本文是学习GB-T 34744-2017 规格材及齿板连接性能设计值确定方法. 而整理的学习笔记,分享出来希望更多人受益,如果存在侵权请及时联系我们
本标准规定了以结构可靠性理论为基础的确定规格材及齿板连接性能设计值的原则与方法,包括
规格材及齿板连接性能的标准值确定方法、不定性参数及数据分析统计方法、分项系数的计算方法。
本标准适用于轻型木结构所用规格材及齿板连接性能设计值的确定。
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GB/T 1931 木材含水率测定方法
GB/T 1933 木材密度测定方法
GB/T 28987—2012 结构用规格材特征值的测试方法
GB/T 28993—2012 结构用锯材力学性能测试方法
GB 50005 木结构设计规范
GB 50068 建筑结构可靠度设计统一标准
GB/T 50329 木结构试验方法标准
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
可靠度 degree of reliability;reliability
结构在规定的时间内,在规定的条件下,完成预定功能的概率。
3.2
可靠指标β reliability index β
度量结构可靠度的数量指标。
注:可靠指标β与失效概率pr 的关系为β=-
φ-(p;),其中φ-()为标准正态分布函数的反函数。
3.3
目标可靠指标[β] target reliability index[β]
结构应达到的可靠指标。
3.4
概率分布 probability distribution
随机变量取值的统计规律, 一般采用概率密度函数或概率分布函数表示。
3.5
统计参数 statistical parameter
在概率分布中用来表示随机变量取值的平均水平和离散程度的数字特征。
GB/T 34744—2017
3.6
分位值 fractile
与随机变量概率分布函数的某一概率相应的值。
3.7
作用 action
施加在结构上的集中力或分布力(直接作用,也称为荷载)和引起结构外加变形或约束变形的原因
(间接作用)。
3.8
设计值 design value
标准值除以抗力或材料分项系数所得的值。
3.9
标准值 characteristic value
概率分布的某一分位值。
注:对强度指标参数,取其概率分布的5%的分位值。对变形指标参数及几何参数,取其概率分布的50%分位值。
3.10
规格材 dimension lumber
按轻型木结构设计要求,木材截面的宽度和厚度按规格尺寸加工的规格化锯材。
3.11
齿板连接 truss plate connection
用齿板(经表面镀锌处理的钢板冲压而成的带齿金属板)连接多个规格材构件以传递拉力、剪力等
荷载的一种连接方式。
注:目前主要用于轻型木桁架的节点连接或杆件接长。
3.12
轻型木结构 light wood frame structures
用规格材及木基结构板材或部分石膏板制作的木构架墙板、楼板和屋盖系统构成的单层或多层建
筑结构。
3.13
齿线密度 the nail line density
用于表征齿板连接板齿承载力标准值试件抗拔能力的指标。
注:对齿板连接的一字形试件,取齿板齿数的一半除以齿板宽度;对齿板连接的丁字形试件,取横木部分齿板齿数
除以齿板宽度。
4.1.1 规格材性能标准值试件尺寸见表1。
表 1 规格材性能标准值试件尺寸 单位为毫米
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表1(续)
GB/T 34744—2017
单位为毫米
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4.1.2 规格材性能标准值测试其他规定应符合 GB/T 28987—2012 中第1章~5 .
3及GB/T 28993—
2012相关规定。
4.2.1.1
齿板连接试件所用的齿板应随机取自工厂正常生产的齿板。齿板取样批数宜大于三批。每批
取样数为样本总数除以取样批数。
4.2.1.2
齿板连接试件所用的规格材应取自工厂正常生产的规格材。
4.2.1.3
齿板连接试件所采用齿板及规格材材质应符合下列要求:
a) 齿板应由镀锌薄钢板制作。镀锌层重量不应低于275 g/m²。
齿板钢材材性应符合表2规定。
表 2 齿板采用钢材性能要求
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b)
试验用齿板应与工程中实际使用的齿板一致,同一组齿板连接试件中齿板厚度误差应控制在
±5%之内。
c) 试验用规格材材质等级应按 GB 50005
确定,尺寸应与工程中实际使用的规格材尺寸一致。
试件应平直,翘曲度应不超过2%,且被连接木构件的厚度相差不应超过0.5 mm。
d)
板齿极限承载力和抗滑移极限承载力试验,同一个齿板连接试件所用木材应取自同一根规格
材。同一组齿板连接试件中各试件所用木材应取自同一树种或树种组合的不同根规格材。
e) 齿板连接区域的木材不应有木节、裂纹和钝棱等缺陷。
f)
确定板齿极限承载力和抗滑移极限承载力时,齿板连接所用规格材含水率应为10%~20%。
试件全干密度应均匀分布在树种平均全干密度加减1.645倍均方差区间。
g) 规格材含水率及全干密度测试方法应按GB/T 1931及GB/T 1933执行。
4.2.2.1
应记录齿板连接试件中所用齿板钢材型号、生产厂家、钢材出厂性能指标、齿板规格尺寸、齿孔
分布、齿数及镀锌层厚度、剪切面长度、齿板有效表面积;
4.2.2.2
应记录规格材产地、树种、含水率、全干密度、等级及尺寸。
4.2.3 齿板连接试件所用齿板、规格材尺寸
4.2.3.1
保证齿板连接试件中出现稳定的典型破坏形态前提下取较小尺寸的齿板,根据齿板尺寸按国
GB/T 34744—2017
标 GB/T 50329确定齿板连接所用规格材尺寸。
4.2.3.2
确定齿板连接性能标准值试件所用齿板尺寸时,宜取工程中常用齿板宽度较小的三种宽度。
剪切性能按不同长宽比分组,受拉性能按不同的齿线密度分组。每组试件5个,按GB/T
50329 规定进
4.2.3.1 原则确定齿板宽度与长度。确定板齿极限承载力时,板齿拔出的试件组最大齿排
数与齿板拉断试件组最小齿排数之差不宜超过2。
4.2.3.3
国产齿板连接性能标准值试件齿板宽度可取大于80 mm 。
纯剪试件齿板长宽比可取大于2,
其他剪切试件齿板长宽比可取大于2.8。对板齿承载力试件,板齿横向排列成一字形的齿板齿线密度可
取小于2,板齿横向排列成锯齿形的齿板齿线密度可取小于1.6。齿板受拉承载力试件齿板齿线密度可
取大于2。
4.2.4.1
齿板应成对对称设置于试件两侧,齿板位置误差应控制在0.3 mm
内,规格材尺寸误差应控制 在0.5 mm 内,垂直度误差应控制在3%内。
4.2.4.2 齿板安装应采用平压方式。
4.2.4.3
剪切试件应采用双剪试件。纯剪试件中排齿孔的中线应与试件剪切面重合。
4.2.4.4 试件加工、制作、存放的其他要求应符合GB/T
50329 规定。
除本标准规定外,齿板连接性能标准值试验其余规定应符合国标 GB/T 50329
相关规定。
4.3 规格材及齿板连接性能概率分布及统计参数确定原则及方法
4.3.1.1
规格材及齿板连接的性能宜采用随机变量概率模型描述。其统计参数和概率分布应以实验数
据为基础,应用参数统计和概率分布假设检验方法确定,检验的显著性水平可采用0.05。
4.3.1.2
规格材及齿板连接的几何参数宜采用随机变量概率模型描述。几何参数的统计参数和概率分
布函数,应以正常生产情况下规格材及齿板连接的几何尺寸测试数据为基础,应用参数估计和概率分布
的假设检验方法确定。当测试数据不满足4.3.2要求时,几何参数的统计参数可根据有关标准中规定
的公差,经分析判断确定。
4.3.1.3
规格材及齿板连接的性能、几何参数的概率分布假设检验应采用两种以上概率分布假设检验
方法、三种以上概率分布模型作检验。取通过概率分布假设检验方法较多者作为其概率分布。按概率
分布假设检验方法不能判定时,可通过对经验概率分布与理论概率分布的残差平方和的比较分析并结
合工程经验作出规定。作规格材及齿板连接的性能、几何参数的概率分布假设检验时,常用的概率分布
函数可取对数正态分布、正态分布、截尾正态分布、二参数威布尔分布、三参数威布尔分布。
4.3.2.1
每一规格型号齿板与每一树种或树种组合规格材的齿板连接性能概率分布假设检验时,样本
数量应满足所采用的概率分布假设检验方法的要求,且抗剪承载力及抗拉承载力试件数量应大于60;
板齿承载力及抗滑移承载力试件数量应大于100。
4.3.2.2
规格材性能概率分布假设检验时,样本数量应满足所采用的概率分布假设检验方法的要求且
应大于100。
4.3.2.3
作几何参数概率分布假设检验时,样本数量宜大于500。
GB/T 34744—2017
4.3.3.1
样本均值、标准差可采用点估计进行。样本均值、标准差应按式(1)和式(2)计算:
style="width:1.64004in;height:0.68002in" /> (1)
style="width:3.38676in;height:0.73986in" /> (2)
式中:
μx 、s— 样本均值、标准差;
n — 样本数量;
C; 第 i 个子样。
4.3.3.2 样本变异系数应按式(3
C 、=sr/μ₂ … …………………… (3)
式中:
C、——样本变异系数。
4.3.3.3 概率分布函数的参数宜采用极大似然法确定。
4.3.3.4
作样本的均值、方差的区间估计时,置信水平宜取75%。
4.4.1.1
规格材强度及其用作承载力计算的弹性模量,齿板连接剪切承载力、板齿承载力、齿板受拉承
载力标准值应取其按4. 1~4.3确定的概率分布的5%分位值,置信水平应取75%。
4.4.1.2
用作变形计算的规格材弹性模量、齿板连接板齿抗滑移承载力应取其按4.1~4.3确定的概率
分布的50%分位值。
4.4.1.3
规格材强度及齿板连接承载力服从对数正态分布时,其与概率分布的5%分位值对应的标准
值可按式(4)~式(6)确定:
式中:
Rx— 标准值;
μinkR— 样本均值;
k 、— 系数,取值见表3;
Sik—— 样本标准差;
R,— 试验值;
n —— 试件数量。
Rx=exp(μimR—k,SimR)
style="width:2.01324in;height:0.6732in" />
style="width:3.9401in;height:0.70004in" />
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(4)
(5)
(6)
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表 3 系数 k、的 值
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4.4.2 规格材及齿板连接几何参数标准值
几何参数标准值可采用其设计规定的公称值。
5 规格材强度及齿板连接承载力设计值的确定
5.1.1 规格材强度及齿板连接承载力的设计值应按式(7)确定:
Ra=kμM,Rx/rR ………………………… (7)
式 中 :
Ra —— 规格材强度及齿板连接承载力的设计值;
rk — 规格材强度及齿板连接承载力的分项系数;
Rk — 按第4章相关规定确定的规格材强度及齿板连接承载力的标准值;
m、、 分别为性能不定性参数 km 的均值、几何参数不定性参数 kʌ
的均值、计算模式不
定性参数k 。的均值。
5.1.2 rk 应根据可靠性原理确定并宜使用JC 法 。
5.1.3 确 定 r
时应采用的作用效应组合为:恒+活(办公楼、住宅)、恒+风、恒十雪。
5.1.4 确 定rk
时应采用作用效应比值(可变作用效应标准值与永久效应标准值的比值)p
为:0.25、0.5、 1.5、2、2.5、3。
5.1.5 确 定 rk
时应考虑优化原则,使按分项系数表达式设计的规格材强度及齿板连接承载力的可靠
度指标β与目标可靠指标[β]具有最佳一致性。规格材及齿板连接第 i
种受力状态的分项系数应按式
(8)确定:
style="width:1.82664in;height:1.2199in" />
…………………………
(8)
GB/T 34744—2017
式中:
R— 第 i 种规格材强度及齿板连接承载力在第j 种作用效应比值p;
下的抗力标准值,应根据
目标可靠指标并宜采用JC 法确定;
S,—— 与 p; 对应的第j 种作用效应。
5.1.6 确 定r 时,作用分项系数 ra 和 ro
的取值以及规格材强度目标可靠指标应符合GB 50068 的要
求。齿板连接承载力可靠指标应不低于4.2。
5.1.7 确 定 rm
时,各工况承载能力极限状态计算可靠指标均不应低于目标可靠指标。
5.2.1 性能不定性参数 km 的统计参数
5.2.1.1 确定规格材强度不定性参数km
的统计参数时,应考虑长期荷载的影响。长期荷载影响系数 ki
的统计参数取值见表4。
表 4 长期荷载影响系数k, 的统计参数
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为长期荷载系数k₁ 的均值;Cv.k 为 k₁ 的变异系数。
5.2.1.2 确定齿板连接板齿承载力不定性参数 km
的统计参数时,受恒载为主的齿板连接板齿承载力
应考虑长期荷载影响。长期荷载影响系数k 的统计参数取值见表4。
5.2.1.3 规格材强度及齿板连接承载力不定性参数km
的统计参数应按式(9)和式(10)确定:
Mkm=Hk₁ · μk₀ (9)
Cvm=√C+C, (10)
式中:
μ 、C — 规格材强度及齿板连接承载力标准值试件材料性能不定性参数k;
的均值、变异系
数。按第4章相关规定确定。
μ。、 Cvk。—
反映规格材构件强度及齿板连接承载力与其标准值试件材料性能差异的不定性参
数 k。的均值、变异系数。
5.2.1.4
规格材强度的不定性参数k。的均值、变异系数应按式(11)和式(12)确定:
Mk₀=Mhi (11)
Cvk=Cyh (12)
5.2.1.5 受恒载为主的齿板连接板齿承载力的不定性参数
k。 的均值、变异系数应按式(13)和式(14)
确定:
Mk₀=Hk₁ (13)
Cv.k₀=C, (14)
其他受力状况齿板连接承载力的不定性参数k。的均值取1.0,变异系数取0。
5.2.2.1 规格材构件截面几何参数不定性参数kA
的统计参数见表5。
GB/T 34744—2017
表 5 规格材 k、统计参数
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5.2.2.2 国产齿板几何参数不定性参数kʌ
的统计参数见表6。
表 6 国产齿板 k、统计参数
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5.2.3.1
规格材强度计算模式不定性参数k。的统计参数见表7。
表 7 规格材k。统计参数
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5.2.3.2
齿板连接承载力计算模式不定性参数k。的统计参数见表8。
表 8 齿板连接 k, 统计参数
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