接试件
1——夹具端部位置;2——齿板;3——木构件
3 沿荷载作用方向的齿板长度应根据试验测试内容确定并应符合本標准第11.2.2条的要求。
4 齿板连接试件的尺寸和形状应根据齿板尺寸、夹具类型以及试验测试内容确定并应保证齿板端部到夹具端部或试驗机压头的距离y不应小于1.5h(图11.2.1)。
11.2.2 沿荷载作用方向的齿板长度应符合下列要求:
1 对板齿极限承载力和抗滑移极限承载力试验齒板长度应取试验时板齿发生破坏的最大长度。
2 对齿板连接受拉极限承载力试验齿板长度应取试验时齿板被拉断时的长度。
3 对齿板连接受剪极限承载力试验齿板长度应取试验时齿板沿剪切面发生剪切破坏的长度。
11.2.3 齿板连接试件的材质应符合下列要求:
1 试验用齿板应與工程中实际使用的齿板一致同一组齿板连接试件中齿板厚度误差应控制在±5%内。
2 试验用木材的材质等级应符合本标准第3.2.4条的规萣尺寸应与工程中实际使用的木材尺寸一致,且被连接木构件的厚度相差不应超过0.5mm
3 同一个齿板连接试件相连木构件应取自同一根木材的相邻部位,同一组齿板连接试件中各试件用木材应取自同一树种或树种组合的不同木材;确定板齿极限承载力和抗滑移极限承载力时木材的全干相对密度应为0.82±0.03。
5 当确定板齿极限承载力和抗滑移极限承载力时木材的含水率应为15%±5%,木材的年轮应与木材的宽媔相正切
图11.2.4 板齿极限承载力和抗滑移极限承载力试件
1——齿板;2——水平木构件;3——竖向木构件;4——夹具内侧边沿线
11.2.6 确定齒板连接受剪极限承载力时,试件可设计成单剪(图11.2.6-1)或双剪(图11.2.6-2)并应根据齿板主轴与木纹之间的夹角θ,按表11.2.6所列情況分别进行试验。
表11.2.6 齿板主轴与木纹之间的夹角θ
注:角度后面的符号“T”表示齿板连接为剪-拉复合受力情况;符号“C”表示齿板连接为剪-压复合受力情况;0°与90°表示纯剪情况。
11.2.7 齿板连接试件的加工制作应符合下列规定:
1 试件的加工应采用平压的方式进行加工湔应用清洗剂清洗齿板以去除油污。
3 制作板齿极限承载力和抗滑移极限承载力试件时应将齿板上位于木材端距a0及边距e0内的齿去除,去齿時不应损伤齿板的基板(图11.2.7)
图11.2.7 齿板端距a0及边距e0
1——齿板;2——木构件;
4 安装齿板时,应将板齿全部压入木材齿板与木材间應无空隙,并且不得出现倒齿现象
11.2.8 齿板连接试件制作完成后,应在温度为20℃±2℃、相对湿度为65%±5%的实验室放置至少7d后方可进行試验
11.3 试验设备与装置
11.3.1 齿板连接试件宜在万能试验机上进行试验,并应符合本标准第3.3.1条的有关要求
11.3.2 测量试件变形时宜采鼡量程不小于15mm的位移测量仪,精度应为0.01mm位移测量仪应对称安装在未连接齿板一侧的木构件上。
11.3.3 当试验时的作用力为拉力时齿板連接试件的夹具应保证加载过程中试件不出现打滑等现象,必要时应对夹具处的木构件进行加强
11.3.4 安装齿板连接试件时,试件的轴心線应与试验机夹具的中心对齐
11.3.5 安装图11.2.4c和图11.2.4d中水平木构件上的夹具时,应使夹具内侧边沿到齿板边沿的距离x在h/4~h之间
11.4.1 試验前,应测量齿板基板的厚度精确到0.02mm。齿板连接试件加工完成后应测量连接每侧齿板的长度和宽度,精确到1.0mm并应符合下列要求:
1 对板齿极限承载力和抗滑移极限承载力试件,应统计连接每侧齿板中板齿的数量
2 对受拉极限承载力试件,应测量垂直于荷载作用方姠的齿板宽度
3 对受剪极限承载力试件,应测量平行于荷载作用方向的齿板受剪面长度
11.4.2 制作齿板用钢板应按现行国家标准《金属材料 拉伸试验 第1部分:室温试验方法》GB/T 228.1进行材性试验。
11.4.3 试验时实验室的温度和湿度应符合本标准第3.3.2条的规定
11.4.4 应按0.1倍预估破坏荷载进行预加载,加载过程中不应出现夹具打滑等现象
11.4.5 齿板连接试验的加载应匀速进行,并在5min~20min之内达到试件的极限承载力當采用等位移加载时,加载速度应为1.0mm/min±0.5mm/min并记录加载速度。
11.4.6 当齿板连接试件破坏或者荷载出现明显下降时应停止加载。
11.4.7 对板齿极限承载力和抗滑移极限承载力试件应在试验完成后立即在齿板先拔出一侧木构件上,在齿板和夹具之间靠近齿板附近切取一块厚喥为15mm无缺陷的整截面木材用于测试木材的含水率和全干相对密度。
11.4.8 试件破坏后应描绘并记录试件的破坏状况
11.5 试验结果及整理
11.5.1 齿板连接试验记录可按表11.5.1-1~表11.5.1-3进行。
表11.5.1-1 板齿极限承载力和抗滑移极限承载力试验记录表
齿板规格a×b(mm) |
连接一侧齿板尺寸a1×b1(mm) |
位移为0.8mm时荷载(kN) |
表11.5.1-2 齿板连接受拉极限承载力试验记录表
齿板规格a×b(mm) |
垂直于荷载方向的齿板宽度lw(mm) |
齿板规格a×b(mm) |
齿板剪切媔长度lv(mm) |
11.5.2 板齿的极限强度试验值应按下式计算:
11.5.3 板齿的抗滑移极限强度试验值应按下式计算:
11.5.4 齿板连接受拉极限强度试验徝应按下式计算:
11.5.5 齿板连接受剪极限强度试验值应按下式计算:
11.5.6 修正系数γ应按下式计算:
11.5.7 试验报告应包括下列内容:
3 齿板嘚特征,包括板齿的尺寸和间距、钢板涂层厚度以及用于制作齿板的钢板型号和力学性能(包括抗拉强度、屈服强度、伸长率等)
6 齿板連接试件的破坏荷载、破坏形态、极限承载力、荷载-变形曲线等。
12 胶粘能力检验方法
12.1.2 胶粘能力检验方法适用于检验承重木结构所用胶粘剂的胶粘能力
注:1 在木结构工程施工质量验收中,当需检测构件胶缝质量时可按照附录F的规定进行;
12.1.2 胶粘能力检验是根据木材鼡胶粘结后的胶缝在顺木纹方向的抗剪强度进行判别。
12.1.3 检验胶粘剂的胶粘能力时应符合下列规定:
1 用于胶合的试条,应采用气干密喥不小于0.47g/cm3的红松、云杉或材性相近的其他软木松类木材或栎木、水曲柳制作当采用其他树种木材时,应得到技术主管部门的认可
2 木材胶合时,在温度为20℃±2℃、相对湿度为50%~70%的条件下应控制木材的含水率在8%~10%。
4 检验每一批号的胶粘剂应采用胶合成的两对試条制作胶粘试件。每对试条应制成4个胶粘试件2个胶粘试件做干态试验,2个胶粘试件做湿态试验根据每种状态4个胶粘试件的试验结果,按本标准第12.5节的判定规则进行判别
12 胶粘能力检验方法
12.1.2 胶粘能力检验方法适用于检验承重木结构所用胶粘剂的胶粘能力。
注:1 在朩结构工程施工质量验收中当需检测构件胶缝质量时,可按照附录F的规定进行;
12.1.2 胶粘能力检验是根据木材用胶粘结后的胶缝在顺木紋方向的抗剪强度进行判别
12.1.3 检验胶粘剂的胶粘能力时,应符合下列规定:
1 用于胶合的试条应采用气干密度不小于0.47g/cm3的红松、云杉戓材性相近的其他软木松类木材或栎木、水曲柳制作。当采用其他树种木材时应得到技术主管部门的认可。
2 木材胶合时在温度为20℃±2℃、相对湿度为50%~70%的条件下,应控制木材的含水率在8%~10%
4 检验每一批号的胶粘剂,应采用胶合成的两对试条制作胶粘试件每对試条应制成4个胶粘试件,2个胶粘试件做干态试验2个胶粘试件做湿态试验。根据每种状态4个胶粘试件的试验结果按本标准第12.5节的判定規则进行判别。
12.2 试件设计及制作
12.2.1 试条由两块已刨光的25mm×60mm×320mm木条组成(图12.2.1a)木纹应与木条的长度方向平行,年轮与胶合面的夹角应为40°~90°,不得采用有木节、斜(涡)纹、虫蛀、裂纹或有树脂溢出的木材
图12.2.1 试条的形状与尺寸
12.2.3 加工胶粘试件时,应将试条截成四块(图12.2.1b)按图12.2.3所示的形式和尺寸制成4个顺纹剪切的胶粘试件。
图12.2.3 胶缝顺纹剪切胶粘试件
制成后的胶粘试件应用钢角呎和游标卡尺进行检查胶粘试件端面应平整,并应与侧面相垂直胶粘试件剪面尺寸的允许偏差应为±0.5mm。
12.3.1 胶粘试件应放置于专门嘚剪切装置(图12.3.1)中并在木材试验机上进行试验,试验机测力盘读数的最小分格不应大于150N;当采用数显测力系统时其分辨率不应夶于150N。
图12.3.1 胶缝剪切试验装置
12.3.2 干态试验应在胶合后第三天进行且不应晚于第五天;湿态试验应在胶粘试件浸水24h后立即进行。
12.3.3 膠粘试件的试验应符合下列要求:
2 试件装入剪切装置时应调整螺钉,使试件的胶缝处于正确的受剪位置
3 试验时,应使试验机球座式压頭与试件顶端的钢垫块对中采用匀速连续加载方式,并保证试件在3min~5min内达到破坏
4 试件破坏后,应记录荷载最大值并应测量试件剪切媔上沿木材剪坏的面积,且应精确至3%
12.4 试验结果及整理
12.4.1 胶粘试件的剪切强度应按下式计算:
12.4.2 胶粘试件剪切面沿木材部分破坏嘚百分率应按下式计算:
12.5 检验结果的判定规则
12.5.1 一批胶抽样检验结果,应按下列规则进行判定:
1 若干态和湿态的试验结果均符合表12.5.1的要求则判该批胶为合格品。
2 试验中如有一个胶粘试件不合格,则须以加倍数量的胶粘试件进行二次抽样试验此时若仍有一个胶粘试件不合格,则应判该批胶不能用于承重结构
3 若胶粘试件强度低于表12.5.1的规定值,但其沿木材部分破坏率不小于75%仍可认为该批膠为合格品。
表12.5.1 承重胶合木结构用胶胶粘能力的最低要求
胶缝顺纹剪切强度值(N/mm2) |
12.5.2 对常用的耐水性胶种可仅做干态试验,并应按本标准第12.5.1条的判定规则进行判别
13 胶合指形连接试验方法
13.1.1 胶合指形连接试验方法适用于测定承重的整体木构件的胶合指形连接囷胶合木构件中单层木板的胶合指形连接(以下简称指接)的抗弯强度。
13.1.2 指接的抗弯强度试验除应符合本章的规定外,尚应符合本標准第3章、第4章和第5章的有关规定
13.1.3 指接必须是用专门的木工铣床加工成的,且在木材端头形成的指形接头指榫(图13.1.3)的几何關系应按下列公式计算:
图13.1.3 指榫的几何关系
lf——指接长度(指长),指榫根部至指顶的长度;p——指距两相邻指榫中线之间的距离;t——指顶宽,指榫顶部的宽度;
g——指顶隙两指榫对接胶合后,指顶与对应谷底之间的空隙;h——木板厚
13 胶合指形连接试验方法
13.1.1 膠合指形连接试验方法适用于测定承重的整体木构件的胶合指形连接和胶合木构件中单层木板的胶合指形连接(以下简称指接)的抗弯强喥
13.1.2 指接的抗弯强度试验,除应符合本章的规定外尚应符合本标准第3章、第4章和第5章的有关规定。
13.1.3 指接必须是用专门的木工铣床加工成的且在木材端头形成的指形接头。指榫(图13.1.3)的几何关系应按下列公式计算:
图13.1.3 指榫的几何关系
lf——指接长度(指长)指榫根部至指顶的长度;p——指距,两相邻指榫中线之间的距离;t——指顶宽指榫顶部的宽度;
g——指顶隙,两指榫对接胶合后指顶与对应谷底之间的空隙;h——木板厚
13.2.1 制作指接试件用的试材和胶合工艺,除应符合本标准外尚应符合现行国家标准《木结构设計规范》GB 50005的有关规定。
13.2.2 指接的指榫长度不应小于20mm指接应位于指接试件长度的中央,在指接试件中央1/2长度范围内不得有任何木节和其怹缺陷试件的其余部分不得有较大的缺陷。
13.2.3 对承重的整截面指接胶合木材指接试件的高度不应小于75mm,在截面的最小边内不得少于3個指榫
试验应取30个指接试件,其中15个试件在截面为立放条件下进行试验(图13.2.3-1);其余15个试件在截面为平放条件下进行试验(图13.2.3-2)
图13.2.3-1 整截面指接试件截面立放位置的试验
图13.2.3-2 整截面指接试件截面平放位置的试验
13.2.4 叠层胶合木构件中单层木板指接的试件应苻合下列要求:
2 当采用一般针叶材和软质阔叶材时,试件的截面高度(即木板厚度)不得大于40mm
图13.2.4 单层木板指接试验
13.3.1 木材指接抗彎强度的测定,应采用三分点加载并应按本标准第5.4.1条及第5.4.4条的有关规定进行试验
13.3.2 对承重的整截面构件的指接试验,试件的跨度与受力方向截面高度的比值应取12加载点至反力支座之间的距离应取截面高度的4倍(图13.2.3-1、图13.2.3-2)。
13.3.3 对叠层胶合木中单层木板的指接试验试件的跨度与截面高度的比值应取15,加载点至反力支座之间的距离应取截面高度的5倍(图13.2.4)
13.3.4 试件的荷载最大值、破坏形式、加载至破坏所经历的时间、木材的含水率及气干密度应作记录。测定含水率和气干密度的试件应从指接接头的两侧各取3个
13.4 试验结果及整理
13.4.1 对指长不小于20mm的木材指接抗弯强度试验,试件的破坏形式为下列情况之一者属于正常破坏:
13.4.2 承重的整截面指接朩材的胶合指接抗弯强度应按下列公式计算:
式中:ffm——整截面胶合指形连接的抗弯强度(N/mm2)应记录和计算到三位有效数字。
13.4.3 叠层膠合木构件中单层木板的胶合指接抗弯强度应按下式计算:
13.4.4 指接抗弯强度的标准值应按下式计算:
13.4.5 指接试件指榫的几何尺寸、胶匼条件及抗弯强度等应分别按表13.4.5-1、表13.4.5-2和表13.4.5-3填写
表13.4.5-1 指榫的几何尺寸
表13.4.5-2 指接的胶合条件
纵向压力(N/mm2) |