GB-T37745-2019木结构剪力墙静载和低周反复水平加载试验方法

木结构剪力墙静载和低周反复水平加载试验方法国家市场监督管理总局中国国家标准化管理委员会I Ⅲ 12规范性引用文件 1 14试件 25试验设备 26测试方法 47测试结果 78测试报告 7附录A(资料性附录)本标准与ISO21581:2010相比的结构变化情况 9附录B(资料性附录)本标准与ISO21581:2010的技术性差异及其原因 附录C(资料性附录)木结构剪力墙静载和低周反复水平加载试验记录表 附录D(资料性附录)测试方法的补充说明 附录E(资料性附录)剪力墙试件性能计算、荷载-位移曲线和表格格式范例 Ⅲ本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。本标准使用重新起草法修改采用ISO21581:2010《木结构剪力墙静载和低周反复水平加载试验本标准与ISO21581:2010相比在结构上有较多调整，附录A中列出了本标准与ISO21581:2010的章条编号对照一览表。本标准与ISO21581:2010相比存在技术性差异，附录B中给出了相应技术性差异及其原因的一览表。本标准还做了下列编辑性修改：——增加了资料性附录C,提供了木结构剪力墙静载和低周反复水平加载试验记录表；——修改了标准名称。本标准由国家林业和草原局提出。本标准由全国木材标准化技术委员会(SAC/TC41)归口。天绿色建筑科技有限公司、苏州香山工坊建设投资发展有限公司、福建省漳平木村林产有限公司、东莞华科东尼仪器有限公司。1木结构剪力墙静载和低周反复水平加载试验方法本标准规定了木结构剪力墙静载和低周反复水平加载试验方法的术语、定义和符号、试件、试验设本标准适用于测定水平作用下木结构剪力墙系统的静载和低周反复荷载下抗侧性能，包括破坏模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木材物理力学试验方法总则(GB/T1928—2009,ISO3129:1975,NEQ)GB/T1931木材含水率测定方法(GB/T1931—2009,ISO3130:1975,MOD)GB/T1933木材密度测定方法(GB/T1933—2009,ISO3131:1975,MOD)GB/T17657人造板及饰面人造板理化性能试验方法下列术语和定义适用于本文件。面层用木基结构板材或石膏板、墙骨柱用规格材构成的用以承受竖向和水平作用的墙体。木基结构板材或石膏板作为木结构剪力墙的覆面板材。木基结构板材wood-basedstruct抗拔紧固件hold-downconnector采用钢构件和螺栓连接固定木结构剪力墙端部墙骨柱和地基梁，有效抵抗上拔力，安装于木结构剪通长锚固螺杆tie-downrod贯穿木结构剪力墙试件顶梁和底梁，采用螺栓连接固定于实验设备加载梁和地基梁的通长螺杆，安2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。滞回曲线上同向(拉向或压向)各次加载的荷载极值点依次相连得到的包络曲线。下列符号适用于本文件。F施加的水平侧向荷载，单位为牛顿(N)最大水平侧向荷载，单位为牛顿(N)最大水平侧向荷载预测值，单位为牛顿(N)F√HKl剪力墙试件极限水平位移，单位为毫米(mm)剪力墙试件实际水平位移，单位为毫米(mm)4试件4.1试验环境剪力墙试件应进行环境调节，即环境温度(20±2)℃,相对湿度(65±3)%以内。测试时实验室应保持上述环境条件。如果使用其他环境条件时，应在报告中注明。剪力墙试件抗侧性能测试完成之后，应对剪力墙试件关键部位的木材和木基结构板材的密度、含水率进行测试。木材参照GB/T1928、GB/T1931、GB/T1933进行测试，木基结构板材参照GB/T17657进行测试。测试结果计入表C.1的试验记录表中。剪力墙试件的尺寸(如高度和长度)、配置(如开口情况)和安装细节(如试件安装完成后到开始测试之间的空置时间、安装公差等)应能代表实际使用情况。使用覆面板材(木基结构板材或石膏板等)的剪力墙试件，其板材尺寸应具有代表性。由剪力墙单元连接而成的剪力墙试件，测试试件应考虑这些连接部分的连接方式。5试验设备5.1一般规定a)方法I:边界条件的设计应能使系统主要产生剪切变形、并保证系统达b)方法Ⅱ:边界条件的设计应能使系统主要产生剪力墙试件摇摆(剪力墙试件的刚体转动)或剪测试设备(见图1)应该能满足方法I和Ⅱ中提到的边界条件，参见D.1。a)端部约束示例b)通长锚固螺杆示例c)组合压缩荷载示例d)组合拉伸荷载示例说明：测试设备应能够以±1%F和±1%l。或更高的精度进行水平加载并连续地记录荷载和位移。当水平侧向荷载F与竖向荷载F、同时施加时，测试设备应能分别控制水平侧向荷载和竖向荷载，并建议考虑摩擦阻力。竖向荷载的施加方法参见D.2。34竖向荷载不宜产生水平分力，当施加竖向荷载时，应在试验和数据处理中考虑其水平分力的影响。在方法I中，剪力墙试件的最大剪切能力通过施加足够的竖向荷载和充分的竖向约束(如抗拔紧固件)或通长锚固螺杆(在低周反复测试中置于剪力墙试件的上下两端)实现。当使用抗拔紧固件时，应首先能有效抵抗上拔力，同时应能确定抗拔紧固件施加给剪力墙的附加方法I的目标是使剪力墙试件本身产生剪切破坏。因此设计剪力墙试件时应考虑不使剪力墙产生压溃和屈曲破坏。在不需要单独考虑水平或垂直加载时，建议在剪力墙试件的顶部使用抗拔紧固件。在方法Ⅱ中，剪力墙试件应按实际工程中有代表性的边界条件(如锚固、抗拔紧固件细节)和竖向(压缩和拉伸)荷载情况进行测试。测量点A应该尽量接近剪力墙试件的顶部。5.2测试框架和加载梁的平台测试框架平台应该为测试试件提供一个相对坚固的水平基础，从而可以忽略水平基础的变形。为测量剪力墙试件变形提供刚性基准(独立于测试框架)。加载梁应牢固地固定在剪力墙试件的上部以保证水平侧向荷载均匀分布。施加荷载的作动器应固定在加载梁上，且不应限制剪力墙试件的向上运动。加载梁的断面尺寸和位置应允许覆面板材在测试根据预期的最终用途，选择使用刚性或柔性加载梁。在方法I中，应使用刚性加载梁。在方法Ⅱ5.3剪力墙试件的安装剪力墙试件应根据结构的实际使用情况，用地脚螺栓或其他连接件安装在测试框架的底部。在方法I中，地脚螺栓和竖向约束(抗拔紧固件)的设计应能允许剪力墙试件因剪切而破坏。应通过加载梁提供防倾覆约束，从而使得剪力墙试件的顶部只产生面内变形。6测试方法6.1静载(单调)测试水平侧向荷载F应如图1所示施加，并根据位移计A的读数稳定持续地施加荷载。当加载或卸载值小于或等于0.4Fmx时，加载速率应是(0.0008H±0.0002H)mm/min。荷载大于0.4Fmx时，加载速率应能使试件在5min～30min内达到极限位移。施加水平侧向荷载的荷载-时间曲线见图2。荷载-变形曲线见图3。5说明：a——稳定加载周期；b——刚度加载周期；c——强度测试。剪力墙试件的位移应在点A、B、C、D(如图1)处观察。变形l为点A的位移减去点B的位移。点C和点D的位移应单独计入报告。静载测试的极限位移的平均值应按图4中l。的定义来确定。说明：6说明：X——位移l;2——破坏点位移；a——lu(例a),破坏点的位移；极限位移定义：Fm对应下列三种情况中的任何一个，包括：破坏点的位移(例a),或最大荷载点后0.8Fmm时的位移(例b),或H/15的位移(例c),并以上述三种情况中最先出现的情况为准。图4不同破坏情况下的极限位移确定方法低周反复位移测试程序应能给出：a)能充分说明剪力墙试件弹性和非弹性周期特性的数据；b)地震作用于剪力墙试件上的代表性需求。图5中给出的低周反复位移程序应在1min～30min内达到极限位移。低周反复加载的幅度是在静载(单调)测试中获得的极限位移l。的平均值的函数(在适用情况下)。表1用极限位移乘以相应百分比后的幅度表示加载幅度。也可采用满足上述原则且能达到测试目标的低周反复位移程序(如以速度或频率为基础)。71121314151637383933320%l。的增量在满足6.2的前提下，根据剪力墙试件刚度和记测系统的精度，可以省略或重复(也可增加)某些初始加载步骤(1.25%l～10%l)。B.4中明确了可以更改标准低周反复位移程序的情况。7.1滞回数据应绘制并储存每个测试剪力墙试件的全部滞回数据(荷载-位移)。在处理原始数据时应包含时间、第一，第二和第三骨架曲线应为每个滞回曲线上最大荷载点的连线。最初五个循环往复周期的最大荷载及其相应位移均应绘制于所有的骨架曲线。示例见图E.1。低周反复测试时，三根骨架曲线各自正反两个方向上的最大荷载和极限位移(见图3的定义)应以表格形式计入报告。示例见表E.1和表E.2。8测试报告2)木材和木基结构板材的密度、含水率；3)钢材和连接件的尺寸和等级；4)剪力墙试件取样及环境调节；b)安装细节的描述(例如安装完成到开始测试的耗时);8d)说明各测试组及相应试件个数的清单；g)实际测试方法与本标准规定方法的偏差说明；h)数据采集过程中采样速度的报告；9(资料性附录)本标准与ISO21581:2010相比在结构上有较多调整，具体章条编号对照情况见表A.1。本标准章条编号对应的ISO标准章条编号3附录B 附录C (资料性附录)表B.1给出了本标准与ISO21581:2010的技术性差异及其原因。本标准章条编号技术性差异原因1将ISO21581:2010中1的a)和b)移至5.1中这两段内容属于试验设备的要求，是第5章条的内容1增加了本标准测定的具体测试项目该内容是对本标准抗侧性能具体指标的规定2关于规范性引用文件，本标准做了具有技术性差异的调整，调整的情况集中反映在第2章“规范——用GB/T1928代替了ISO554(见4.2);——用GB/T1933代替了ISO3131(见4.2);——增加引用了GB/T1931(见4.2);——增加引用了GB/T17657(见4.2)引用GB/T1928和GB/T1933,便于标准使用者使用中文规定及测试方法；采用容的确定与我国标准的协调一致性增加了“术语和定义”章节对本标准中的术语和定义进行规定，增加本标准可操作性增加了Fma.em和la的符号定义这两个定义便于使用者明确使用环境删除ISO21581:2010中剪力墙单元之间连接件的测试本标准测试方法将剪力墙作为一个整体进行规定的测试，不单独对连接节点进行测试删除ISO21581:2010中对重复试件数量的要求剪力墙试件制造及测试成本均较高，且属于破坏性试验，本标准仅规定测试方法，具体重复试件数量由标准使用者根据工程要求确定删除ISO21581:2010中对加载梁刚度和质量的测试要求测试中需要根据剪力墙的种类、强度和刚度确定应使用的加载梁，无法进行详细的规定8增加a)中的2)木材和木基结构板材对剪力墙结构受力性能及耐久性能具有较大影响8增加j)由于试验的特殊性，剪力墙试件加工和测试均具有较大难度，所以要求对所有试件及测试过程进行照片记录表B.1(续)本标准章条编号技术性差异原因将ISO21581:2010中的附录A中的A.1、A.2、A.3和A.4移至本标准附录D中的D.2、D.1、D.3和D.4将测试方法的补充说明单独作为一个资料性附录删除ISO21581:2010附录A中的A.5本标准测试方法未涉及与其他标准的对比分析将ISO21581:2010中的附录A中的A.6和A.7移至本标准附录E中的E.1和E.2将剪力墙试件性能计算、荷载位移曲线和表格格式范例单独作为一个资料性附录(资料性附录)木结构剪力墙静载和低周反复水平加载试验记录表试样编号木材木基结构板材树种产地等级密度含水率产地/品牌等级密度含水率钢材和连接件剪力墙试样安装细节描述及剪力墙试件照片等级尺寸取样及环境调节说明开口等配置说明尺寸说明试验设备及测试仪器安装说明及照片低周反复位移程序列表描述滞回曲线列表骨架曲线列表最大荷载极限位移破坏模式测试完成后剪力墙试件破坏照片(资料性附录)测试方法的补充说明D.1边界条件在剪力墙试件高宽比、配置情况、加载梁的连续性及剪力墙试件加载过程中的非连续性等不同条件下，地脚螺栓的紧固程度和加载梁的刚度等边界条件都会对结果有影响。在方法I中，应选择能使剪力墙试件达到最大剪切能力的边界条件。在方法Ⅱ中，边界条件应可以模仿真实的工程条D.2施加竖向荷载本标准允许水平侧向荷载测试时施加竖向的压力或拉力。竖向压载因抵抗侧向荷载产生倾覆力矩，同时压缩也可能导致屈曲或垂直于木材纹理的压缩破坏，特别是在剪力墙试件的端部。可按下述三种方案施加竖向荷载：a)先施加竖向压荷载，然后施加恒载和静载或周期水平侧向荷载(地震荷载或风荷载)。b)先施加竖向拉荷载，然后施加恒载和水平侧向静载(风荷载)。c)同时施加竖向拉荷载和水平侧向静载，竖向拉荷载与水平侧向荷载的比例大小应能模拟风荷载的实际情况。D.3周期测试程序的基本原理a)本标准提供一种低周反复测试方法以确定被测剪力墙试件的骨架曲线。该方法采用低周反复位移程序进行测试，使被测剪力墙试件产生与在地震作用下相似的破坏模式和能耗。这个方法不依赖于屈服位移。然而，根据给定的定义，我们可以用静态(单调的)和低周反复程序的测试结果来确定屈服位移。b)这个方法在弹性和非弹性范围内均可产生可靠的数据。在弹性范围内，每个位移水平(1.25%,2.5%,5%,7.5%和10%的极限位移)只加载一个周期。在非弹性范围内，这个方法产生三个包络线，均匀分布在位移轴上。这些骨架曲线可用于确定强度的损失以及延性和屈服位移的损失和降低。c)低周反复测试需在几分钟内完成，因为地震时间一般不会超过1min。本标准允许低周反复测试在1min～30min之内进行。下限的1min是用来避免对被测试件产生动力学上的影响。上限的30min是一种低速率的测试方法，主要是为了使测试方法可以适用于高速位移加载受限的仪器设备上。本标准适用于基于速度或频率的测试协议。D.4本标准位移程序的修正在下述情况下应修正本标准位移计划：a)剪力墙试件在两个方向的性能表现出很大的差异时，两个方向都需要进行静载(单调的)测试。两个方向的低周反复位移测试程序，应分别根据静载(单调的)测试中取得的各自极限位移来确定。b)若剪力墙试件在最初的五步加载中表现出了非弹性性质，则：1)可以增加新的加载步骤，使弹性范围内至少有三步加载的数据，以保证弹性范围内数据的2)第一步加载即超出弹性范围时，加载应重复三次用以产生三个骨架曲线。c)因第一步和第二步的加载幅度过小而导致无法进行准确加载时，最初的两步加载可以取消。d)研究特定地震效应时。如在研究近断层地震、特定场地震效应或多次地震的累积破坏时，某些其他的周期位移程序可能更适合[如由美国大学地震工程研究协会(CUREE)开发的用于加利