,[lICS79.060B70中 华 人 民 共 和 国 林 业 行 业 标 准LYLY/T3041 2018木 结 构 金 属 紧 固 件 连 接 循 环 荷 载 性 能测 试 方 法Test s for cyclic testing of joints made with metal fasteners of timberstructures（ 发 布 稿 ）2018-12-29发 布 2019-05-01实 施国 家 林 业 和 草 原 局 发 布LY/T 3041 2018I前 言本 标 准 按 照 GB/T1.1-2009给 出 的 规 则 起 草 。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） 提 出 并 归 口 。本 标 准 起 草 单 位 黑 龙 江 省 木 材 科 学 研 究 所 、 黑 龙 江 省 人 造 板 及 原 木 锯 材 产 品 质 量 监 督 检 验 站 、 国家 林 业 和 草 原 局 林 产 品 质 量 检 验 检 测 中 心 （ 哈 尔 滨 ） 。本 标 准 主 要 起 草 人 王 春 明 、 刘 巍 岩 、 王 春 霞 、 孙 玉 慧 、 张 冬 梅 、 高 大 宏 、 林 利 民 、 徐 兰 英 。LY/T 3041 20181木 结 构 金 属 紧 固 件 连 接 循 环 荷 载 性 能 测 试 方 法1 范 围本 标 准 规 定 了 木 结 构 中 金 属 紧 固 件 连 接 节 点 在 循 环 荷 载 作 用 下 力 学 性 能 的 测 试 方 法 。本 标 准 适 用 于 测 试 木 结 构 中 承 受 侧 向 荷 载 为 主 的 金 属 紧 固 件 连 接 节 点 ， 不 适 用 于 测 试 承 受 拉力 的 金 属 紧 固 件 连 接 节 点 。2 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 所 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/T1928 木 材 力 学 试 验 方 法 总 则GB/T1931 木 材 含 水 率 测 定 方 法GB/T1933 木 材 密 度 测 定 方 法GB/T17657 人 造 板 及 饰 面 人 造 板 理 化 性 能 试 验 方 法GB/T26899 结 构 用 集 成 材3 术 语 、 定 义 和 符 号3.1 术 语 和 定 义下 列 术 语 和 定 义 适 用 于 本 文 件 。3.1.1金 属 紧 固 件 metal fasteners在 将 两 个 或 两 个 以 上 的 零 件 （ 或 构 件 ） 紧 固 连 成 一 体 时 所 使 用 金 属 零 件 的 总 称 。3.1.2滞 回 曲 线 hysteresis loop在 循 环 往 复 荷 载 作 用 下 ， 得 到 的 荷 载 － 变 形 曲 线 ， 反 映 连 接 在 反 复 受 力 过 程 中 的 变 形 特 征 、强 度 退 化 及 能 量 消 耗 ， 是 确 定 恢 复 力 模 型 和 进 行 非 线 性 地 震 反 应 分 析 的 依 据 。3.1.3骨 架 曲 线 envelope curves滞 回 曲 线 上 同 向 （ 拉 向 或 压 向 ） 各 次 加 载 的 最 大 荷 载 点 依 次 相 连 得 到 的 包 络 线 称 为 骨 架 曲 线 。3.2 符 号Ed 半 个 周 期 的 能 量 ；Ep 有 效 势 能 ；LY/T 3041 20182F 荷 载 ；Fmax 最 大 荷 载 ；Fy 屈 服 荷 载 ；K 连 接 刚 度 ；n 循 环 步 骤 ；t 时 间 ；X 位 移 ；Xu 极 限 位 移 ；Xy 屈 服 位 移 ；ΔF 强 度 退 化 值 ；ΔFc 压 缩 时 强 度 退 化 值 ；ΔFt 拉 伸 时 强 度 退 化 值 ；ζeq 等 效 黏 滞 阻 尼 系 数 ；μ 延 性 系 数 。4 试 验 一 般 要 求4.1 材 料4.1.1 试 件 的 尺 寸 和 安 装 方 式 应 能 反 应 实 际 使 用 情 况 。4.1.2 通 常 情 况 下 ， 试 件 木 质 材 料 的 含 水 率 应 符 合 其 在 建 筑 中 实 际 使 用 时 的 规 定 ， 否 则 应 先 将 木质 材 料 调 节 至 规 定 ， 然 后 再 组 装 试 件 。4.1.3 如 果 试 验 的 目 的 是 对 连 接 进 行 比 较 ， 试 件 木 质 材 料 的 含 水 率 则 宜 按 照 GB/T1928进 行 调 节 ，即 在 环 境 温 度 （ 202） ℃ ， 相 对 湿 度 （ 655） 的 条 件 下 调 节 至 平 衡 含 水 率 。4.1.4 在 试 验 之 前 或 试 验 之 后 ， 木 材 按 GB/T1931确 定 含 水 率 ， 按 GB/T1933测 试 密 度 ； 结 构 用集 成 材 按 GB/T26899测 试 密 度 和 含 水 率 ； 木 质 复 合 材 料 按 GB/T17657测 试 密 度 和 含 水 率 。4.1.5 根 据 试 验 具 体 目 标 和 可 靠 度 的 要 求 确 定 试 件 数 量 。 推 荐 每 个 单 调 试 验 和 循 环 试 验 至 少 6次重 复 试 验 。4.2 试 验 设 备 和 测 量 设 备4.2.1 试 验 机 或 其 他 加 载 设 备 应 能 反 复 循 环 加 载 ； 测 量 设 备 应 能 够 以 1Fmax和 1Xu或 更 高 的 精度 进 行 连 续 记 录 。4.2.2 木 构 件 尺 寸 测 量 精 度 为 1mm。 金 属 紧 固 件 直 径 的 测 量 精 度 为 0.02mm， 长 度 测 量 精 度 为 1mm。4.2.3 如 果 试 验 时 试 件 发 生 倾 斜 或 扭 曲 ， 应 加 侧 向 支 撑 防 止 ， 但 是 不 能 影 响 测 试 结 果 。5 试 验 方 法5.1 极 限 位 移 通 过 单 调 加 载 试 验 按 附 录 A进 行 确 定 。 单 调 加 载 试 验 的 极 限 位 移 平 均 值 为 循 环 试 验的 Xu。5.2 循 环 试 验 应 能 充 分 描 述 连 接 试 件 弹 性 和 非 弹 性 的 循 环 性 能 数 据 ， 并 能 检 测 连 接 试 件 的 主 要 的抗 震 性 能 。5.3 循 环 试 验 时 ， 试 验 设 备 的 加 载 速 度 和 卸 载 速 度 应 一 致 且 恒 定 ， 范 围 应 在 0.1mm/s到 10mm/s。按 照 图 1 和 表 1 的 要 求 进 行 循 环 测 试 。 一 次 循 环 是 指 在 设 定 的 试 验 速 度 下 ， 位 移 从 0mm 处 开 始 加LY/T 3041 20183载 至 规 定 的 位 移 幅 度 ， 然 后 反 向 至 规 定 的 反 向 位 移 幅 度 ， 最 后 返 回 至 位 移 0mm处 的 整 个 过 程 。 图 1和 表 1 中 的 循 环 试 验 起 始 阶 段 ， 循 环 次 数 是 1 次 的 步 骤 为 初 始 步 骤 ； 初 始 步 骤 后 循 环 次 数 是 3 次的 步 骤 为 常 规 步 骤 。5.4 如 果 完 成 步 骤 10后 ， 试 件 没 有 发 生 破 坏 ， 应 进 行 步 骤 11， 12 ， 直 至 试 件 发 生 破 坏 。5.5 在 满 足 5.2条 原 则 的 前 提 下 ， 根 据 金 属 紧 固 件 连 接 的 刚 度 和 设 备 的 精 度 ， 可 以 省 略 或 重 复 某些 初 始 步 骤 ， 亦 可 增 加 初 始 步 骤 。 通 常 在 弹 性 范 围 内 至 少 应 有 三 个 初 始 步 骤 。 如 果 第 一 初 始 步 骤加 载 未 超 出 弹 性 范 围 ， 但 第 二 或 第 三 初 始 步 骤 加 载 已 超 出 弹 性 范 围 ， 应 在 弹 性 范 围 内 添 加 新 的 初始 步 骤 重 新 试 验 ， 确 保 在 弹 性 范 围 内 至 少 有 三 个 初 始 步 骤 ； 如 果 第 一 次 循 环 加 载 已 经 超 出 弹 性 范围 ， 应 从 第 一 步 骤 开 始 ， 每 个 位 移 幅 度 都 应 进 行 三 次 循 环 。5.6 连 接 试 件 在 两 个 方 向 的 性 能 表 现 出 很 大 的 差 异 时 ， 两 个 方 向 的 都 应 进 行 单 调 加 载 试 验 ， 根 据单 个 方 向 的 极 限 位 移 确 定 对 应 方 向 的 循 环 试 验 步 骤 。5.7 如 果 在 循 环 试 验 开 始 时 有 空 载 位 移 ， 在 确 定 循 环 位 移 振 幅 时 应 加 入 空 载 位 移 ， 在 绘 制 滞 回 曲线 时 ， 应 减 去 空 载 位 移 。5.8 当 需 要 以 角 度 为 幅 度 进 行 试 验 时 ， 应 参 照 5.15.7步 骤 ， 角 度 代 替 位 移 后 ， 进 行 试 验 。5.9 可 采 用 满 足 5.2条 原 则 且 能 达 到 测 试 目 标 的 循 环 试 验 程 序 （ 如 基 于 速 度 或 频 率 的 加 载 程 序 ） 。图 1 循 环 位 移 -时 间 示 意 图表 1 循 环 次 数 及 位 移 幅 度步 骤 循 环 次 数 位 移 幅 度1 1 1.25 Xu2 1 2.5 Xu3 1 5 Xu4 1 7.5 Xu5 1 10 Xu6 3 20 XuLY/T 3041 201847 3 40 Xu8 3 60 Xu9 3 80 Xu10 3 100 Xu11,12 3 Xn-1 （ 20 Xu）注 Xn-1是前一个步骤的位移幅度。6 试 验 结 果6.1 试 验 数 据记 录 每 个 测 试 试 件 的 全 部 原 始 数 据 ， 绘 制 出 滞 回 曲 线 。 原 始 数 据 应 包 含 时 间 、 设 定 位 移 、 实测 荷 载 和 实 测 位 移 。6.2 骨 架 曲 线在 滞 回 曲 线 上 ， 每 个 初 始 步 骤 最 大 荷 载 点 的 坐 标 和 每 个 常 规 步 骤 的 第 一 个 循 环 上 最 大 荷 载 点的 坐 标 绘 制 出 的 包 络 线 为 第 一 骨 架 曲 线 。 第 二 和 第 三 骨 架 曲 线 依 次 类 推 。6.3 最 大 荷 载 和 极 限 位 移按 照 附 录 A 的 方 法 确 定 三 条 骨 架 曲 线 各 自 正 反 方 向 的 最 大 荷 载 和 极 限 位 移 。 三 条 骨 架 曲 线 各自 正 向 的 最 大 荷 载 和 极 限 位 移 ， 分 别 称 为 对 应 骨 架 曲 线 正 向 的 最 大 荷 载 和 极 限 位 移 。 三 条 骨 架 曲线 各 自 反 向 的 最 大 荷 载 和 极 限 位 移 ， 分 别 称 为 对 应 骨 架 曲 线 反 向 的 最 大 荷 载 和 极 限 位 移 。 通 常 在报 告 中 以 表 格 的 形 式 体 现 。6.4 其 他 性 能屈 服 荷 载 和 屈 服 位 移 、 连 接 刚 度 、 延 性 系 数 、 强 度 退 化 值 、 等 效 黏 滞 阻 尼 系 数 等 性 能 的 计 算方 法 见 附 录 B。6.5 示 例示 例 见 附 录 C。7 测 试 报 告测 试 报 告 应 记 录 以 下 信 息 a） 木 质 材 料 的 来 源 、 产 地 、 密 度 、 含 水 率 和 相 关 力 学 性 能 。 如 果 试 件 使 用 的 是 木 材 ， 应 记 录树 种 ； 如 试 件 需 要 调 节 含 水 率 ， 应 记 录 调 节 前 后 的 含 水 率 ；b） 紧 固 件 的 尺 寸 和 表 面 处 理 的 说 明 ；c） 试 件 及 其 制 造 的 描 述 （ 例 如 试 件 的 尺 寸 ， 使 用 紧 固 件 的 数 量 ， 预 钻 孔 ， 紧 固 件 排 列 和 间 隔 ，制 造 到 测 试 时 间 间 隔 、 木 构 件 间 隙 等 情 况 ） ；d） 记 录 主 要 仪 器 设 备 及 偏 差 、 卡 具 及 试 验 环 境 条 件 ；LY/T 3041 20185e） 低 周 反 复 位 移 程 序 的 描 述 ， 包 括 位 移 加 载 百 分 率 、 位 移 速 度 等 ；f） 测 试 组 的 数 量 及 每 个 组 的 试 件 个 数 ；g） 滞 回 曲 线 和 骨 架 曲 线 ， 最 大 荷 载 、 极 限 位 移 和 需 要 的 附 加 性 能 的 数 据 表 格 ， 试 件 破 坏 模 式 。LY/T 3041 20186附 录 A（ 规 范 性 附 录 ）使 用 单 调 加 载 试 验 确 定 最 大 荷 载 、 极 限 位 移 、 屈 服 荷 载 和 屈 服 位 移A.1 试 验 加 载A.1.1 在 5min10min的 时 间 内 ， 通 过 匀 速 加 载 ， 试 验 达 到 最 大 荷 载 。A.1.2 当 试 件 破 坏 时 或 试 验 达 到 最 大 荷 载 后 荷 载 下 降 到 最 大 荷 载 的 80后 ， 停 止 试 验 。A.1.3 记 录 足 够 的 荷 载 和 荷 载 方 向 木 构 件 间 的 位 移 值 ， 绘 制 荷 载 位 移 曲 线 。 记 录 最 大 荷 载 。A.2 最 大 荷 载 和 极 限 位 移A.2.1 试 件 在 测 试 过 程 中 达 到 最 大 荷 载 Fmax ， 如 图 A.1所 示 。A.2.2 极 限 位 移 是 试 验 达 到 最 大 荷 载 后 ， 荷 载 未 下 降 到 最 大 荷 载 的 80且 试 件 破 坏 时 的 位 移 或 试验 达 到 最 大 荷 载 后 荷 载 下 降 到 最 大 荷 载 的 80时 的 位 移 ， 如 图 A.1所 示 。说 明 Xu1 荷 载 未 下 降 到 最 大 荷 载 的 80且 试 件 破 坏 时 的 极 限 位 移Xu2 试 验 达 到 最 大 荷 载 后 荷 载 下 降 到 最 大 荷 载 的 80时 的 极 限 位 移图 A.1 最 大 荷 载 和 极 限 位 移 示 意 图A.3 屈 服 荷 载 和 屈 服 位 移A.3.1 试 件 在 测 试 过 程 中 达 到 最 大 荷 载 Fmax。A.3.2 当 荷 载 位 移 曲 线 图 中 有 两 个 直 线 线 性 变 化 的 部 分 时 ， 如 图 A.2中 的 a） 所 示 ， 屈 服 荷 载 和 屈服 位 移 分 别 是 由 这 两 条 直 线 的 交 叉 点 的 对 应 的 纵 坐 标 值 和 横 坐 标 值 ； 否 则 ， 如 图 A.2中 的 b） 所 示 ，应 先 连 接 0.1Fmax的 点 和 0.4Fmax的 点 的 那 条 线 为 第 一 条 直 线 ， 然 后 以 正 切 值 是 第 一 条 直 线 的 1/6并 且与 在 第 一 条 直 线 后 的 荷 载 位 移 曲 线 相 切 的 切 线 为 第 二 条 直 线 ， 第 一 条 直 线 和 第 二 条 直 线 的 交 叉 点对 应 的 纵 坐 标 值 和 横 坐 标 值 分 别 为 屈 服 荷 载 和 屈 服 位 移 。F X0.8Fmax Fmax Xu2Xu1LY/T 3041 20187a） 有 两 个 明 确 线 性 部 分 的 荷 载 位 移 曲 线 示 意 图b） 没 有 两 个 明 确 线 性 部 分 的 荷 载 位 移 曲 线 示 意 图图 A.2 屈 服 荷 载 和 屈 服 位 移 示 意 图FmaxF βFy0.4Fmax0.1Fmax α Xy XFFy Xy XFmaxRo RoLY/T 3041 20188附 录 B（ 规 范 性 附 录 ）附 加 性 能B.1 屈 服 荷 载 和 屈 服 位 移按 照 附 录 A 的 方 法 确 定 三 条 骨 架 曲 线 各 自 正 反 方 向 的 屈 服 荷 载 和 屈 服 位 移 。 三 条 骨 架 曲 线 各自 正 向 的 屈 服 荷 载 和 屈 服 位 移 ， 分 别 称 为 对 应 骨 架 曲 线 正 向 的 屈 服 荷 载 和 屈 服 位 移 。 三 条 骨 架 曲线 各 自 反 向 的 屈 服 荷 载 和 屈 服 位 移 ， 分 别 称 为 对 应 骨 架 曲 线 反 向 的 屈 服 荷 载 和 屈 服 位 移 。B.2 连 接 刚 度单 调 加 载 曲 线 、 第 一 、 第 二 和 第 三 的 骨 架 曲 线 的 连 接 刚 度 按 公 式 （ B.1） 进 行 计 算 。 X40Fmax和X10Fmax是 分 别 在 相 应 曲 线 上 荷 载 达 到 Fmax的 40和 10时 位 移 值 ulRlRl−Rl B.1B.3 延 性 系 数单 调 加 载 试 验 、 第 一 、 第 二 和 第 三 的 骨 架 曲 线 的 延 性 系 数 是 对 应 的 极 限 位 移 和 屈 服 位 移 的 比值 ， 按 公 式 （ B.2） 进 行 计 算 。 μ Xu/Xy B.2B.4 强 度 退 化 值常 规 步 骤 中 ， 第 一 个 循 环 规 定 位 移 幅 度 的 荷 载 值 与 第 三 个 循 环 的 规 定 位 移 幅 度 的 荷 载 值 的 差值 为 强 度 退 化 值 ， 用 ΔF 表 示 。 在 压 缩 时 ΔF∣ ΔFc∣ ， 在 拉 伸 时 ΔF∣ ΔFt∣ 。B.5 等 效 黏 滞 阻 尼 系 数木 结 构 金 属 紧 固 件 连 接 的 性 质 由 等 效 粘 性 阻 尼 的 滞 后 作 用 来 衡 量 。 这 是 一 个 无 量 纲 参 数 ， 表示 连 接 处 的 滞 后 阻 尼 性 能 。 每 个 常 规 步 骤 的 等 效 黏 滞 阻 尼 系 数 是 其 第 三 个 循 环 的 曲 线 确 定 ， 如 图B.1。 等 效 粘 性 阻 尼 系 数 按 公 式 （ B.3） 进 行 计 算 。说 明 半 个 周 期 的 能 量 ， Ed 有 效 势 能 ， Ep图 B.1 等 效 黏 滞 阻 尼 系 数 示 意 图ζeq Ed/2π Ep B.3F XLY/T 3041 20189附 录 C（ 资 料 性 附 录 ）说 明 和 示 例C.1 示 例本 范 例 的 连 接 试 件 的 木 质 材 料 是 杨 木 单 板 层 积 材 ， 厚 度 为 40mm， 平 均 密 度 为 0.606g/cm3。 连接 试 件 由 4根 钢 钉 （ φ4.1mm105mm） 和 3块 单 板 层 积 材 制 成 顺 纹 双 剪 连 接 。 滞 回 曲 线 、 骨 架 曲 线及 其 表 格 的 范 例 ， 如 图 C.1和 表 C.1所 示 ； 部 分 连 接 性 能 表 格 的 范 例 ， 如 图 C.2所 示 。说 明 1 第 一 骨 架 曲 线 2 第 二 骨 架 曲 线 3 第 三 骨 架 曲 线图 C.1 滞 回 曲 线 和 骨 架 曲 线表 C.1 骨 架 曲 线 的 数 据 表第 一 骨 架 曲 线 第 二 骨 架 曲 线 第 三 骨 架 曲 线正 向 负 向 正 向 负 向 正 向 负 向mm N mm N mm N mm N mm N mm N0.47 4773 -0.37 -5679 0.47 4773 -0.37 -5679 0.47 4773 -0.37 -56791.05 8634 -0.95 -9217 1.05 8634 -0.95 -9217 1.05 8634 -0.95 -92171.54 10707 -1.45 -11005 1.54 10349 -1.47 -10633 1.54 10138 -1.47 -104222.11 12054 -2.03 -12250 2.13 11574 -2.06 -11780 2.11 11285 -2.06 -115154.28 15352 -4.21 -15455 4.31 14274 -4.24 -14666 4.31 13774 -4.24 -142208.49 23138 -8.49 -22119 8.54 21418 -8.49 -21438 8.54 20737 -8.52 -2084512.85 27406 -12.83 -26083 12.88 25225 -12.85 -24412 12.88 24123 -12.85 -2358417.06 27910 -17.08 -25980 17.16 25049 -17.13 -23956 17.18 23221 -17.20 -2063420.95 23157 -20.61 -15048 21.47 10344 -21.59 -9055 21.56 8154 -21.61 -751223.96 7654 -24.77 -7463321LY/T 3041 201810表 C.2 骨 架 曲 线 的 最 大 荷 载 和 极 限 位 移曲 线 最 大 荷 载 N 极 限 位 移 mm第 一 骨 架 曲 线 正 向负 向 27910-26083 21.1-18.7第 二 骨 架 曲 线 正 向负 向 25225-24412 18.6-18.5第 三 骨 架 曲 线 正 向负 向 24123-23584 18.3-17.8注 本 例 中 ， 极 限 位 移 是 在 骨 架 曲 线 下 降 部 分 荷 载 值 是 80Fmax点 的 位 移 。