结构用规格材特征值的测试方法

结构用规格材特征值的测试方法

国家标准 GB/T28987一2012 结构用规格材特征值的测试方法 Standarimethodsfordevelopmentofcharacteristie mechanical valuesforstructurallumber 2012-12-31发布 2013-06-01实施 国家质量监督检验检疫总局 发布 国家标准化管理委员会国家标准
GB/T28987一2012 前 言 本标准按照GB/T1.1一2009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/SC4)归口 本标淮起草单位;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,浙 江省木业产品质量检测中心南寻检测所,嘉汉板业()投资有限公司、钻石木有限公司 本标准主要起草人;任海青、昌建雄、殷亚方、倪春、周海宾、骆秀琴、江京辉、王永兵、沈斌华、 李仕华,朱琦敏
GB/T28987一2012 结构用规格材特征值的测试方法 范围 本标准规定了建立相应强度性质特征值的标准程序和步骤,包括规格材的取样、测试方法和数据分 析方法 本标准适用于我国国内树种或进口原木和锯材加工而成的规格材 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/T1931木材含水率测定方法 GB/T1933木材密度测定方法 GB50005木结构设计规范 ASTMD1990通过足尺试样的强度等级测试来建立目测分等规格材的允许性质的标准方法 StandardPracticeforestablishingalowablepropertiesforvisually-gradeddimensionlumberfromin- Gradetestsoffull -sizespecimens) 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件 3.1 规格材dimensionlumber 按轻型木结构设计的需要,木材截面的宽度和高度按规定尺寸加工的规格化木材 3.2 特征值characteristiecvalue 符合规定质量的材料性能概率分布的某一分位值 本标准是以规格材力学性质在75%置信区间 内5%分位值作为相应力学性质的特征值,以抗弯弹性模量的平均值作为其特征值 3.3 最大降低强度缺陷themaximumstrength-redueingdefeets 引起锯材强度降低程度最大的天然或加工缺陷,比如节子、裂纹,腐朽、斜纹理等 3 生长区域growthregionm 根据不同的气候条件、土壤条件,将同一树种或性质相似的树种生长的范围划分为不同区域,本标 准中的生长区域要求涵盖该树种或树种组合的所有生长地区
GB/T28987一2012 国内树种(包括人工林树种)加工的规格材 试样采集和试样数的确定 4.1.1树种信息调查 试样采集前应详细调查测试树种生长区域分布,立木胸高直径分布和蓄积量分布状况 对于分布 较广的重要树种,应事先了解各生长区域的情况,按不同气候、地理位置、土壤等自然条件,划分林区采 集,该树种的主要生长区域均应设置采集地,以保证测试结果能够真实反映该树种木材的强度性质 4.1.2采集地条件 在采集林区中,找出立地条件具有代表性的林分设置采集地,其大小应使所采树种中胸径不小于 14em 的林木不少于100株 4.1.3样木选择 4.1.3.1采集地中需要采集的林木,平均胸径为2cm及以上时,样木采集应从胸径不小于18cm的 林木中选择;当平均胸径小于22cm时,应从胸径14cm以上选取 按上述条件采集的林木,依胸径大 小均匀划分为5个以上的组,从每组中抽取一株平均木作为样木 4.1.3.2样木应选择生长正常,树干较圆满通直且无明显缺陷的树株 大兜树、同兜双株树均不得 选取 4.1.3.3同一树种的样木,应从采集地中分散抽取,不得从相邻生长的立木中选取两株 4.1.4样木或试样数量 每个采集地采集的样木数量应根据该树种蓄积量的分布进行分配 主要树种不少于3个采集地 对于每项强度性质测试,每个采集地同一个树种、同一个等级、同一个尺寸下不少于来自于不同株的 30块,总数量不应少于100根,不宜多于200根 对于不超过2个生长区域的小树种,来自所有生长区域的规格材总试样数量应不少于60块 4.1.5测试组合 测试组合应包括至少两个等级和两个不同的尺寸系列,所选择的等级之间至多相差一个等级 4.2试样准备 4.2.1测试之前,应尽可能详细描述试样树种,来源,采集样木的胸高直径的分布、干燥条件,调温调湿 过程和化学处理方式,以及生长缺陷,加工缺陷和干燥缺陷 4.2.2样木采集后,采用与工厂一致的方式锯成规格材毛坯,保证加工余量 3 4.2. 规格材毛坯应将含水率调整至不超过20%,随后刨光加工到GB50005规定的尺寸系列 4.2.4所有规格材试样应按照GB50005的目测分等规则进行分等,并确保符合相应的等级 目测分 等后,应标记每块试样的目测分等等级和最大降低强度缺陷特征 4.3测试方法和计算方法 4.3.1进行足尺测试的试件在测试前,应将含水率调整至12%左右,然后测量试件的实际尺寸,精确 到0.1mm 4.3.2应尽可能保证试件处于温度(20士2)C和相对湿度65士5)%的环境条件下进行测试 对于所
GB/T28987一2012 有足尺强度测试,平均破坏时间应为1min左右,但不应少于10s,而且不应超过10min 4.3.3试验设备在试验前应事先经过检验校正方可使用 加荷设备的示值误差应在士3%以内 变形 测量仪表应在试验前进行校正,其精度应小于士1%测试位移,当测试位移小于2mm时,精度应小于 士0.03mm 测试项目如下 a)抗弯强度 试验为三分点加载(四点弯曲),在距端部支点等距的两点处加载,跨距为试样标准高度的18倍,随 机选择拉伸边,最大降低强度缺陷置于两加载点之间 采用匀速位移方式加载,直至试样达到破坏 如 果试样过长,在加载过程中容易产生弯曲,因此需要侧向支撑装置,以阻止试样弯曲 该支撑装置应保 证试件在加载方向上可以自由移动 抗弯强度按式(1)计算: FL f 部 式中: 抗弯强度,单位为兆帕(MPa); f 足尺试样四点加载弯曲破坏最大荷载,单位为牛顿(N).; F 跨距,单位为毫米(mm); 试件宽度,单位为毫米(n mm; 试件厚度,单位为毫米(n mm b)抗弯弹性模量 抗弯弹性模量的数值是通过试样的变形计算得到的 变形可以通过测量试样中轴线中点处相对于 试样端部中轴线支撑点处的位移得到 也可以测量试样底部表面中点处和试样端部支撑点处的相对位 移作为变形的值 抗弯弹性模量采用匀质材料梁的公式,计算采用三分点加载方式下的跨距中点处中性轴相对于支 座处中性轴的位移 抗弯弹性模量按式(2)计算 2 片一盏x(*当 式中: E -抗弯弹性模量,单位为兆帕(MPa); AF 比例极限范围内加载的上限荷载和下限荷载之差,单位为牛顿(N); -测试跨距,单位为毫米(mm); -试件宽度,单位为毫米(mm); 试件厚度,单位为毫米(mm) d AF相对应的跨距中点的挠度,单位为毫米(mm). Ae 其中,AF/Ae是由最大荷载的10%一40%决定的 e)顺纹抗拉强度 试样承受的是端部轴向的拉伸加载,保证试样在1min左右发生破坏,加载头移动速率约为 30MPa/min 测试时应保证试样长度为试样高度的8倍十2000， ,最大降低强度缺陷应随机放置 mm 在测试跨距之间 顺纹抗拉强度按式(3)计算 F1 (3 f.0一 l6 式中 顺纹抗拉强度,单位为兆帕(MPa) fio
GB/T28987一2012 Fa 拉伸破坏最大荷载,单位为牛顿(N); 试件宽度,单位为毫米(mm); l -试件厚度,单位为毫米(n mm d)顺纹抗压强度 测试试样的长度至少为试件最大横截面尺寸的3倍,为了保证试件加载过程中不发生弯曲,试样应 该是短柱,最大长度应小于横截面旋转半径的17倍 试件端部轴向压缩加载直至破坏 通过式(4)计算得到顺纹抗压强度 日 fe,0 式中: 顺纹抗压强度,单位为兆帕(MPa); e0 Fd 压缩破坏最大荷载,单位为牛顿(N); 试件宽度,单位为毫米(mm): 试件厚度,单位为毫米(rmm) d e)横纹抗压强度 荷载通过一对长度为90mm,宽度等于试样厚度+10mm的支撑块施加 加载头需要固定以防止 其旋转 在加载过程中需绘制应力-应变曲线,且试样应被加载至破坏或第一次出现20mm的变形时 如果加载过程中试样有弯曲的趋势,需要增加侧向支撑以防止弯曲变形 采用最大荷载时的横纹抗压强度按式(5)计算 F 5) fe.,90= 90d 式中: 横纹抗压强度,单位为兆帕(MPa) fe,9o 压缩破坏最大荷载,单位为牛顿(N); Fa 试件厚度,单位为毫米(mm). d 采用局部抗压比例极限时的横纹抗压强度按式(6)计算 F20 /e,90 90 式中: -横纹抗压强度,单位为兆帕(MPa); f,0 变形量达到20mm时的荷载,单位为牛顿(N); 哎 -试件厚度,单位为毫米(mm) 横纹抗压强度采用测试前的实测试样尺寸,取最大破坏荷载以及局部抗压比例极限中的较小值 刚度采用测试前的实测试样尺寸和弹性变形范围内的载荷与变形比例,横纹抗压弹性模量按式(7 计算 F/Ae K 90l 式中: K O0 -横纹抗压弹性模量,单位为兆帕(MPa) AF/Ae 荷载-挠度曲线的斜率,单位为牛顿每毫米(N/mm); 试件厚度,单位为毫米(mm) d f顺纹抗剪强度 在试样两端施加单一、集中荷载 荷载应加载至最大,即试样发生破坏时的荷载值 顺纹抗剪强度按式(8)计算:
GB/T28987一2012 0.75Fm 8 f dl0 式中: -顺纹抗剪强度,单位为兆帕MPa); 八、 人 抗剪破坏的最大荷载,单位为牛顿(N); -试件宽度,单位为毫米(mm); -试件厚度,单位为毫米(mm) 4.3.4测试结束后,应详细记录实际的破坏位置和破坏特征,并立即在靠近破坏处的位置取样,进行含 水率和密度的测试 含水率试验方法按照GB/T1931,试样应来自全截面的无疵木块 气干密度试验 方法按照GB/T1933,数据换算到12%含水率时的结果 4.3.5数据应调整到12%含水率时的结果 基于含水率的调整模型在使用前应被验证 4.3.6在分析所有尺寸规格材的测试数据时,测试结果应首先被调整到特征截面尺寸 本标准以 40mm×140mm×2800mm作为尺寸调整的标准尺寸,人工林树种加工的规格材以45mm× 140mm×2800mm作为尺寸调整的标准尺寸 基于树种的尺寸调整模型在使用前应被验证 进口原木加工的规格材 5.1试样采集和试样数的确定 5.1.1树种信息调查 对于所测试的树种,试样应来自所有的原木供应商,分配比例应根据正常的原木材积供应量确定 应由原木供应商提供产地信息,并保证以后的产地不发生变化 如果发生变化,则应重新取样,并进行 测试 5.1.2样木选择 5.1.2.1所有原木平均直径为22cm及以上时,样木应从直径不小于18em的原木中选择;当平均直 径小于22cm时,应从直径14cm以上选取 此处的直径,指原木大小头直径的平均值 按上述条件选 择的原木,依直径大小均匀划分为5个以上的组,从每组中抽取一株平均直径的原木作为样木 5.1.2.2样木应选择树干较圆满通直且无明显缺陷的原木 5.1.3样木或试样数量 对于给定等级和试样尺寸的每项强度性质测试,所有规格材总试样数不应少于100根,不宜多于 200根 5.2试样准备 按照4.2执行 5.3测试方法和计算方法 按照4.3执行 强度性质特征值的推导 对单一的尺寸而言,试样的抗弯强度、顺纹抗压强度和顺纹抗拉强度的特征值为在75%置信水平
GB/T28987一2012 的5%的分位值,抗弯弹性模量的特征值为平均值 同一等级或性质的几个尺寸试样的数据应该汇集起来以增加样本尺寸的有效性 下面是一种汇集 数据的方法: 首先,选择一个参考尺寸fi,然后测试试样的每一个尺寸,选择一个尺寸因子k;,通过测量参考 尺寸和其他任何特定尺寸的5%分位值的比率,可以很方便地选择k的值,许多设计规范和标准,包括 AsTMD1990,指定木材预期尺寸的影响,可以用来得到k 用选择的参考尺寸f,通过式(9)将每一种尺寸的所有规格材数据转换成参考尺寸的等效数据 mas (9 fnl一 友 式中: 测定的特定木材的强度,单位为兆帕(MPa); fnm 参考尺寸的等效强度,单位为兆帕(MPa); fed 尺寸因子 ki 由汇集数据的下界估计的5%分位值得到参考尺寸的特征值,即;f.,=fa 对其他任何特定 的尺寸而言,特征值为f,=min(k.,fa,/a,),f我m .为上界估计,这种估计值有25%的可能 性低于特定尺寸样品真实的5%分位值 对于两个不相邻等级的测试数据,可用于推导内插或外插到相邻等级的特征值

结构用规格材特征值的测试方法GB/T28987-2012

规格材是建筑工程中常用的一种结构材料，其质量对于工程的安全与稳定有着至关重要的影响。因此，制定相应的规格材特征值测试方法就显得尤为必要。

GB/T28987-2012是我国规格材特征值测试方法的评定标准。该标准主要包括：试验设备、试验方法、试样制备、试验条件、数据处理以及试验报告等6个部分。

试验设备

GB/T28987-2012标准规定了规格材特征值测试所需的试验设备，包括弯曲试验机、压力计、位移计、电子天平等。这些设备都需要符合相应的技术要求，并且需要经过校准和验证。

试验方法

规格材特征值测试方法主要采用弯曲试验和压缩试验两种方法。弯曲试验时，将试样放置在两个支座上进行施荷，记录与之对应的挠度和载荷值；压缩试验时，则是将试样垂直放置并施加相应的荷载。

试验条件

GB/T28987-2012标准规定了规格材特征值测试中的各项试验条件，包括温度、湿度、荷载速率等多方面因素的考虑。这些因素都对试验结果有着重要的影响，因此需要严格控制。

数据处理

GB/T28987-2012标准还规定了规格材特征值测试中的数据处理方式。试验结束后，需要对试验数据进行统计分析，并计算出对应的特征值。同时，还需要对试验过程中的误差和偏差进行纠正。

试验报告

最后，GB/T28987-2012标准还规定了规格材特征值测试中的试验报告编写要求。试验报告需要包含试验的基本信息、试验结果数据、试验过程中的问题及解决措施等内容。

标准在实际应用中的意义

GB/T28987-2012标准的实施，对于推动我国规格材特征值测试技术的发展具有重要意义。

首先，在保证产品质量方面，标准的实施可以有效避免由于制造材料差异、试验条件不足等因素导致的评定结果偏差。其次，在推广规格材在结构工程中的应用方面，标准的实施可以增强人们对该材料的信心和认可，推动其在市场上更广泛的应用。

结论

综上所述，GB/T28987-2012标准的实施是我国规格材特征值测试技术得以广泛应用的关键。我们希望在未来的研究和实践中，能够进一步完善该标准，为我国规格材特征值测试技术的发展做出更大的贡献。

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