1、，:，:，.:.:，.:.iI !I!.!.!I!.!.，川，:，?，!:l.I:; J:-:.:-:_ 公二-:.-.:，:._刀.-电-:二二a.飞.飞:.1:.，:.再-击.:.，;-嘀嘀.f.iII._ . ICS 91.080.20 P 23 中华人民共和国国家标准GB/T 28993-2012 结构用锯材力学性能测试方法Standard test methods for mechanical properties of structural lumber 2013-06-01实施2012-12-31发布发布中华人民共和国国家质量监督检验检痊总局中国国家标准化管理委员会丸，3rMfp
2、节GB/T 28993-2012 前言本标准按照GB/T1. 1-2009给出的规则起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本标准由国家林业局提出。本标准由全国木材标准化技术委员会结构用木材分技术委员会(SAC/TC41/SC 4)归口。本标准起草单位z中国林业科学研究院木材工业研究所、苏州皇家整体住宅系统股份有限公司、贵州铭杉木制别墅制造有限公司、钻石木中国有限公司、南京工业大学、苏州香山宜构科技有限公司。本标准主要起草人z吕建雄、江京辉、任海青、骆秀琴、周海宾、殷亚方、倪竣、王欣、朱琦敏、陆伟东。I G/T 28993-2012 结构用锯材力学性
3、能测试方法1 范围本标准规定了结构用锯材抗弯强度和抗弯弹性模量、顺纹抗拉强度、顺纹抗压强度、顺纹抗剪强度、横纹抗拉强度、横纹抗压强度和横纹抗压弹性模量、扭转弹性模量测试方法。本标准适用于锯材。2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单适用于本文件。GB/T 1933 木材密度测定方法GB 50005 木结构设计规范3 术语和定义GB 50005界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3. 1 锯材lumber 经锯剖、再剖、干燥、刨光、截端、分等生产出具有一定规格尺寸、质量等级和使
4、用特性的锯制产品。3.2 锯材宽度width 锯材窄面之间的垂直距离。4 测试试件试件经温度(20士2)c和相对湿度(65士5)%的条件下调整至衡重，对应含水率为12%。试件应从足尺截面锯材中选取，试件的长度要求按第6章规定，最大降低强度缺陷应随机放置在测试区域内.测试前，宜记录试件树种、产地、最大降低强度缺陷、干燥方法、含水率调整方法、重量和尺寸。试件的重量和尺寸的精确度为1%。试验后，立即在破坏部位附近截取长15mm整截面无缺陷的含水率片，用烘干法进行含水率测定。密度测定按GB/T1933的规定。5 测试条件力学性能测试应在室内温度(20士2)c和相对湿度(65士5)%的环境中进行z有特殊
5、研究目的，或特殊要求，可改变测试条件。选择合适的加载速度，试件宜在1min左右破坏，破坏时间应大于105，小于10 min。应记录测试时温度、相对湿度、锯材含水率和锯材破坏时间。1 GB/T 28993-2012 6 测试6. 1 抗弯强度和抗弯弹性模量6. 1. 1 试验设备6. 1. 1. 1 试件支承加载夹具z支承块宽度应大于试件厚度，长度应大于试件厚度的1月，通常不超过200 mm，如图1所示。试件截面的宽度与厚度比b/d二三3时，应增加侧向支撑以防止侧向变形，而且不应阻碍试件在荷载方向上的变形。N2 F/2 d dhq oh c b 6b 6b I 6h b 说明gA一一试件固定端F
6、B一一-跨度内中点sC一一试件移动晴zF一一荷载;L 跨度Fe一一试件挠度;d一一试件截丽厚度zb一一试件截面宽度。圈1抗弯强度和抗弯弹性模量翻试示意图6. 1. 1. 2 加载装置应满足规定精度。6.1.2 试件试件最小长度不能小于试验跨距，试验时跨度与锯材截面宽度比(L/b)为17: 1至21: 1，其比宜采用18: 1。在支承点以外试件长度应小于10倍试件宽度，同时应大于2倍试件宽度。试件的尺寸以实际测量的尺寸为准。6. 1.3 试验步骤6. 1. 3. 1 在试验前，应测量试件截面尺寸和长度。6. 1.3.2 将试件放在支座上，试件最大强度降等缺陆应尽量放置在加载点之间，弯曲受拉面随机
7、选择。弯曲时，钝棱、大面积腐朽等缺陷不应放置在加载位置，避免由于大面积缺失或局部丧失承载能力而出现测量误差。G/T 28993-2012 6. 1. 3. 3 测试抗弯弹性模量时，测量试件挠度的上、下限荷载差为最大荷载的10%40%，为保证加荷范围不超过试件的比例极限应力，试验前，可在每批试件中，选23个试件进行观察试验，绘制荷载挠度曲线，在其直线范围内确定上、下限荷载。试验机以均匀速度先加荷至下限荷载，立即记录锯材挠度。然后加荷至上限荷载，再次记录锯材挠度，随即卸荷。如此反复3次。每次卸荷，应稍低于下限，然后再加荷至下限荷载。6. 1.3.4 抗弯弹性模量试验完毕后，持续加载至试件完全破坏。
8、6. 1.3.5 记录荷载-挠度曲线、初次破坏、最大荷载以及发生突然变化处的荷载，描述试件破坏特征。6. 1.4 计算结果抗弯弹性模量E阻，应该从荷载-挠度图中的线弹性部分选择对于荷载每增加t:.F，相应引起的挠度增加量缸，按式(1)计算，准确至10MPa: Em=最x(士)3 X (乞)x专式中zEm一抗弯弹性模量，单位为兆帕(MPa); L一一试样跨度，单位为毫米(mm);b 试件截面宽度，单位为毫米(mm);d 试件截面厚度，单位为毫米(mm);t:.F 上、下限荷载差，单位为牛顿(N); t:.e -t:.F引起的挠度，单位为毫米(mm)。抗弯强度按式(2)计算，准确至0.1MPa:
9、式中z1m-抗弯强度，单位为兆自(MPa); Fmax一最大荷载，单位为牛顿(N); L 试样跨度，单位为毫米(mm);f-FmuL 一-m db2 b 试件截面宽度，单位为毫米(mm);d 试件截面厚度，单位为毫米(mm)。6.2 顺统抗拉强度6.2. 1 试验设备. ( 1 ) ( 2 ) 6.2. 1. 1 夹紧装置z可将拉伸荷载从驱动夹头传递至固定夹紧端，如图2所示。在试件截面上不施加任何弯曲冲量，允许在拉伸荷载下产生滑移，避免造成试样在夹头内破坏或应力集中破坏。该设备可通过平板连接到试件上，或通过其他形式夹紧试件。3 GB/T 28993-2012 12b dhq F 唱唱一一-一一
10、-说明21一一拉伸夹具zF-一一荷载;d一一试件截面厚度zb一一试件截面宽度.圄2顺绽抗拉强度测试示意图6.2. 1. 2 加载装置4应匀速加载，并满足荷载精度可移动的加载夹具。在加载过程中拉伸夹紧处木材破坏最小，滑移尽量小。根据试验要求，可调整移动和固定拉伸夹头之间的距离。6.2. 1. 3 加载z可显示最犬荷载，并且可进行校正以确保精度。6.2.2 试件试件最大降低强度缺陷随机分布在测试区域内，试件测试长度应不小于12b，同时试件最度应包含夹具长度。6.2.3 试验步骤6.2.3. 1 测量试件截面尺寸和长度。6.2.3.2 将试件放在2个拉仲夹具之间并使两者轴线对中。夹具通过螺栓或者是模
11、形钳夹来夹紧试件。如采用后者应当施加很小的预应力，以确保每个钳夹移动相等的量，保持试件租钳夹沿轴向对齐。如果采用螺拴或者是模琅钳夹，则需要稳定而有力的夹紧钳夹，防止滑移。6.2.3.3 记录荷载F变形由钱和最大荷载，描述试件破坏的特征。6.2.4 计算结果顺纹抗拉强度/，.0按式(3)计算，准确至止1MPa: 1,0 =f.言.( 3 ) 式中z/，.0一一顺纹抗拉强度，单位为兆帕(MPa); F叫一一最大荷载，单位为牛顿(N); b 一一试件截面宽度，单位为毫米(mm);d 一一试件截面厚度，单位为毫米(mm)。6.3 顺纹抗压强度6.3. 1 试验设备6.3. 1. 1 加载装置z具有各向
12、自由转动的作用，荷载均匀地分布在轴心上，并可控制加载速度和满足加载精度要求。4 GB/T 2899谷-20126.3. 1. 2 支承块=荷载应均匀作用在试件横截面，而不产生偏心。采用球镀作为轴心抗压试验的支承装置时，球的半径宜小，有利于转动灵活和准确对中。球面半径宜为试件截面尺寸最大边(试件与球座之间的承压面)的1-2倍。6.3. 1. 3 侧向支撑z当试件的bjd3时，利用侧向支撑防止试件在测试过程中产生扭曲，而侧向支撑在试件的宽侧面的压力应对称，同时不妨碍试件提度方向的压缩变形和加载。侧向支撑可是连续的，也可是间断的，但应对称布置的，非连续测向支撑之间的间距应当小于横截面的回转半径的17
13、倍。6.3.2 试件试件最大降低强度缺陷随机分布在测试区域内，试件长度应为8b+2000 mm，如图3所示。沿试件长度方向施加压缩荷载F，直到试件发破坏。为了防止试件长度方向发生扭曲，侧向支撑滚柱之间的间距范围为10d-10b。说明21一一侧向支撑sF一一荷载z口d一一试件截面厚度zb一一试仲裁面宽度.日口口Bb+2000呻m固3顺纹抗压强度测试示意圄也可采用短柱法测试l顶纹抗压强度，应从每一个试件块中至少截取2块测试试件，其中一块包含最大强度降等缺陷，另一块包含在要降等强度缺陷，试件的长度应不小于2.驰，代替该锯材最薄弱的截面。对于最大和次最大降低强度缺陷分别小于要求的长度，并且两个缺陷又彼
14、此独立的试件，在两个试件中间截断。然后，将每一个测试试件截至需要的长度。如果两个降等非彼此独立的话，则在一个试件中包含两个缺陷(即使试件的长度超过要求的长度。最后，参照上述方法，选择第二个测试横截面。注意锯解时锯口不经过主要缺陷。然后对于上述锯截后短试件施加柱向压缩荷载，为了使荷载均匀地分布在接触表面上，不产生偏心，应当至少采用一个圆球形的支撑块，如图4所示，其最大半径应便于支承板调整，最小半径应当提供足够大的接触面积。此半径一般为试件的最大横截尺寸的1-2倍。球心应当落在试件的接触平面上。5 GB/T 289920 12 说明zd一一试件截面厚度zH一一试件高度.6.3.3 试验步骤圄4短柱
15、顺纹抗E强度测试示意圄6.3.3. 1 测量试件的横截面尺寸和长度。6.3.3.2 将试件放在压缩夹具上，注意使试件的长柱与加载方向保持一致。6.3.3.3 对短柱顺纹抗压强度试验，将2块短试件加载至到破坏，选取其中的较小荷载为该锯材的最大荷载。6.3.3.4 记录荷载-变形曲线和最大荷载，描述试件破坏特征。6.3.4 计算结果顺纹抗压强度人。按式(4)计算，准确至0.1MPa: 式中zf-Fmu .0一三百1.。一一顺纹抗压强度，单位为兆帕(MPa); Fmax一一最大荷载，单位为牛顿(N);b 试件截面宽度，单位为毫米(mm);d 试件截面厚度，单位为毫米(mm)。6.4 顺纹抗剪强度顺纹
16、抗剪强度测试示意图如图5所示。加载至试件破坏为止。6 . ( 4 ) F 3b 3b a) 加载示意图说明g1 一一试件pF一一荷载zd 试件截面厚度zb 一一试件截面宽度zR3一一金属垫片倒角半径3mm. 圄5顺敏抗剪强度测试示意图顺纹抗剪强度f.按式(5)计算，准确至0.1MPa: fv二O.75Fm;nc一一二dh 式中zfv一-JI眠绒抗剪强度，单位为兆帕(MPa);Fmax最大荷载，单位为牛顿(N); b -一试件截面宽度，单位为毫米(mm)，d -一试件截面厚度，单位为毫米(mm)。GB/T 28993-一2012b b) 金属加载垫片. ( 5 ) 锯材可能由于如弯曲、横纹压缩等
17、非剪切变形方式而发生破坏。但所有测试结果都应用于评估剪切强度性质。式(5)通过提供测试试件承载能力的标准化描述，可计算得到名义剪切强度。另一种测试方法一一双跨距加载方式，示意图如图A.l，或其他测试方法。应建立双跨距与单跨距两种测试方法的对等关系。6.5 横纹抗拉强度横纹抗拉强度测试示意图如图6所示，横纹抗拉强度试件应包含锯材完整的横截面，试件长度lh等于b/3，采用三点弯曲测试方法如图6所示，加载到破坏为止，记录最大载荷。说明21-一试件纹理方向zF一一荷载zd-一一试件截面厚度zb-一试件截丽宽度，lh 一一锯截后试件长度.F i1. 25 1. 25/h b=3 固6横敏抗拉强度测试示意
18、固7 GB/T 28993-一2012横纹抗拉强度!，.90按式(6)计算，准确至0.1MPa: r (3. 75Fmax (0. 03dlh2 0.2 .90 - dlh ) r-.飞8003 .( 6 ) 式中z!,.90 横纹抗拉强度，单位为兆帕(MPa); Fmax 最大荷载，单位为牛顿(N); d 一一试件截面厚度，单位为毫米(mm);h 一一锯截后试件长度，单位为毫米(mm)。总(鸣俨)2为因子，名义拉伸强度等于边长为800mm的方形锯材的强度。6.6 横纹抗压强度和横纹抗压弹性模量横纹抗压强度和横纹抗压弹性模量测试示意图如图7a)所示。通过长度为90mm，宽度为d+10 mm的一
19、对钢板施加荷载。测试设备的加载头应固定，不发生扭转。在加载过程中，绘制出荷载-挠度曲线，如图7c)所示。加载至锯材发生破坏或者变形总量达到20mm，即可停止试验。如果试件存在发生弯扭的趋势，则应使用侧向支撑约束在加载过程中产生的弯扭。8 说明gF 一一荷载zd 试件截丽厚度sb 试件截面宽度sR3 一一金属承载片倒角半径3mm; Y轴一一载荷zX轴一一变形zFult一一极限荷载z6b a) 加载示意图90 b) 金属承载片尺寸F, 一一-弹性范围的直线偏移2mm时与挠度曲线的交点对应荷载s.e 一一变形差5.F一一荷载差zFO1b一一o.lb变形对应荷载。d Vij 圄7横蚊抗压强度和横绽抗压
20、弹性模量测试示意圄单位为毫米GB/T 28993-2012 Y F山F Y 。荷载与变形示意图圄7(续横纹抗压强度人90按式(7)或式(8)计算，准确至0.1MPa: 式中zf 一旦旦0.90 -90d Ic.90一-横纹抗压强度，单位为兆帕(MPa);Fult一极限荷载，单位为牛顿(N); d 一一试件截面厚度，单位为毫米(mm)。式中zf 一旦旦0.90 - 90d Ic.90 横纹抗压强度，单位为兆自(MPa);F20 变形总量达到20mm时荷载，单位为牛顿(N); d 试件截面厚度，单位为毫米(mm)。屈服强度儿，叫按式(9)计算，准确至0.1MPa: 式中zIc.川一一屈服强度，单位
21、为兆帕(MPa); F I 一一J c.90y - 90d X Fy 一一弹性范围的直线偏移2mm时与挠度曲线的交点对应荷载，单位为牛顿(N)。横纹抗压弹性模量凡.90按式(10)计算，准确至10MPa: K 一坠旦坦2c.90 - 90d 式中zKc.90 -一横纹抗压弹性模量，单位为兆帕(MPa); tlF/ tle一一荷载-挠度曲线的斜率，单位为牛顿每毫米(N/mm)。6. 7 扭转弹性模量.( 7 ) .( 8 ) ( 9 ) .( 10 ) 扭转弹性模量的测试示意图如图8所示。位于夹持端部与扭转平面之间的锯材长度为LT，LT长度等于18d，对长度为l.的手柄加载F获得扭曲，l.长度为
22、500mm。9 GB/T 28993-2012 说明21一一夹持端部52一一-扭转平面zLT一一扭转后的试件长度zl，一一扭转后手臂水平长度FO 扭转角度。2 Lr 图8扭转弹性模量测试示意固扭转弹性模量G，.Q按式(11)计算，准确至10MPa: F L rl GtIO=唱JR，、=;x (.F / .O) .( 11 ) 式中zG,.Q 扭转弹性模量，单位为兆帕(MPa); LT 扭转后的试件长度，单位为毫米(mm);l , 扭转后手臂水平长度，单位为毫米(mm);.F / .O 一荷载-扭转角度曲线的斜率，单位为牛顿每度N/C)。10 G/T 28993-2012 附录A(规范性附录)顺
23、纹抗剪强度双跨测试作为测试顺纹抗剪强度替代方法，单跨测试示意图如图5所示，双跨测试示意图如图A.1所示，在此测试中，在加载之前应确定所有支撑点。然后加载至锯材被破坏，极限荷载为Fult.顺纹抗剪强度f.按式(A.l)计算，准确至0.1MPa: f. =0. 516去式中zf. -J顶纹抗剪强度，单位为兆帕(MPa);F曲二一极限荷载，单位为牛顿(N); b 一试样宽度，单位为毫米(mm);d 试样厚度，单位为毫米(mm)。.( A.1 ) 双跨测试的j顶纹抗剪强度比单跨的大，因而评估针叶材锯材顺纹抗剪强度时，顺纹抗剪强度与抗弯强度比值要高。说明21 一一试件zF一一荷载s3b d一一试件截面厚
24、度sb 一一试件截面宽度FF/2 R3一一金属垫片倒角半径3mmo 3b F/2 3b 的加载示意图b b) 金属垫片固A.1顺纹抗剪强度双跨测试示意图1r4 NFONi的NH阁。. 、p华人民共和国家标准结构用锯材力学性能测试方法GB/T 28993-2012 国中善中国标准出版社出版发行北京市朝阳区和平里西街甲2号(100013)北京市西城区三里河北街16号(100045)网址总编室:(010)64275323发行中心:(010)51780235读者服务部:(010)68523946中国标准出版社秦皇岛印刷厂印刷各地新华书店经销 开本880X1230 1/16 印张1字数22千字2013年5月第一版2013年5月第一次印刷 18.00元如有印装差错由本社发行中心调换版权专有侵权必究举报电话:(010)68510107书号:155066. 1-46717定价打印日期:2013年5月17日F002A
