專利名稱：竹層積材鋼夾板螺栓連接節(jié)點的承壓性能測試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種竹層積材鋼夾板螺栓連接節(jié)點的承壓性能測試裝置，屬于結(jié)構(gòu)用木質(zhì)材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著綠色、節(jié)能建筑理念的逐步深入，現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)在我國有了長足的發(fā)展，結(jié)構(gòu)用木質(zhì)材料的需求也大幅增長。但我國木質(zhì)材料幾乎全部應用于地板、家具等非結(jié)構(gòu)應用領(lǐng)域，結(jié)構(gòu)用木質(zhì)材料非常匱乏，每年需依靠大量進口來滿足市場需求?，F(xiàn)我國相關(guān)企業(yè)單位已研制和開發(fā)出大量新型復合木質(zhì)材料，如何促進其從非結(jié)構(gòu)應用領(lǐng)域向結(jié)構(gòu)應用的轉(zhuǎn)變和升級，成為提高木質(zhì)材料附加值的必要途徑，也成為提升我國木結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)競爭力的當務之急。我國竹資源擁有量和品質(zhì)均居世界首位。竹子作為一種短期的可再生資源，具有 生長速度快、成材早和產(chǎn)量高等特征，可為我國提供豐富的木質(zhì)資源，具有極大的開發(fā)和應用價值。但現(xiàn)階段我國竹質(zhì)材料多數(shù)應用于地板、家具等行業(yè)，處于非建筑結(jié)構(gòu)應用水平，其使用價值及附加值并未完全得到應用和開發(fā)。伴隨新型復合竹質(zhì)工程材料技術(shù)的突破，為其向建筑結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的應用奠定了堅實基礎(chǔ)。螺栓連接作為被廣泛應用于鋼材、木材的連接形式之一。探究新型竹層積材采用鋼夾板螺栓連接的可行性，且快速、準確地評價該類節(jié)點的承壓力學性能，將加快竹質(zhì)工程材料向結(jié)構(gòu)應用的轉(zhuǎn)變，提升其相關(guān)附加值，具有巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提出一種竹層積材鋼夾板螺栓連接節(jié)點的承壓性能測試裝置，用于評價竹層積材采用鋼夾板螺栓連接時的節(jié)點的承壓力學性能，為該類型竹層積材節(jié)點在建筑結(jié)構(gòu)中的設(shè)計和應用提供可靠的科學依據(jù)。本實用新型提出的竹層積材鋼夾板螺栓連接節(jié)點的承壓性能測試裝置，包括反力鋼架梁、鋼墊梁、位移計托架和位移計，所述的反力鋼架梁和鋼墊梁相對安裝，反力鋼架梁置于鋼墊梁的上部，被測竹層積材和鋼夾板置于反力鋼架梁和鋼墊梁之間，竹層積材和鋼夾板通過螺栓相對固定，同時竹層積材與鋼墊梁相對固定，鋼夾板與反力鋼架梁相對固定；所述的位移計置于位移計托架上，位移計的底座固定在位移計托架上，位移計的量測端與反力鋼架梁相對固定。本實用新型提出的竹層積材鋼夾板螺栓連接節(jié)點的承壓性能測試裝置，通過評價竹層積材鋼夾板螺栓連接節(jié)點的承壓力學性能，為該類型竹層積材節(jié)點在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計和工程應用提供設(shè)計參考指標，可用于研究該新型復合竹質(zhì)工程材料在綠色建筑結(jié)構(gòu)領(lǐng)域應用的可行性，促進竹質(zhì)工程材料從非結(jié)構(gòu)應用領(lǐng)域向結(jié)構(gòu)應用領(lǐng)域的轉(zhuǎn)變，提升竹質(zhì)工程材料的經(jīng)濟價值和社會價值。
圖I是本實用新型提出的竹層積材鋼夾板螺栓連接節(jié)點的承壓性能測試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖I中，I是反力鋼架梁，2是鋼夾板，3是鋼墊梁，4是竹層積材，5是位移計托架，6是螺栓孔，7是位移計。圖2為本實用新型的竹層積材鋼夾板螺栓節(jié)點的荷載-位移曲線參數(shù)的取值方法。圖2中，8為節(jié)點的初始剛度K1,9為初始剛度5% D的偏移線，10為節(jié)點的屈服處(屈服載荷Ργ、屈服位移Λγ)，11為節(jié)點屈曲后剛度K2,12為極限載荷處(極限載荷Pu、極限位移Λ u)。圖3為本實用新型實施例I螺栓節(jié)點的全過程荷載-位移曲線圖。圖4為本實用新型實施例2螺栓節(jié)點的全過程荷載-位移曲線圖。
具體實施方式
本實用新型提出的竹層積材鋼夾板螺栓連接節(jié)點的承壓性能測試裝置，其結(jié)構(gòu)如圖I所示，包括反力鋼架梁I、鋼墊梁3、位移計托架5和位移計7，所述的反力鋼架梁I和鋼墊梁3相對安裝，反力鋼架梁I置于鋼墊梁3的上部，被測竹層積材4和鋼夾板2置于反力鋼架梁和鋼墊梁之間，竹層積材4和鋼夾板2通過螺栓6相對固定，同時竹層積材4與鋼墊梁3相對固定，鋼夾板2與反力鋼架梁I相對固定；所述的位移計7置于位移計托架5上，位移計7的底座固定在位移計托架5上，位移計的量測端與反力鋼架梁I相對固定。利用本實用新型的裝置對竹層積材鋼夾板螺栓連接節(jié)點進行承壓性能測試時，所用的竹層積材制造步驟為選用30mm厚的竹重組材冷壓膠合，制作成節(jié)點承壓試驗所需的竹層積材部件。用膠為水性高分子異氰酸酯雙組份膠，配合比為100 15，每平方米涂刷250-350g膠水，單面涂膠。涂膠后，立即采用壓機施加恒定壓力載荷I I. 5MPa，加壓24h后，卸載且至少養(yǎng)護I天，再對其進行加工。竹層積材切割刨平，使各表面垂直或平行，其螺栓開孔直徑參照《木結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB 50005-2003)，比螺栓直徑大1mm。其中的鋼夾板厚度為6mm，材料型號為Q235，其螺栓開孔直徑比螺栓直徑大1mm。其中螺栓直徑為12 18mm，螺栓材料等級為4. 8級，兩端帶螺紋，材料型號為Q235。竹層積材鋼夾板螺栓節(jié)點，將竹層積材、鋼夾板和螺栓等部件組裝成節(jié)點試樣，每一測試組包含5個試樣。采用扳手適當擰緊螺母，使節(jié)點在加載過程中各構(gòu)件能夠相互傳遞荷載。承壓力學性能測試時，加載速度為lmm/s，以保證節(jié)點的破壞時間為5-10min。采用應力-應變數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對節(jié)點的位移和載荷實施同步采集。屈服載荷取初期剛度5%D (D為螺栓直徑)的偏移線與荷載-位移曲線相交處的荷載值，極限載荷取曲線上的最大值。位移值均取兩側(cè)位移計的平均值。本實用新型的實施例中，采用30mm厚的竹重組材冷壓膠合，制作成節(jié)點承壓試驗所需的竹層積材部件。用膠為水性高分子異氰酸酯雙組份膠，配合比為100 15，每平方米涂刷250-350g膠水，單面涂膠。涂膠后，立即采用壓機施加恒定壓力載荷I I. 5MPa，加壓24h后，卸載后至少養(yǎng)護I天。竹層積材需刨平、切割，以保證各面盡量垂直。參照《木結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB 50005)加工螺栓孔，竹層積材的螺栓孔直徑比螺栓直徑大1mm。鋼夾板厚度為6mm，材料型號為Q235。鋼夾板的螺栓孔直徑比螺栓直徑大1mm。螺栓材料直徑為12 18_，螺栓材料等級為4. 8級，兩端帶螺紋，原材料型號為Q235。屈服載荷取初期剛度5%D (D為螺栓直徑)的偏移線與荷載-位移曲線相交處的荷載值，極限載荷取曲線上的最大值。節(jié)點承壓加載速度為lmm/s,以保證節(jié)點的破壞時間為5-10min。以下介紹實用本實用新型對竹層積材鋼夾板螺栓連接節(jié)點進行測試的實施例實施例I選用尺寸為30mm(厚)XlOOmm(寬)X200mm(長)的竹重組材，采用水性高分子異氰酸酯雙組份膠，冷壓膠合成尺寸為60mm (厚)X IOOmm (寬)X 200mm (長)的竹層積材。冷壓膠合后，養(yǎng)護24h以上。鋼夾板尺寸為6_1(厚)\100111111(寬)\200111111(長)，材料型號為Q235。螺栓兩端帶螺紋，直徑為12mm，等級為4. 8級，材料型號為Q235。將上述竹層積材和鋼夾板，參照GB 50005進行開孔，開孔直徑為13mm (比螺栓直徑大Imm)。開孔后，將竹層積材、鋼夾板和螺栓等部件組裝成竹層積材鋼夾板螺栓節(jié)點試樣如圖I所示，每一測試組包含5個試樣。將上述竹層積材鋼夾板螺栓節(jié)點試樣進行承壓測試，采用30噸萬能力學試驗機加載，速度為lmm/min。采用位移計為DDP-20 (精度O. Olmm,量程為20mm)，位移值取兩側(cè)位移計平均值。通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)TDS-530對節(jié)點載荷、位移實施同步自動采集。節(jié)點的荷載-位移曲線參數(shù)的取值參見圖2。竹層積材鋼夾板螺栓節(jié)點試樣的初始剛度K1為46. 56kN/mm,屈服載荷Py為60. 51kN，極限載荷Pu為101.67kN，延性系數(shù)Λ u/Λ γ為3. 03，其荷載-位移曲線參見圖3。下表列出了本實施例I竹層積材鋼夾板螺栓節(jié)點的承壓力學性能測試數(shù)據(jù)，充分表明采用該試驗方法能夠準確能夠測試節(jié)點的承載性能，也表明節(jié)點的力學性能較穩(wěn)定、變異性較小，具有良好的承載性能。
剛度(kN/mm) PuPy Au Δυ
編號---Pu / Py Au /Δυ
K1 K2 (kN) (kN) (mm) (mm)
1-149.8910. 73106.9859. 4398.062.461.803. 27
1-249. 3612. 51103.0161. 2296. 792. 191.683.10
1-348.4512. 1695.4656. 0936.631.99I. 703. 33
1-448.8212.4598. 5760. 6066. 212. 181.632.85
1-536.319.27104.3365.1976.912.701.602.56
平均值46.5611.42101.6760. 516.922. 301.683.03實施例2選用尺寸為30mm(厚)XlOOmm(寬)X200mm(長)的竹重組材，采用水性高分子異氰酸酯雙組份膠，冷壓膠合成尺寸為90mm (厚)X IOOmm (寬)X 200mm (長)的竹層積材。冷壓膠合后，養(yǎng)護24h以上。鋼夾板尺寸為6_1(厚)\100111111(寬)\200111111(長)，材料型號為Q235。螺栓兩端帶螺紋，直徑為16mm，等級為4. 8級，材料型號為Q235。將上述竹層積材和鋼夾板，參照GB 50005進行開孔，開孔直徑為17mm (比螺栓直徑大Imm)。開孔后，將竹層積材、鋼夾板和螺栓等部件組裝成竹層積材鋼夾板螺栓節(jié)點試樣(參見圖I)，每一測試組包含5個試樣。將上述竹層積材鋼夾板螺栓節(jié)點試樣進行承壓測試，采用30噸萬能力學試驗機加載，速度為lmm/min。采用位移計為DDP-20 (精度O. Olmm,量程為20mm)，位移值取兩側(cè)位移計平均值。通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)TDS-530對節(jié)點載荷、位移實施同步自動采集。節(jié)點的荷載-位移曲線參數(shù)的取值參見圖2。 竹層積材鋼夾板螺栓節(jié)點試樣的初始剛度K1為70. 48kN/mm,屈服載荷Py為101. 76kN,極限載荷Pu為156. 61kN,延性系數(shù)Λ u/ Λ γ為3. 00，其荷載-位移曲線參見圖4。下表列出了本實施例2竹層積材鋼夾板螺栓節(jié)點的承壓力學性能測試數(shù)據(jù)，充分 表明采用該試驗方法能夠準確能夠測試節(jié)點的承載性能，也表明節(jié)點的力學性能較穩(wěn)定、變異性較小，具有良好的承載性能。
剛度(kN/mm)PuPy Au Δυ
權(quán)利要求1.一種竹層積材鋼夾板螺栓連接節(jié)點的承壓性能測試裝置，其特征在于該裝置包括反力鋼架梁、鋼墊梁、位移計托架和位移計，所述的反力鋼架梁和鋼墊梁相對安裝，反力鋼架梁置 于鋼墊梁的上部，被測竹層積材和鋼夾板置于反力鋼架梁和鋼墊梁之間，竹層積材和鋼夾板通過螺栓相對固定，同時竹層積材與鋼墊梁相對固定，鋼夾板與反力鋼架梁相對固定；所述的位移計置于位移計托架上，位移計的底座固定在位移計托架上，位移計的量測端與反力鋼架梁相對固定。
專利摘要本實用新型涉及一種竹層積材鋼夾板螺栓連接節(jié)點的承壓性能測試裝置，屬于結(jié)構(gòu)用木質(zhì)材料技術(shù)領(lǐng)域。本裝置中，反力鋼架梁和鋼墊梁相對安裝，被測竹層積材和鋼夾板置于反力鋼架梁和鋼墊梁之間，竹層積材和鋼夾板通過螺栓相對固定，同時竹層積材與鋼墊梁相對固定，鋼夾板與反力鋼架梁相對固定。位移計置于位移計托架上，位移計的底座固定在位移計托架上，位移計的量測端與反力鋼架梁相對固定。本測試裝置，通過評價竹層積材鋼夾板螺栓連接節(jié)點的承壓力學性能，為該類型竹層積材節(jié)點在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計和工程應用提供了設(shè)計參考指標，可用于研究該新型復合竹質(zhì)工程材料在綠色建筑結(jié)構(gòu)領(lǐng)域應用的可行性。
文檔編號G01N3/00GK202442918SQ20122005921
公開日2012年9月19日 申請日期2012年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月21日
發(fā)明者任海青, 周海賓, 張俊珍, 李霞鎮(zhèn), 鐘永 申請人:中國林業(yè)科學研究院木材工業(yè)研究所