GB T 28986-2012 结构用木质复合材产品力学性能评定.pdf

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1、每亩ICS 79.060 B 69 中华人民共和国国家标准GB/T 28986-2012 结构用木质复合材产品力学性能评定Specification for evaluation of structural composite lumber products 2013-06回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蜜总局中国国家标准化管理委员会俨dT蜀丁白白fhF机叫时GB/T 28986-2012 前本标准按照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

2、木材标准化技术委员会结构用木材分技术委员会(SAC/TC41/SC的归口。本标准起草单位=中国林业科学研究院木材工业研究所、哈尔滨工业大学、国际竹藤网络中心、苏州皇家整体住宅系统股份有限公司、钻石木中国有限公司、贵州铭杉木制别墅制造有限公司、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周海宾、祝恩津、费本华、任海青、徐伟涛、钟永、倪竣、朱琦敏、王欣、刘伟庆。I 结构用木质复合材产品力学性能评定1 范围本标准规定了结构用木质复合材产品的力学性能测试和特征值确定的方法。本标准适用于结构用木质复合材产品力学性能的评价。2 规范性引用文件GB/T 28986-2012 下列文件对于本文件

3、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 1937 木材顺纹抗剪强度试验方法GB/T 1939 木材横纹抗压试验方法GB/T 17657 人造板及饰面人造板理化性能试验方法GB/T 50329 木结构试验方法标准3 术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3. 1 单摄层积材laminated veneer lumber;LVL 由厚度不大于6.4mm的单板沿构件长度方向顺纹层积组坯胶合而成的结构用木质复合材。3.2 单撮条层积材parallel strand lumber; PSL 由单板

4、条沿构件长度方向顺纹层积组坯胶合而成的结构用木质复合材。单板条截面最小尺寸不大于6.4mm，长度不小于截面最小尺寸的150倍。3.3 刨花层积材laminated strand lumber; LSL 由长细比较大的薄平刨花沿构件长度方向层积组坯胶合而成的结构用木质复合材。刨花厚度不小于2.54mm，宽度不小于厚度，长度不小于380mm. 3.4 定向刨花层积材oriented strand lumber;OSL 由长细比大的薄平刨花沿构件长度方向层积组坯胶合而成的结构用木质复合材。刨花厚度不小于2.54 mm，宽度不小于厚度，长度不小于190mm. 3.5 结构用木质复合材structura

5、l composite lumber ; SCL 采用单板、单板条或刨花等，沿构件长度方向排列组坯，施加结构用胶粘剂层积胶合而成。结构用木质复合材包括单板层积材、单板条层积材和定向刨花层积材等。结构用木质复合材具有三个互相垂直的主方向(见图l):L方向一一平行于构件的长度方向;X方向一一平行于构件截面的宽度或高度方向江方向-一平行于构件截面的厚度方向。顺纹剪切系指剪GB/T 28986-2012 应力位于L-X或L-Y平面内;横纹剪切系指剪应力位于X-Y平面内。y y x 二-xL L PSL LVL 圄1结构用木质复合材的方向性4 取样4. 1 随机在每批次产品中取样。测试样本在每批次产品应

6、具有代表性。4.2 除横纹抗压性能外，其他力学性能测试最小样本数应为53个。对尺寸调整，抗弯和抗拉试验样本数应增加，每一尺寸产品最小样本数应为78个。4.3 横纹抗压性能测试最小样本数应不少于30个。5试件制作5. 1 抗弯、抗拉试件的截面尺寸应不小于预期的最小结构应用尺寸，最终选择的试件尺寸将作为后期分析和计算阳的基准尺寸(包括基准厚度、基准长度和基准宽度L试件长度按相关的测试方法要求确定。5.2 抗压试件最小截面尺寸应为38mmX38 mm，试件长度L/r在1517之间，其中L是有效长度，r是截面的最小固转半径。5.3 试件应在温度为(，20士的和相对湿度为(65士5)%的环境下养护至平衡

7、含水率b6 试验方法6. 1 应记录每个试件的含水率和气干密度。含水率、气干辛苦度依据GB/T17657确定。6.2 力学性能测试至少应包括下列指标z抗弯强度和抗弯弹性摸量、顺纹抗拉强度、顺纹抗压强度、横纹抗压强度和顺纹抗剪强度。6.3 抗弯性能z按GB/T50329的规定确定平弯和侧弯条件下的抗弯强度和表现弹性模量。两点加载，跨高比应在1721之间。6.4 顺纹抗拉性能z按附录A方法确定顺纹抗拉强度。6.5 顺纹抗压性能z按GB/T50329的规定确定短柱顺纹抗压强度。6.6 横纹抗压性能:按GB/T1939中横纹全部抗压试验方法确定横纹抗压强度。一组测试采用加载方向垂直于L-X平面，另一组

8、测试加载方向垂直于L-Y平面。6.7 顺纹抗剪性能z应按GB/T1937的规定确定在L-Y或L-X平面的顺纹抗剪强度。当评估产品生产工艺对顺纹抗剪强度的影响时，应采用足尺试件顺纹抗剪强度的测试方法(见附录盼。2 GB/T 28986-2012 7 特征值确定7. 1 结构用木质复合材产品的力学性能特征值由试验结果经统计获得。除产品生产商或送检方特殊要求外，抗弯强度和顺纹抗拉强度特征值一般不做调整。基准尺寸测试结果调整到特定要求尺寸应按7.6。7.2 抗弯强度、顺纹抗拉强度、顺纹抗压强度及顺纹抗剪强度的特征值系指通过参数或非参数分析方法确定，75%置信水平下的5%分位值。7.3 表现弹性模量的特

9、征值系指由6.3试验结果确定的表现弹性模量的平均值。7.4 横纹抗压强度的特征值系指由6.6试验结果确定的横纹抗压强度的平均值。7.5 除横纹抗压强度和表现弹性模量，结构用木质复合材的强度设计指标均应以特征值为基础，按木结构可靠度要求和材料的变异性确定。7.6 结构用木质复合材的强度受其尺寸大小的影响。尺寸效应系数m由附录C方法确定。7.7 结构用木质复合材的抗弯强度应乘以强度调整系数进行尺寸调整，强度调整系数按式。)计算=!_ _!_ l . ( 1 ) kd = (生)m = (r d飞d式中zkd一一-强度调整系数zd1二基准尺寸zd一一特定要求尺寸zm一一一按照附录C确定的尺寸效应系数

10、zn一-m/2。7.8 结构用木质复合材的顺纹抗拉强度应乘以尺寸调整系数进行调整，尺寸调整系数按式(2)计算z是L=(生)士. . . . . . . .叫式中zkL一一尺寸调整系数zLl一一基准长度zL一一特定要求长度zm一-按照附录C确定的尺寸效应系数。7.9 当调整系数来自C.2.3单一尺寸确定方法时，不允许提高比试件尺寸小的构件的特征值。7. 10 特征值应利用生产过程中质量控制测试数据(包含同期测试数据)累积统计进行定期检验。涉及新产品或任一新生产线的生产在头六个月内至少进行一次这样的检验。之后应间断进行检验，但间隔期不超过一年。7. 11 定期检验中分析确定的抗弯强度的变异系数比6

11、.3或6.4方法所获得的测试值的变异系数高1.5%以上时，式(1)和式(2)中的尺寸效应系数m应按式(C.l)重新计算。3 GB/T 28986-2012 附录A(规范性附录)结构用木质复合材顺纹抗拉强度的试验方法A.1 试验设备A. 1. 1 固定装置:可将拉伸荷载从驱动夹头传递至试件固定端，如图A.1所示。在试件截面上不应形成弯矩，不应产生滑移，不应造成试件截面的破坏，该装置可通过平板连接到试件上，也可通过其他形式固定试件。A. 1.2 加载装置z应能匀速加载，并满足荷载精度要求，可移动a在加载过程中固定试件处木材破坏最小，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。A.

12、 1.3 荷载显示装置t能显示最大荷载，并且可于校正以确保精度。1/L12h 尸冉说明z1一一拉仲夹具FF一一荷载1d一一试件截面厚度zb 试件截面宽度。图A.l)1固蚊抗拉强度试验A.2 试件试件长度应包含夹具内的长度。来具间试件长度应不小于1缸，且最小长度应为915mm。A.3 试验步骤A.3.1 测量试件截面尺寸和长度，精确度为1%。A.3.2 将试件放在2个拉伸夹具之间并使两者轴线对中。夹具通过螺栓或者是模形钳夹紧试件。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，保持试件和钳夹沿轴向对齐。如果采用螺栓或者模形钳夹，则需要稳定而有力地夹紧钳夹，防止滑移。A.3.3 记录荷

13、载-变形曲线和最大荷载，描述试件的破坏特征。破坏发生在夹具内的属元效试件，其试验数据不做统计。A.4 计算结果顺纹抗拉强度人。应按式(A.1)计算z4 式中z人。一一顺纹抗拉强度zFm皿极限荷载zb 二一试件截面宽度zd 一一试件截面厚度。GB/T 28986-2012 1.0 =亏.( A.l ) 5 GB/T 28986-2012 附录B(规范性附录)确定结构用木质复合材足尺试件顺敏抗剪强度的试验方法B.1 概述本附录主要用于测定结构用木质复合材产品的顺纹抗剪强度(在L-Y平面或作为搁栅使用)。结构用木质复合材顺纹抗剪强度的评估中发现矩形截面试件在短跨侧立弯曲试验中很难发生纯剪切破坏。该试

14、验方法提供了一种可以获得高百分率剪切破坏形式的试验方法，可用来评估结构用木质复合材生产工艺对其顺纹抗剪强度的影响。 B.2 抽样和准备本性能评定试验所选样本在整个批次产品中应具有代表性。随机取样，最少样本数应为28个。试件在温度(20士的和相对湿度(65士5)%的环境下达到平衡含水率。当性能评定试验样本的含水率与质量控制中的含水率相差在30%以内时，性能评定试件在试验前可不进行含水率调整。最小试件截面宽度或高度应为406mm。通过对矩形截面试件的受拉和受压区增加同样材料的翼缘，或从矩形截面试件的中心区去除一些材料，制作成工字形截面试件。增加或去除材料的量应保证腹板净高与全截面高度之比在0.5以

15、上，且有高百分率的水平剪切破坏。图B.l和图B.2给出了高百分率(90%)剪切破坏的试验示意图。试件的长度应不超过支承垫板的外缘。P PVA胶4斗r-;-f 。，木螺丝f簿150mm一个，每边两上两下豆豆交替排列)1 1 00。r|卡406mm。o0。IJ 。出b。2d d 注寸d二2d说明gh一一腹板高度zd一一工字梁截面高度sb一一工字梁截面宽度;t一一腹板厚度zP一一荷载.圄B.1PSL足尺颐纹剪切试验6 GB/T 28986-2012 P/2 P/2 h T叫午E出b2d 丁L尸i阳d s运150md 7d+s 2d 说明zh一一腹板高度zd一一工字梁截面高度zb一一工字梁截面宽度st

16、一一腹板厚度zP一一荷载.圄B.2LVL足尺顺纹剪切试验B.3 试验步骤采用中心点加载或两点加载。网点加载时，两加载头距离不超过150mm。测试跨度足够短以提供一个高百分率的水平剪切破坏，并且应保持最小距离为加载点和支撑点间试件厚度的2倍。加载头和支撑头的长皮应以尽量减少试件压溃为依据进行选择。测试遍度应保证试件破坏在5min内完成。为防止侧向失稳，试件应安装侧向支撑。侧向支撑应至少在测试跨度的三个加载点处安装，且允许在垂直于侧向支撑方向无阻力自由移动。B.4 特征值的确定试件的抗剪强度按式旦1)计算。测试数据分析基于仅剪切破坏的数据(未截尾数据和所有破坏形式的数据(截尾数据)。对于截尾数据的

17、分析，未截尾数据平均值和标准差通过最大似然估计量的方法确定。顺纹抗剪强度特征值按第7章的规定确定。_ VQ _3V lxJ2一(b- t)h.a J .( B.l ) 句pawt- Tt -21 lxJ 3 - (b - t)h3 式中zr呻阳t一一抗剪强度sV 一一最大剪力，V=P/2;Q 一一中性轴以上或以下部分截面对中性轴的面积矩zI 一一惯性矩zt 一一腹板厚度Eb 一一工字形截面宽度zd 一一工字形截面高度zh 一一腹板高度。7 GB/T 28986-2012 B.5 试验报告8 试验报告应包括zu 评估的树种和等级Fb) 试件的制作方法zc) 试验过程描述zd) 破坏模式，包括剪切

18、失效的试件数量zd 数据分析方法。GB/T 28986-2012 附录C(规范性附录)尺寸效应系数m的确定C.1 概述本附录主要用以确定式(1)和式(2)中的指数。C.2和C.3分别对弯曲和拉伸给出了单一尺寸试验数据的指数值和多尺寸试验的取样方法，C.4给出了多尺寸试验的指数确定方法。确定试验数据以外的强度值使用外推法。外推法适用于单一或多尺寸样本试验。C.2. 2给出了抗弯强度外推法确定尺寸效应系数的限制条件。如果满足C.3.2的要求，抗拉强度外推法确定尺寸效应系数不受限制。C.2 弯曲C. 2.1 如果仅得到一个样本尺寸的试验数据，式(1)中的m值可由式(C.l)确定。C.2.2 对于单一

19、尺寸试验，m值确定如下zm =C-1.08 式中zm一一两参数韦布尔分布函数的形状参数;C 试验数据的变异系数，如果C0.15，则m=8. .( C.l ) C.2.3 对于比5.1或C.2.4中最大测试厚度大3倍以上的试件，如果没有进行更大测试厚度的试验，不应运用式(1)进行强度的尺寸调整。采用式(1)的调整系数仅限于不超过4倍的最大试件体积(按长度与厚度乘积)这一情况。C.2.4 多尺寸试验，要求取样应至少涵盖4种厚度，包括5.1中规定的基准厚度，同时样本数应符合C. 2. 5的规定。所选的尺寸范围中最大厚度与最小厚度比例不小于20。各种测试厚度下的跨高比应一致，并与6.3基准厚度下选取的

20、跨高比相同。式(1)即变换为zId.、tkd=I1 .( C.2 ) 囚飞dJC.2.5 对于厚度小于5.1基准尺寸的试件，每一种厚度的样本数应为30个。大于基准厚度的样本数N应按式(C.3)计算，并不少于5个。对应基准厚度的样本数依据4.2确定。N=50专.( C.3 ) 式中zdl-5.1中的基准厚度zd一一任一大于基准厚度的厚度。C.3 拉伸C.3.1 如果仅得到一个样本尺寸的试验数据，式(2)中的m值可由式(C.l)确定。C.3.2 当经验指数与理论一致时，式(2)可应用于任一拉伸试件。对于横截面积比5.1或C.3.4要求最大试件大3倍以上的试件，如果没有进行更大截面尺寸的试验，不应使

21、用式(2)进行强度的尺寸调整。GB/T 28986-2012 C.3.3 对于单一长度试验，如果抗拉强度变异系数C大于0.15，m值由式(c.1)确定。如果C0.15，则m=8。C.3.4 对于多种长度试验，取样至少涵盖4种长度，包括己选的基准长度。同时，样本数依据C.3.5的规定确定。最小夹头距离应为610mm，最大夹头距离应为最小距离的5倍或5倍以上。C.3.5 小于基准长度的样本数，对于每一种长度样本数应为30个。大于基准长度的样本数，N应按式(c.的计算，但不少于20:N=5。在.( C.4 ) 式中zLJ-一-5.2中的基准长度zL-一-大于基准长度的任一长度。C.4 多尺寸试验确定

22、指数C. 4.1 对于弯曲和拉伸，均需确定经验指数值和理论指数值。利用经验值和理论值之间的关系确定最终指数值。C.4.2 经验方法要求对标准化的平均强度和尺寸进行对数转换，然后采用最小二乘法拟合这些转换数据。式(C.2)和式(2)中的指数通过线性回归已变换的变量z和y，使其拟合线在x，y截距为零而得到。式(C.2)和式(2)可写成z式中zq -2/m或11m;z。一一基准厚度或长度EZ二试验厚度或长度。式(C.5)中的比值h即为强度调整系数z式中zF 试验尺寸Z的平均试验强度pFo -基准尺寸Zo的平均强度。对式(C.5)和式(C.6)取对数:k=(号r是=FIFolog(去)=向(号)简化为

23、zy=qx 经验指数(q=l/m或21m)可由最小二乘法得出z式中的求和从最小尺寸到最大尺寸进行。q=ZZ主L: x2 .( C.5 ) ( C.6 ) .( C.7 ) .( C.8 ) .( C.9 ) C.4.3 理论方法要求通过两参数韦布尔分布拟合单尺寸强度值确定形状参数m。如果75个或更多的数据点，而且这些数据点包含了至少10%分位试验值时，可以采用尾部拟合法。式(C.2)或式(2)的理论指数Q对于弯曲和拉伸分别为21m或11m.C.4.4 对弯曲和拉伸按C.4.2和C.4. 3可分别获得强度与尺寸关系的两条曲线，曲线方程分别如式(C.10)和式(C.11): Fl =Fo (号rF

24、2 =Fo (号)Q式中:q由C.4. 2确定;Q由C.4. 3确定。GB/T 28986-2012 ( C. 10 ) ( C. 11 ) C.4.5 利用C.4. 2经验方法拟合的曲线适合对强度进行调整，需满足以下两个条件中的任一条za) 式(C.11)的理论曲线位于式(C.10)的曲线之上zb) 式(C.10)在4倍Zo值或508mm(弯曲)、6.1m(拉伸)以上时，其曲线值不超过式(C.11)的曲线值5%以式(C.11)曲线值为比例计算基数。如果任一条件都不能满足，应确定新的指数q满足C.4. 5 b)条件。C.4.6 在C.4. 5确定的最终指数保留到小数点后两位数，用以调整弯曲和拉

25、伸强度特征值。电C.5 加载形式调整不同加载形式抗弯强度特征值的调整系数见表C.1。表中的变异系数来自于基准尺寸试件的试验数据。对于变异系数为15%时，两点加载获得的抗弯强度如果调整在均布加载条件下，抗弯强度值应乘以1/0.96倍，如果调整在一点加载条件下，抗弯强度值应乘以1.13/0.96倍。表C.1 不同加载条件下的抗弯强度调整系数调整系数简支梁加载条件变异系数=0.10变异系数=0.15变异系数=0.20一点加载1. 10 1. 13 1. 16 两点加载0.96 0.96 0.96 均布加载1. 00 1. 00 1. 00 NFONluNH阁。r ，昏 华人民共和国家标准结构用木质复

26、合材产品力学性能评定GB/T 28986-2012 国中* 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(10004日网址总编室，(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铸开本880X 1230 1/16 印张1字数21千字2013年5月第一版2013年5月第一次印刷苦书号，155066. 1-46708定价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)6851010712 打印日期:2013年5月17日F002A