CN202442918U - 竹层积材钢夹板螺栓连接节点的承压性能测试装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种竹层积材钢夹板螺栓连接节点的承压性能测试装置，属于结构用木质材料技术领域。本装置中，反力钢架梁和钢垫梁相对安装，被测竹层积材和钢夹板置于反力钢架梁和钢垫梁之间，竹层积材和钢夹板通过螺栓相对固定，同时竹层积材与钢垫梁相对固定，钢夹板与反力钢架梁相对固定。位移计置于位移计托架上，位移计的底座固定在位移计托架上，位移计的量测端与反力钢架梁相对固定。本测试装置，通过评价竹层积材钢夹板螺栓连接节点的承压力学性能，为该类型竹层积材节点在建筑结构的设计和工程应用提供了设计参考指标，可用于研究该新型复合竹质工程材料在绿色建筑结构领域应用的可行性。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种竹层积材钢夹板螺栓连接节点的承压性能测试装置，属于结构用木质材料技术领域。
背景技术
随着绿色、节能建筑理念的逐步深入，现代木结构在我国有了长足的发展，结构用木质材料的需求也大幅增长。但我国木质材料几乎全部应用于地板、家具等非结构应用领域，结构用木质材料非常匮乏，每年需依靠大量进口来满足市场需求。现我国相关企业单位已研制和开发出大量新型复合木质材料，如何促进其从非结构应用领域向结构应用的转变和升级，成为提高木质材料附加值的必要途径，也成为提升我国木结构产业竞争力的当务之急。
我国竹资源拥有量和品质均居世界首位。竹子作为一种短期的可再生资源，具有生长速度快、成材早和产量高等特征，可为我国提供丰富的木质资源，具有极大的开发和应用价值。但现阶段我国竹质材料多数应用于地板、家具等行业，处于非建筑结构应用水平，其使用价值及附加值并未完全得到应用和开发。伴随新型复合竹质工程材料技术的突破，为其向建筑结构领域的应用奠定了坚实基础。
螺栓连接作为被广泛应用于钢材、木材的连接形式之一。探究新型竹层积材采用钢夹板螺栓连接的可行性，且快速、准确地评价该类节点的承压力学性能，将加快竹质工程材料向结构应用的转变，提升其相关附加值，具有巨大的经济效益和社会效益。
发明内容
本实用新型的目的是提出一种竹层积材钢夹板螺栓连接节点的承压性能测试装置，用于评价竹层积材采用钢夹板螺栓连接时的节点的承压力学性能，为该类型竹层积材节点在建筑结构中的设计和应用提供可靠的科学依据。
本实用新型提出的竹层积材钢夹板螺栓连接节点的承压性能测试装置，包括反力钢架梁、钢垫梁、位移计托架和位移计，所述的反力钢架梁和钢垫梁相对安装，反力钢架梁置于钢垫梁的上部，被测竹层积材和钢夹板置于反力钢架梁和钢垫梁之间，竹层积材和钢夹板通过螺栓相对固定，同时竹层积材与钢垫梁相对固定，钢夹板与反力钢架梁相对固定；所述的位移计置于位移计托架上，位移计的底座固定在位移计托架上，位移计的量测端与反力钢架梁相对固定。
本实用新型提出的竹层积材钢夹板螺栓连接节点的承压性能测试装置，通过评价竹层积材钢夹板螺栓连接节点的承压力学性能，为该类型竹层积材节点在建筑结构的设计和工程应用提供设计参考指标，可用于研究该新型复合竹质工程材料在绿色建筑结构领域应用的可行性，促进竹质工程材料从非结构应用领域向结构应用领域的转变，提升竹质工程材料的经济价值和社会价值。
附图说明
图1是本实用新型提出的竹层积材钢夹板螺栓连接节点的承压性能测试装置的结构示意图。
图1中，1是反力钢架梁，2是钢夹板，3是钢垫梁，4是竹层积材，5是位移计托架，6是螺栓孔，7是位移计。
图2为本实用新型的竹层积材钢夹板螺栓节点的荷载-位移曲线参数的取值方法。
图2中，8为节点的初始刚度K1，9为初始刚度5％D的偏移线，10为节点的屈服处(屈服载荷PY、屈服位移ΔY)，11为节点屈曲后刚度K2，12为极限载荷处(极限载荷Pu、极限位移Δu)。
图3为本实用新型实施例1螺栓节点的全过程荷载-位移曲线图。
图4为本实用新型实施例2螺栓节点的全过程荷载-位移曲线图。
具体实施方式
本实用新型提出的竹层积材钢夹板螺栓连接节点的承压性能测试装置，其结构如图1所示，包括反力钢架梁1、钢垫梁3、位移计托架5和位移计7，所述的反力钢架梁1和钢垫梁3相对安装，反力钢架梁1置于钢垫梁3的上部，被测竹层积材4和钢夹板2置于反力钢架梁和钢垫梁之间，竹层积材4和钢夹板2通过螺栓6相对固定，同时竹层积材4与钢垫梁3相对固定，钢夹板2与反力钢架梁1相对固定；所述的位移计7置于位移计托架5上，位移计7的底座固定在位移计托架5上，位移计的量测端与反力钢架梁1相对固定。
利用本实用新型的装置对竹层积材钢夹板螺栓连接节点进行承压性能测试时，所用的竹层积材制造步骤为：选用30mm厚的竹重组材冷压胶合，制作成节点承压试验所需的竹层积材部件。用胶为水性高分子异氰酸酯双组份胶，配合比为100∶15，每平方米涂刷250-350g胶水，单面涂胶。涂胶后，立即采用压机施加恒定压力载荷1～1.5MPa，加压24h后，卸载且至少养护1天，再对其进行加工。竹层积材切割刨平，使各表面垂直或平行，其螺栓开孔直径参照《木结构设计规范》(GB 50005-2003)，比螺栓直径大1mm。其中的钢夹板厚度为6mm，材料型号为Q235，其螺栓开孔直径比螺栓直径大1mm。其中螺栓直径为12～18mm，螺栓材料等级为4.8级，两端带螺纹，材料型号为Q235。
竹层积材钢夹板螺栓节点，将竹层积材、钢夹板和螺栓等部件组装成节点试样，每一测试组包含5个试样。采用扳手适当拧紧螺母，使节点在加载过程中各构件能够相互传递荷载。承压力学性能测试时，加载速度为1mm/s，以保证节点的破坏时间为5-10min。采用应力-应变数据采集系统对节点的位移和载荷实施同步采集。屈服载荷取初期刚度5％D(D为螺栓直径)的偏移线与荷载-位移曲线相交处的荷载值，极限载荷取曲线上的最大值。位移值均取两侧位移计的平均值。
本实用新型的实施例中，采用30mm厚的竹重组材冷压胶合，制作成节点承压试验所需的竹层积材部件。用胶为水性高分子异氰酸酯双组份胶，配合比为100∶15，每平方米涂刷250-350g胶水，单面涂胶。涂胶后，立即采用压机施加恒定压力载荷1～1.5MPa，加压24h后，卸载后至少养护1天。竹层积材需刨平、切割，以保证各面尽量垂直。参照《木结构设计规范》(GB 50005)加工螺栓孔，竹层积材的螺栓孔直径比螺栓直径大1mm。钢夹板厚度为6mm，材料型号为Q235。钢夹板的螺栓孔直径比螺栓直径大1mm。螺栓材料直径为12～18mm，螺栓材料等级为4.8级，两端带螺纹，原材料型号为Q235。屈服载荷取初期刚度5％D(D为螺栓直径)的偏移线与荷载-位移曲线相交处的荷载值，极限载荷取曲线上的最大值。节点承压加载速度为1mm/s，以保证节点的破坏时间为5-10min。
以下介绍实用本实用新型对竹层积材钢夹板螺栓连接节点进行测试的实施例：
实施例1
选用尺寸为30mm(厚)×100mm(宽)×200mm(长)的竹重组材，采用水性高分子异氰酸酯双组份胶，冷压胶合成尺寸为60mm(厚)×100mm(宽)×200mm(长)的竹层积材。冷压胶合后，养护24h以上。钢夹板尺寸为6mm(厚)×100mm(宽)×200mm(长)，材料型号为Q235。螺栓两端带螺纹，直径为12mm，等级为4.8级，材料型号为Q235。
将上述竹层积材和钢夹板，参照GB 50005进行开孔，开孔直径为13mm(比螺栓直径大1mm)。开孔后，将竹层积材、钢夹板和螺栓等部件组装成竹层积材钢夹板螺栓节点试样如图1所示，每一测试组包含5个试样。
将上述竹层积材钢夹板螺栓节点试样进行承压测试，采用30吨万能力学试验机加载，速度为1mm/min。采用位移计为DDP-20(精度0.01mm，量程为20mm)，位移值取两侧位移计平均值。通过数据采集系统TDS-530对节点载荷、位移实施同步自动采集。节点的荷载-位移曲线参数的取值参见图2。
竹层积材钢夹板螺栓节点试样的初始刚度K1为46.56kN/mm，屈服载荷PY为60.51kN，极限载荷Pu为101.67kN，延性系数Δu/ΔY为3.03，其荷载-位移曲线参见图3。
下表列出了本实施例1竹层积材钢夹板螺栓节点的承压力学性能测试数据，充分表明采用该试验方法能够准确能够测试节点的承载性能，也表明节点的力学性能较稳定、变异性较小，具有良好的承载性能。
实施例2
选用尺寸为30mm(厚)×100mm(宽)×200mm(长)的竹重组材，采用水性高分子异氰酸酯双组份胶，冷压胶合成尺寸为90mm(厚)×100mm(宽)×200mm(长)的竹层积材。冷压胶合后，养护24h以上。钢夹板尺寸为6mm(厚)×100mm(宽)×200mm(长)，材料型号为Q235。螺栓两端带螺纹，直径为16mm，等级为4.8级，材料型号为Q235。
将上述竹层积材和钢夹板，参照GB 50005进行开孔，开孔直径为17mm(比螺栓直径大1mm)。开孔后，将竹层积材、钢夹板和螺栓等部件组装成竹层积材钢夹板螺栓节点试样(参见图1)，每一测试组包含5个试样。
将上述竹层积材钢夹板螺栓节点试样进行承压测试，采用30吨万能力学试验机加载，速度为1mm/min。采用位移计为DDP-20(精度0.01mm，量程为20mm)，位移值取两侧位移计平均值。通过数据采集系统TDS-530对节点载荷、位移实施同步自动采集。节点的荷载-位移曲线参数的取值参见图2。
竹层积材钢夹板螺栓节点试样的初始刚度K1为70.48kN/mm，屈服载荷PY为101.76kN，极限载荷Pu为156.61kN，延性系数Δu/ΔY为3.00，其荷载-位移曲线参见图4。
下表列出了本实施例2竹层积材钢夹板螺栓节点的承压力学性能测试数据，充分表明采用该试验方法能够准确能够测试节点的承载性能，也表明节点的力学性能较稳定、变异性较小，具有良好的承载性能。
Claims (1)
1.一种竹层积材钢夹板螺栓连接节点的承压性能测试装置，其特征在于该装置包括反力钢架梁、钢垫梁、位移计托架和位移计，所述的反力钢架梁和钢垫梁相对安装，反力钢架梁置于钢垫梁的上部，被测竹层积材和钢夹板置于反力钢架梁和钢垫梁之间，竹层积材和钢夹板通过螺栓相对固定，同时竹层积材与钢垫梁相对固定，钢夹板与反力钢架梁相对固定；所述的位移计置于位移计托架上，位移计的底座固定在位移计托架上，位移计的量测端与反力钢架梁相对固定。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108398304A (zh) * | 2018-03-23 | 2018-08-14 | 北京林业大学 | 一种轻型木结构钉节点耐腐性能的试验方法 |
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