木节对规格材抗弯强度影响的试验研究

为了准确预测规格材抗弯强度与木节之间的关系,选取含不同类型、尺寸木节的兴安岭落叶松规格材,分别截取清材试样和足尺试样进行抗弯试验,并对试验数据进行了回归分析.结果表明,对于足尺试样,采用其平均密度ρa和最大降等缺陷处木节截面受拉侧的Ik/Ig来拟合足尺抗弯强度ff效果最佳,相关系数R2为0.753,均方根RMSE为4.71;木节对足尺抗弯强度的影响相对于密度几乎同等重要.建立了足尺抗弯强度、清材抗弯强度和木节信息之间的理论模型.     

结构用杉木规格材含水率与抗弯性能关系研究

按照动态弹性模量合理配组杉木规格材,通过调节不同的含水率,全尺寸破坏性地测试其抗弯性能,建立了杉木规格材抗弯性能和含水率之间关系,并与其他调整模型相比较,提出了利用含水率来调整中国杉木规格材抗弯性能的简要方法.研究结果表明:杉木的低抗弯强度与含水率之间存在二次函数关系,而杉木的抗弯弹性模量和高抗弯强度与含水率之间存在幂函数关系.     

兴安落叶松结构用规格材强度特征值的研究

以截面尺寸为40mm×65mm,40mm×90mm和40mm×140mm国产兴安落叶松结构用规格材为研究对象,参照GB 50005—2003《木结构设计规范》的目测分等规则,将其分为Ⅰc,Ⅱc,Ⅲc和Ⅳc这4个等级.根据ASTM D4761-02a对其进行抗弯弹性模量、抗弯强度、顺纹抗拉强度和顺纹抗压强度测试.参照ASTM D2915-03,利用非参数法估计得到国产兴安落叶松结构用规格材的不同强度特征值,结果表明,其强度特征值高于进口云杉松冷杉(S-P-F)结构用规格材.通过足尺测试获得结构用规格材强度特征值,改变了GB 50005—2003现有强度特征值由无疵小试样推导而得的历史,同时为获得其他国内树种结构用规格材强度特征值提供了科学方法.     

落叶松目测等级规格材顺纹抗压强度尺寸效应

以落叶松规格材为试验对象,研究了不同目测等级下该规格材截面宽度与其顺纹抗压强度之间的依存性.试验选取1 630根目测等级规格材,分成高、低目测等级组.测试6.5,9.0,14.0cm三个宽度试件的顺纹抗压强度,并利用斜率法和形状参数法求得高、低目测等级组顺纹抗压强度5%分位值的宽度尺寸效应系数.结果表明:用斜率法获得高、低目测等级组试件顺纹抗压强度5%分位值的宽度尺寸效应系数分别为0.11,0.20;该宽度尺寸效应系数可以应用于落叶松规格材强度的宽度尺寸调整;对于低目测等级组试件,用形状参数法估计的参数与用斜率法求得的宽度尺寸效应系数的倒数近似.     

落叶松结构用规格材分级研究

选取截面尺寸为40mm×90mm的兴安落叶松规格材为研究对象,参照GB 50005—2003对规格材进行目测分级及足尺弯曲测试,依据足尺弯曲性质设定落叶松规格材机械分级的等级边界条件,并对规格材进行机械分级.结果表明：目测分级中高等级规格材（Ⅰc~Ⅲc）的比例相对较高,落叶松规格材的主要降等缺陷为节子、轮裂/干裂和腐朽;以弹性模量为界限指标,可以将落叶松规格材划分为M14,M30和M40这3个强度等级;落叶松规格材等级强度从大到小的排列顺序为：M40,Ⅰc,M30,Ⅲc,Ⅱc,M14;机械分级后的规格材其强度性质更加稳定,规格材的价值得到明显提高.综合比较,中国商品林落叶松规格材更适合机械分级.     

结构用规格材抗弯强度的尺寸效应

以兴安落叶松（larix gmelini）40mm×65mm×4000mm,40mm×90mm×4000mm,40mm×140mm×4000mm的Ⅰc和Ⅲc等级规格材为例,根据美国材料试验协会标准ASTM D4761 05对试样进行抗弯强度测试,研究兴安落叶松规格材抗弯强度在长宽比为18∶1时的长宽比尺寸效应因数.结果表明：兴安落叶松规格材抗弯强度的长宽比尺寸效应因数存在等级间差异;Ⅰc等级的长宽比尺寸效应因数为043,Ⅲc等级的长宽比尺寸效应因数与强度百分位数之间存在线性关系.     

规格材机械分级方法的研究

为适应轻型木结构技术在我国的应用需要,本文对规格材机械分级方法进行了研究,确定了我国机械分级等级及每一等级的设计强度,并对国外部分国家和地区的机械分级的设计值向我国的机械分级设计值作了转换。     

分等方法对我国人工林杉木规格材等级的影响

选择了福建人工林杉木作为试验对象,将其锯截为470根截面尺寸为45 mm×90 mm的规格材,并干燥至目标含水率12%(质量分数).规格材先进行目测分等,然后依次利用超声波、纵向振动、横向振动和弯曲方法按照给定的机械强度等级表对规格材进行分等.结果表明,不同的分等方法对规格材的特征值、等级分布和产量都有明显的影响.虽然横向振动分等方法生产的人工林杉木规格材价值相对低,但它是一种较为精确的分等方法.各等级的大小顺序依次是C3,Ⅰc,C2,Ⅱc,Ⅲc,C1.对于我国人工林杉木来讲,规格材通过机械强度分等获取的价值高于目测分等材.     

轻型木结构规格材应力等级的检验方法

针对如何正确理解GB50206-2002《木结构工程施工质量验收规范》关于规格材应力等级检验的强制性条文(6.2.1条),从木结构可靠指标要求出发,分析了规格材实测强度与GB50005-2003《木结构设计规范》规定的木材强度设计值之间的关系,根据抽样检验原理提出了规格材应力等级的评定方法。并以规格材的检验示例,以利质检部门的操作。     

落叶松锯材抗弯强度尺寸效应

以兴安落叶松锯材为研究对象,研究了不同目测等级下锯材尺寸与其抗弯强度之间的关系.试验选取1961根6.5、9.0和14.0 cm3种宽度尺寸的目测等级锯材,每个宽度尺寸分为高、低目测等级组,按照每组试件宽度18倍的测试跨度测试锯材的抗弯强度.利用斜率法和形状参数法确定高、低目测等级组抗弯强度5％分位值的长度与宽度的组合尺寸效应.研究结果表明,斜率法获得高、低目测等级组试件抗弯强度5％分位值的组合尺寸效应分别为0.19和0.23.     

木结构用杉木规格材抗弯强度的长度尺寸效应

选取206根人工林杉木规格材,按照动态弹性模量配成3个测试组,研究了规格材测试跨度与其抗弯强度之间的依存性,并利用斜率法和形状参数法求得抗弯强度5%分位值和50%分位值的长度尺寸效应.结果表明,斜率法获得杉木规格材抗弯强度5%分位值和50%分位值的长度尺寸效应系数分别为0.43,0.33,均大于国外研究结果,特别是ASTM D1990的推荐值;当利用二参数威布尔分布函数拟合所测抗弯强度时,用形状参数法求得的参数k为4.41,4.40,大于用斜率法所获得的长度尺寸效应系数的倒数;试验获得的长度尺寸效应系数可在实际工程中应用.     

局部缺陷对木梁动弹性模量的影响

采用应力波、超声波、纵向及弯曲共振这4种方法;对红松和色木木梁试件在不含缺陷,含不同大小、位置和数量局部缺陷时的动弹性模量进行了测定,并分别讨论了其对木梁动弹性模量的影响.结果表明:(1)局部孔洞缺陷对木梁动弹性模量具有显著影响,会降低其动弹性模量.随着孔洞缺陷直径或数量的增加,4种方法测得的木梁动弹性模量的降低幅度均在逐渐加大.(2)与其他位置相比,中间位置孔洞缺陷对木梁试件动弹性模量的影响更大.(3)采用二次抛物线模型对4种方法所测得的木梁动弹性模量与缺陷大小进行回归分析,回归效果良好,拟合程度高,决定系数R~2均大于0.98.     

横向振动评估木结构建筑用规格材弹性性质

经Timoshenko梁方程推导出了以自振频率为变量的自由-自由梁横向振动弯曲弹性模量和剪切弹性模量的求解方程.通过对规格材动态振动和静态弯曲测试研究,发现用这种动态测试方法对规格材弹性性质进行预测效果较好,总回归方程相关系数在0.7以上,可以在实际中用于对足尺规格材的弹性性质进行动态评估.