安全验证
: 4?.3  强度设【计指标和变》形值 【。 4.3.1】。 , 本条?为强制性条文本标】准和原规范一—样,只保留荷载分项系】。数而将抗力分—。项系数隐《含,在强度设计值内因】此本:章所给出《的木材强度设计值】。应等于木材》的强度标准值除【以抗:力分项系数但—对不同树种的木【材尚需按本》标准所划分的强度等!级并:参照长期工程实践】经验进行合理—的归类故实》际,给出的木材强度【设计值是经过调【整后的与直接按上述!方法算得的数值略有!不同:现将:本标准在木材分【级及其设计指—标的确定上》所作的考虑扼要【介绍如下 —     1!  木材的强度设计!值 【    主要考【虑下列几点 !     —    1)—原规范的《考虑是应使归入每】一强度等《级的树种木材其【各项受力性质的可靠!指标β等于或接近于!本标准采用的目标】可靠:性指:标β0所谓“—接近”?含义是指该》树种木材的可靠性】指标β应满》足下列?界限值的要求 】 β0-0.!25≤?β≤β0+》0.:25   》    (1) !   — ,    《 统一标准取消【了,不超:过±0.25—。的规定取β≥β【。0 — , ,       【2)对自然缺陷【。较多的树种木材【如落叶松、云南松和!。。。马,尾松等?。不能单纯按其可靠性!指,标进行分级》。需根据主要使用【地区的意《见进行?调整以使《。其设计指标》的,取值:与工:程实:践经验相符 】   》     》 ,3)对同一树种有】多个:产地试验数据的情】况其设计指标—的确定系《采用加权平均—值,作为该树种的代表】值其“权”》数按每个产》地,的木材蓄积》量确定 】    《 根据上述原则确】定的强?度设计值可在材料】总用量基本不变的前!提下使木构件—可靠指标的一—致性:得到显?著改善 — :。     》2  木材》的弹性模《量  】   “原》2,003版《规范”通《过调查研究曾总结】了下列?。情,况 ?   —      1)1!78种国产木材的】试验数据表明木材的!E值不仅与树种有】关而且差异之大不】容忽:视以东北落》叶松与杨木为—例前者高达1—2800《N/mm2而后者】仅为7?500N/mm2】   】      2)】英、美、澳、北欧】等国的设《计规范对于木—材的E值均按—不同树种分》别给出 】。      —。。   ?3)我国南方地【。。区,从长期使用原木檩】条,的观察中《发现其?实际挠度比方木【和半圆木为小原【建筑工?程部建筑科》学研究院的试验数】。据和湖南省》建筑设计院的实测】结果证实了这一观察!。结果初步分析认为是!由,于原木?的纤维基本完—整在相同的》。受力条件下其变形较!小的缘故《 》        】 4)原建筑工程】部建筑科学研究院】对1:0根木梁在荷载作用!下其木材含水率【由饱和变《至气干状《态所作的《挠度实测表明—湿材构件《因其初始含》水率高、弹性模【量低而增大的变形部!分在木材干》。燥,后不能得到》恢复因此在确定使】用湿材作构件的【弹性模量时应—。考虑含水率的影响才!。能保证木构》件,在使用中的正常工作!。这,一结论已《。为四:川、云?南、新疆等地—的调查数据所—证实 《     根!据以上情况》对弹性模《量的取值仍按原【规范作了《如下规定 》。 :  《    《  : ,1)区别树种确定】其设计值;》 《   《。      2【)原木的弹性模量允!许比方木提高1【5%; 】       【  3)考虑—到湿材的变形较【大其弹性模量宜比】正常取?值降低?10% !    本次—修订:时结:。合木:。结,构可靠度课》题,。的调:研,工作重新考核了上述!规定认为是符合【实际的因此》予,以保留但对木材弹性!模量的基本取值【则根:据受弯木构》。件在正常使》用,极限状态设计—条件下可靠度的【校准结果作了一些】调整表4.3—.,1-1中的弹性模量!设计值就是根—据调整结果给出的 !。 , ,   》  :3 : ,木材横纹承压设计】指标fc90 】 ?     木结构设!计规范?GBJ 5-73版!规范修订《组根据各地反映【按我国早期规范设】。计,的垫木和垫》板的尺寸偏小往往】在,使,用中出现变形过【大的迹象为此原规范!修,订,组曾在四川》、福建?、湖南、《广东、?新疆、云南等地进行!过调查实测其—结果基本《上,可,以归纳为两种情况一!是因设计不合理【所造:成的;?二是因使用湿材变】形增大所导致的【为了验证后一种情】况原西?南建:。筑,科,学研:究院曾以云南松和冷!杉做了6组试验其结!果表明湿材》。的横纹承《压变形不仅较大【而且不能随着木【材的干燥和强度的提!高而得?到,恢复 《。    【 基于以上结论对】前一种情《况采取了《给出合?理的:计算公式予以解决】见本标准式(7.】1.:8);对后一种情】。况根据试验结果和】四川、内蒙古、【云南等地的设—计,经验:取用一个降低系【数(0.9》)以考虑湿材对构】件变形的影响 !     4 ! 增加?了进口?材的树种《和设计指标 【     目!前我:国结构用木材主【要依靠?进口:按照进口木材—在工程上应用—的相关规定并由【原2:0,03版规范修订组根!据新的?资料按我国分级原则!进行了局部调整本】次修订时增加了日】本木:材树:种和设计指标以及进!口,北美地区目测分级】方木的强度指标【 : 4.3【.2  有关—本条的规《定,说明以下几点 】 :   《 , 1 ? 由于本《标准已考虑了干燥缺!陷对木材强度—的影响?。因,而本标准《。表4:.3.1《。-3所给出》的设计指标》除,横纹承压强度设计值!和弹性模量需按木】构件制作时的—。含水率予以区—别对待外其他—各项指标《对气:干材和湿材》。同样适用而不必【另乘其他折》减,系数但应指出的是】本,标准作出这一规【定还有?一个基?本,假设即湿材做的【构件能在结》构未受?到全部?设计荷载作》用之前就已达到气】干,状态对于这一假设】只要设计能满足结构!的通风要求是不难】实现的 《  —   2  —对,于截面短《边尺寸b≥》150?m,m方:木的受弯以及直【接使用原《木的受弯和顺纹受压!曾,根据有关《地区的实践》经验和当时》设计指标《。取值的基准作—出了其容许应力可】提高15《%,的规定“原20【03版?规范”修订时对强】度设计值的取—值改以目标》可靠指标为》依,据,其基准也作》了相应的变动根据】重新核算结》果b≥1《5,0mm的《。方木以?提高10%较—恰当: 4.】3.3  考—。虑到目前的》计算技术和计算【机(计算器)设备】的应用取《消了原条文中的木材!斜纹承压强度设【计值手工查值图 ! ?。 4:。.3.4《  本?条为强制性条文本】次修订?时根据?中国林业科学研究】。木材工业研究所提】。供,的数:据文件“国》产杉木与《落叶松规格材—强度:性,质”为依《据,首次确?定了国?。产规格材强度设计】。值国:产目测分级规—。格,材强度设计》值是采用按可靠【度,分析结果进行确定】本次主要《对国产杉木、—兴安岭落叶》松规格材的强度设计!指标进行了确定按】可靠度分析》的具体方法可见【本标准第4.3.7!条说明 】  :。   对于》国产树种的机械分级!规格:材,强度设?计指标本次修订【时缺少相关实—测数据因此仍—然保留2《00:3版规范的相关【规定 】4.3.6  本条!为强制性条文—本规:定仅适用于层—板组合不低于4【层的胶?合木 【     》。这次修订时对胶合木!构件的?强度设计值也按可】靠度分析结果进行】了确定胶合木的强度!标准值fk和强【度变异系《数δf是采》用国家标准胶合【木,结构技术规》范,。GB:/,T 50708-2!012(《以下简称胶规—)的相?关规定由于本标准】按,可靠度分析结—果确定的胶》合木各等级强度【设计值与胶规有【所不同因此》强度等?级用弯曲强》度设计值表示就产】。生了不协调如—胶,规中同等组合—TCT30等级的抗!弯强度设计值—本标准修正为—27.7《N/:mm2与《。30:。N/mm2不符【。合,虑到今后胶合木【的发展需要本标准】将胶合?。木各强度等级符【号修:改为按抗弯强度【标准值?表示如胶规中同【等组合TCT30现!改为:TCT4040【。为,该等级?的抗弯?强度标准值40N/!mm2 【 4.3.—7  根据》现行统一《标准的规《定,对进口木材的—强度设计值》按可靠度《分,析,结果重?新进行了修订— ,    】 1  《可靠度分析》。原则及方法 【。 《。    根据统【一标准规定的一般】工业与民用建筑【的木结构安全等级为!。二级其?结构构件承载力极】限状态的《可,靠,度指标β0值不【应低:于3:。.2(延性》破坏受弯和受—压)或?3.7(脆性破【坏受拉)在规定【的目标可靠》度β0?条,件下抗力分》项系数γR除了与变!。异系数δf有关外】还与荷?载组:合的种类及》。其荷载比率ρ—(活载?/恒载)《有关因此在可—靠度分析时对荷载组!合及荷载比率—采用平均或加—权平均的方》法,是不:能满足可靠度—。。。要求的因为这—样总有?部分荷载组合或荷】载比率的情况下【构件的实际可靠度将!低于目标可靠度β】0编制组结合本【次可靠度分析结果多!次研究?确定了进口木材强度!设计值可靠度分【析方法和设计—值计算?方法并按下列原则】进行 】 ,。      — 1)根据可靠度】。分析结果《确定材料《强度的变异系数δ】f与抗力分项—系,数γR之间的基准】。关系曲线“δf~】γR基准曲线—”适用于《所有结构木材强度】设计值?的,确定 《 ?       【。  2)“》δf:~γR基准曲—线”根?据可靠度计算—分析得到(图2)该!曲线是以《“恒载+住宅类楼面!荷载:”组合?中荷载比率(活/】恒)ρ=1.—5的曲线为基准线并!用于:。确,定木材的强度设计值!指标对于按》此,基准曲线《计,算时不满足可—。靠度要求的其他工】况和荷载比率采用强!度调整?系数进行调整以保】。证满足?可靠度的要》求  】    《 , , 3)根《据木材?出口:国提供其出口—的木材强度标准值】fk和强《度变异?系数δf并按—“δf~γR基准】曲线”确定》该,种,进口木材的抗力【分项:系数γR 】 : ,       4】),进口:木材的强度设计值】fd按下式计算确定!并,由本标准主编单【位对计算《结果:作,最终核定《 》 fd=fkK【Q3/γ《R   《    《  (2) 【    【 式中KQ3一【一荷载持续时间对】木材:强度的影响系数【取0.72 【。 《  【   2 》 功能函数和基【本参数 【     —可靠度分析》中采:用,一阶二?次矩的方法编程计算!功能:函数和计算统计参】数的确?定如下 》 ,   》  :    1》)功:能函数      ! ,。。  【  【。   式《。中R构?件抗力随机变量; ! , 《  :   ? ,    fk—。强度标准值5%【分位值;fd—=fkKQ》3,/γR? 《    》 ,     》 γR?抗力:分项系数;》 ?。 ,   《。   ?     γ—G永久荷《。。载分项系数;— , ,     】    《  γQ可变荷【载分项系数; 】   —。   ?    《 ψc荷载》组合系数《;   !      —  载持续时间影】响系数均值取0.】72; —   》     》 ,  ρ可变荷—载,标准值与《永久荷载标准值的比!率(Qk/Gk)】。;   ! ,。    《 ,。  d永久荷载【。真实值与《标准值的比率G/G!k随机变《。量; 【   ?        q!可变荷?载真实值与标准值的!。比率Q/Qk随机】变量 》 :     构件【抗力:R按下式计》。算 R=!KQ3K《AKPf    】    (5) !     式!中f构件材料—强度随机变量; 】 》       【   KQ3荷载】持续时间影》。响系数随机变量; ! :   》       【 KA构件几何特】征不:定性影响系数随机】变量;? 》        】  : K:P计算?模式:误差影?响,系数随?机变量 【 ,        】 2)可《靠度分?析计:算参数 》     】。    《① :荷载统计参数—按表5确定》 !   》   ?   ?。② 构件抗力统【计参数?假设构件的抗力【和材料?强度均服《从对数正《态,分布构件抗》力,影,响参数按表6—确定 — 【  :       【③, 可变荷载与恒荷载!的比值ρ考虑—到我国现代木—结构建筑的》应用范围较》。广因此本次可靠度分!析时P=Qk/Gk!的取值为0、0.】2、0.3、0.】5、1.0》、1.5、2.【。0、3.0、4.】0 【        】。④ :荷载组合根》据木结构建筑的【适用范围考》虑按单一《恒载、恒载+—办公楼面《荷载组?合、恒载+住宅楼】面,荷载组?合、:恒载+雪《荷载组合、恒—。载+风荷载组合等】进行可?。靠度分析 】     —3  本标准进【口木材力《学性能的确定 【 《     对于进】口木材的强》度标准值fk—和强度变异系数δ】f的具体《数据是由《木材:出口国或《地区提交给本标【准编制组同时—提交了相关》的背景资料提—交的数据是木材出口!国或地区根据—各自的实验》数据考虑到实验方法!和实:验条:件等不同对强—度标准值和变异系】数的影响经》过适当微调后—确定的? , 》    4  国】产木材力学性—能的确定 】     在本】次修:订中:根据中国林业科【学研究院木材工业】研究所?提供的规格材—足尺试验的测试数据!。按可靠度分》析结果确定了国产】杉木、兴《安岭落叶松规格材的!强度设计指标首次增!加了国产《规格材的设计指标】能,够积极?推进国产规格材或】锯材在木结构工【程建设中《的应用 】 4.3《.10  》在对进口木材强度】设计值按可靠度分析!时最终采用的“δ】f~:γ,R基准曲《线”:是恒载+住》宅楼面荷载组合【下ρ=1《.5为基本》条件在这种》情况下?存在以下情况 【    】 1  对》于恒载+住宅楼面荷!载、恒载+》办公楼面荷载ρ<1!.0时均偏于—不安全?需要:对强度设计值按公式!(4.3.》10:)进行调整》。 :。     2!  “?δf~γR基准曲线!”与恒载+雪荷载】、ρ=1.0—相比较γR住/γ】R雪=0.8(平】均)即不安》全-20《%若ρ>1.0【更不利与恒载—+风:荷载:、ρ=1.0—相比较γ《R住/?γR风=0.83(!平均)即《不安全?-17%《而ρ>?1.0时更不利【因此为了简化恒载】与风或雪荷载组合(!当有多种可变荷【载与:恒荷载组合情—。况风:荷载或雪荷载作SQ!1k)时强》度设计值《。降低17%》即风荷载或雪荷【载,起控制作用》时强度设计值应【乘以0.83—的调整系数由于风】荷载为短期荷载作用!。这时强度设》计值可以适当提高】10%?;因此?。最终风荷载》起控制作《用时:强度设?。计值调整系数—为0.83×1【.10 =0—.9:1 《。。  《  : 屋面活荷载(或】其他:活荷载)《与雪:荷载:的作:用效应比值应按【下列方法判断 】 ?       【  :1)荷载比率ρ<】1.0时《当(Qk《为活:荷,。载标准值;Q—sk为?雪,。荷载标准值》。;Gk为恒荷—载标准值)》则雪荷载不起控【制作:用否则应按雪荷载】作用情况进》行计算 —   》      —2,)荷载比率ρ—≥,1.0时当则雪荷】。载不起控制》作,用,否则按?雪荷载作用情况【进,行计算 》。 : ,   ?  一般《。情况下?对于不上《人屋面的雪荷—载标准?值Q:sk≤?0.:34kN/m2时】雪荷载不起控制【作用对于《上人屋面的雪荷载标!准值Qsk≤1.】4kN?/m2时雪荷—载,不起控制作》用 — 4.3.11 】 由于?在实际使《。用中不断《有新型的木》质结:构材或结构构件被】研制:或生产?为了推广应》用这些新材》料、:新构件特对其—强度值确定方法作出!了规定?本条规定《主要:是,针对专业加工企业经!过标准化、规模化】生产的?新材料或新构件【在保证安全可—靠的:情况下使其定型合】格一批就可在—工,程中应用《一批并可《随着试验《数据不?断累积使新》材料、新构件—的各:。。种力学性能不断完善! 4.3!.15  在木屋盖!结构中木《檩条挠度《偏大一直是使用单位!。经常反映的问题【之一:早期的研《究多认为是我国规】。范对木材《弹性模量设计取值】不合理所《。致为此在实测—和试验基础上对【木材弹性《模量设计值》作了较全面的修【订以前修订时借助】于概率法对》GBJ 5-88】按,正常使用《极限状态设计的可】靠指标进行校准校】准,。是在下列工作—基础上?进行的 】   ?  1 《 用广?义,的结构构件》抗力R?和综合荷《载效应S这两个【相互独立的综合随机!。变量对影《响正常使用极限状】。态的各变量进行归纳! 》。  :   2  假定】R、S均服从对数】正态分布 【  《  : ,校准采?。用了下?。列,简,化公式 》 , 】    《  : ,  1)《。K为正常使用极限】状,态下构?。件的安全系数“【原1988版规范】”规定的允许挠【度,值(如檩条为L/2!。00)实《际上:是设计时的容许值】并非正常使用极限状!态,的极限值调查表【明当L>3》.3m?。的檩:。条,、搁:栅和吊?顶梁其?挠度达L/1—50时(《对L<3.3m的】檩条为L/》120时《)便不能正常使用】故可将L/150】视,。为挠度?极限值而L/1【50和L《/200之差即【为正常使用极限【状态的安《全裕度?或,可,认为:挠度极限值》与挠度限值之比为】正常使?用极限状态》。下,的安全系数各种受】弯构件的β值见表】。7,。 【     !。    2)R【R,为广义构《件抗力R的平均值μ!R与其标准》值RK之比》即,RR=μR/—R,K,δR为R的【变异系数 》 ? :    弹性模量】的标准值虽是—用小试件弹》性模量值为代表但】实际上构件弹性模】量与小试件弹性模量!有下列不同小试件弹!性模量以短期荷【载作用下、》高跨:比较大的、无疵清】材小试件进行试验】得来的而《构件则承受》。长期荷载、高跨【。比较小且含有木材天!然缺陷以及由—于施工制作的误差】其截面惯《。矩也有较大》。的变异这《些因素均使构—件广义抗力》。不同于用小试件弹性!模量确定的标准【抗力通过试》。验研究和大量—调查计算所确定的】。各,种受弯构《件的:R,R和δR列于表【8   !  : ,   3)RS为】综合荷载效应—S,。的平均值μS与其标!准,值SK之比即RS=!。μS/SK,δS】为S的变异系数根据!表4.3.》15的数据和不【同的恒、活荷载【。比值算得的》RS、δ《S见:表8 ?    】 从表8的校准【结果可知 【     【    1)跨【度L:≤3.3m的—檩条和搁栅》的可靠指标符合统】一标:准的要求 【     【    2)吊顶】梁的可靠指标较高】这,也是合适的因为吊】顶梁是以恒荷载【为主的构《件应有?较高的可靠》指标 —        !。 3)跨度L—>3.3m的檩【。。。条的:可,靠指标显著偏低究其!原因主要是相应【的挠度容许值定得偏!大 ? ,   》  显而《易,见对于檩条挠度偏】大的问题以采取局部!修订受弯《构 《 : 件控制值的—办法:。解,决最为合理、—有效因此将檩—条挠度限值的规定分!为两档?一,档,(L≤3.3m【)为L/200【;另一档(L>3】.3m)为L/【2,。50 【 ,    根》据挠:度限值计算得到【跨度L?。>3.3m的檩条】的可靠指《标β=1.55【较好地满足了—统一标准《的要求 —    — 墙骨?。柱,的挠度限值规—定是防?止墙骨?柱按两端铰接—的受压构件、压弯构!件计算时《弯曲变形《过大对?覆面材料产生不【利的影响 【 4.3—.1:6  受压构—件长:细比限值的规定【主要:。。是为了从构造上【采取措施以避免单】纯依:靠计算取值》过大而?造成:刚度:不足对于这个—限值在这几年发布】的国外标准中一般规!定都比较《宽例如美国标准【为173(》L0/h≤50【);北欧五国—和ISO的》标准:均为1?70(次要构件【为20?0)由于我国尚缺】乏这方面的实—。践经验有待今后做】工作后再考虑 ! 4.》3.1?7  我国》20世纪50年代】的规范曾《参照苏联的规定将】原,木直径变化》率取为每米》10mm但》由,于没有明确标注原木!直,径时以大头还是小头!。为准以致《在执:行中出现过》一些争议以》前修订规范通过调】。查实:测了解到我国常用】树种的原木其—。。直径变?化率大致《在每米9mm~【10:m,m之间且习惯上多】以小头?为准来标注》原木的直径因此在】明确以小头为准的】同时规定了原—木直径变化率可按】每米9m《。m采:用,这样确定的设计截面!的,直径一般《偏于安全 》 , ? 4.3.19【  当锯材和规格】材采用加压》。防腐处理时》。其强度设计值一般】不会:改变如果采》用刻痕的方法进行加!压防腐处理由于构】件截面受《到损伤因此》构件的强度有一【定的降低本条的强】度降:低系数值《参照美?国相关标准确—定 》 , ,    当采用加】压防腐处《理,的锯材和《规格材设计》木结构建筑时木构件!强度:验算和连接设—计应:符合本标《准第5章和第6章的!。相关规定 【 4.3.2】0  有关木结【。构中:的钢:材部分应按现行【国家标准钢》结构设?计标准GB —50017的规定采!用只有遇到特殊问题!时才由本标》准作出补充》规定 ? ,