高效準(zhǔn)確地確定結(jié)構(gòu)用集成材木梁抗彎剛度的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及建筑材料工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高效準(zhǔn)確的測(cè)定結(jié)構(gòu)用集成材 木梁抗彎剛度的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施及節(jié)能減排低碳政策的施行，工程木制材料 (Engineered wood products)作為一種綠色建筑材料已越來越多地應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)當(dāng)中。 [0003] 結(jié)構(gòu)用集成材的層積膠合工藝通過層積、組坯、加壓等加工工序可將木材加工成 任意尺寸規(guī)格的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，可有效地分化木材內(nèi)部的天然缺陷、降低木材力學(xué)性能的變異 性，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)木材資源的合理有效利用。
[0004] 結(jié)構(gòu)用集成材木梁的抗彎剛度（EI)表征為梁體抵抗彎曲變形能力的大小，抗彎 剛度與彎矩共同決定了梁體承載受彎時(shí)的撓度曲線分布。我國木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范明確了承載 受彎木梁的撓度上限為L/250 (L為梁體的凈跨度）。
[0005] 目前，常用的結(jié)構(gòu)用集成材木梁的抗彎剛度測(cè)定方法，通常參照結(jié)構(gòu)用集成材國 家標(biāo)準(zhǔn)GB/T26899-2011中的相關(guān)要求，來測(cè)定梁體承載受彎彈性范圍內(nèi)的上限載荷和下 限載荷，并實(shí)時(shí)采集梁體跨中撓度及相對(duì)應(yīng)的荷載，同時(shí)，還考慮加載速度，才能計(jì)算出結(jié) 構(gòu)用集成材木梁抗彎剛度。但是，由于木材的含水率對(duì)木材力學(xué)性能有較大影響，計(jì)算出的 結(jié)構(gòu)用集成材木梁抗彎剛度還需進(jìn)行含水率修正。由此可見，現(xiàn)有技術(shù)的方案考慮因素較 多，計(jì)算過程也較為繁瑣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種高效準(zhǔn)確地確定結(jié)構(gòu)用集成材木梁抗彎剛度的方法，可 以高效準(zhǔn)確的測(cè)定結(jié)構(gòu)用集成材木梁抗彎剛度。
[0007] 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0008] -種高效準(zhǔn)確地確定結(jié)構(gòu)用集成材木梁抗彎剛度的方法，該方法包括：
[0009] 獲取集成材木梁梁體層板的層數(shù)，以及每層集成材木梁的彎曲彈性模量；
[0010] 以梁底一側(cè)最外層層板的彎曲彈性模量E1為基底，計(jì)算其他每一層板彎曲彈性模 量相對(duì)于比商；
[0011] 基于變換截面法以及其他每一層板彎曲彈性模量相對(duì)于E1的比商對(duì)所述其他每 一層板進(jìn)行梁體截面的變換，經(jīng)變換截面法變換后的梁體則作為全由彎曲彈性模量為 最外層層板所組成的均質(zhì)變換截面結(jié)構(gòu)用集成材木梁；
[0012] 計(jì)算該均質(zhì)變換截面結(jié)構(gòu)用集成材木梁的中性軸，進(jìn)而獲得該均質(zhì)變換截面結(jié)構(gòu) 用集成材木梁對(duì)中性軸的慣性矩；
[0013] 根據(jù)該均質(zhì)變換截面結(jié)構(gòu)用集成材木梁對(duì)中性軸的慣性矩與最外層層板的彎曲 彈性模量E 1計(jì)算該均質(zhì)變換截面結(jié)構(gòu)用集成材木梁的抗彎剛度。
[0014] 進(jìn)一步的，所述基于變換截面法以及其他每一層板彎曲彈性模量相對(duì)于E1的比商 對(duì)所述其他每一層板進(jìn)行梁體截面的變換包括：
[0015] 集成材木梁梁體層板的層數(shù)為m，其他每一層板彎曲彈性模量相Ef對(duì)于E i的比商 為 nf，其中，f e [2，m];
[0016] 若％> 1，則對(duì)第f層層板沿平行于中性層的方向擴(kuò)展nf倍；gnf< 1，則對(duì)第f 層層板沿平行于中性層的方向縮小nf倍。
[0017] 進(jìn)一步的，所述計(jì)算該均質(zhì)變換截面結(jié)構(gòu)用集成材木梁的中性軸的公式為：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種高效準(zhǔn)確地確定結(jié)構(gòu)用集成材木梁抗彎剛度的方法，其特征在于，該方法包 括： 獲取集成材木梁梁體層板的層數(shù)，以及每層集成材木梁的彎曲彈性模量； 以梁底一側(cè)最外層層板的彎曲彈性模量Ei為基底，計(jì)算其他每一層板彎曲彈性模量相 對(duì)于比商； 基于變換截面法以及其他每一層板彎曲彈性模量相對(duì)于Ei的比商對(duì)所述其他每一層 板進(jìn)行梁體截面的變換，經(jīng)變換截面法變換后的梁體則作為全由彎曲彈性模量SEi的最外 層層板所組成的均質(zhì)變換截面結(jié)構(gòu)用集成材木梁； 計(jì)算該均質(zhì)變換截面結(jié)構(gòu)用集成材木梁的中性軸，進(jìn)而獲得該均質(zhì)變換截面結(jié)構(gòu)用集 成材木梁對(duì)中性軸的慣性矩； 根據(jù)該均質(zhì)變換截面結(jié)構(gòu)用集成材木梁對(duì)中性軸的慣性矩與最外層層板的彎曲彈性 模量Ei計(jì)算該均質(zhì)變換截面結(jié)構(gòu)用集成材木梁的抗彎剛度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于變換截面法以及其他每一層板 彎曲彈性模量相對(duì)于El的比商對(duì)所述其他每一層板進(jìn)行梁體截面的變換包括： 集成材木梁梁體層板的層數(shù)為m，其他每一層板彎曲彈性模量相Ef對(duì)于Ei的比商為nf， 其中，fe[2，m]; 若nf> 1，則對(duì)第f層層板沿平行于中性層的方向擴(kuò)展nf倍；若nf< 1，則對(duì)第f層層 板沿平行于中性層的方向縮小nf倍。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述計(jì)算該均質(zhì)變換截面結(jié)構(gòu)用集成材 木梁的中性軸的公式為：
其中，m為集成材木梁梁體層板的層數(shù)，化為均質(zhì)變換截面結(jié)構(gòu)用集成材木梁中第i層 層板的截面面積，yi為均質(zhì)變換截面結(jié)構(gòu)用集成材木梁中第i層層板平行形心軸的縱坐標(biāo)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，計(jì)算均質(zhì)變換截面結(jié)構(gòu)用集成材木梁對(duì) 中性軸的慣性矩的公式為：
ai=IyMiiI; 其中，Ii為均質(zhì)變換截面結(jié)構(gòu)用集成材木梁中第i層層板對(duì)其平行形心軸的慣性矩，ai為均質(zhì)變換截面結(jié)構(gòu)用集成材木梁中第i層層板平行形心軸與中性軸的間距。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)該均質(zhì)變換截面結(jié)構(gòu)用集成 材木梁對(duì)中性軸的慣性矩與最外層層板的彎曲彈性模量民計(jì)算該均質(zhì)變換截面結(jié)構(gòu)用集 成材木梁的抗彎剛度的公式為： ff=EJt; 其中，W為均質(zhì)變換截面結(jié)構(gòu)用集成材木梁的抗彎剛度，It為均質(zhì)變換截面結(jié)構(gòu)用集成 材木梁對(duì)中性軸的慣性矩。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該方法還包括： 利用計(jì)算得到的該均質(zhì)變換截面結(jié)構(gòu)用集成材木梁的抗彎剛度W計(jì)算其許用擾度《 與許用轉(zhuǎn)角0，其計(jì)算公式如下：
其中，M(x)表示該均質(zhì)變換截面結(jié)構(gòu)用集成材木梁的極限彎矩，C與D均為積分常數(shù)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高效準(zhǔn)確地確定結(jié)構(gòu)用集成材木梁抗彎剛度的方法，能夠能適用于不同質(zhì)量等級(jí)、不同組合方式、不同尺寸規(guī)格的結(jié)構(gòu)用集成材木梁抗彎剛度的測(cè)量；該方法基于平行軸定理，運(yùn)用變換截面法對(duì)結(jié)構(gòu)用集成材木梁進(jìn)行變換，從而快速、準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)構(gòu)用集成材木梁抗彎剛度。
【IPC分類】G01N33-46
【公開號(hào)】CN104777289
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510163281
【發(fā)明人】申士杰, 李 杰, 劉問, 劉紅光, 趙立
【申請(qǐng)人】北京林業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年7月15日
【申請(qǐng)日】2015年4月8日