国产结构用规格材的抗拉强度设计值

【目的】提出国产结构用规格材抗拉强度设计值确定方法,以指导国产结构用规格材在木结构中的安全设计和合理应用,为今后相关规范的制修订提供参考。【方法】以国产兴安落叶松规格材为例,总结不同材质等级(Ⅰc、Ⅱc、Ⅲc和Ⅳc)规格材的足尺抗拉试验数据;采用最小二乘法确定不同拟合数据点下规格材抗拉强度的概率分布参数值,并基于非参数法确定规格材的抗拉强度标准值;结合可靠度理论分析方法,分析规格材在不同拟合数据点、概率分布、荷载组合类型和荷载比值下可靠度指标与抗力分项系数之间的相互关系。【结果】不同材质等级规格材的抗拉强度存在显著差异,其平均值表现为Ⅰc>Ⅲc>Ⅳc>Ⅱc,变异系数则表现为Ⅱc<Ⅰc<Ⅲc<Ⅳc;通过拟合结果比较,随着拟合数据点减少,正态分布(Normal)、两参数威布尔分布(2-P-Weibull)和对数正态分布(Lognormal)拟合的尾部概率分布开始趋于一致,且与实测尾部概率分布基本相同;通过可靠度分析结果比较,规格材抗拉强度采用Lognormal分布得到的可靠度指标最大,采用Normal分布得到的可靠度指标最小;随着拟合数据点减少,3种概率分布(Normal、Lognormal和2-P-Weibull)得到的可靠度指标开始趋于一致;在抗力分项系数相同的情况下,对于恒荷载+住宅楼面活荷载(D+R)、恒荷载+办公室楼面活荷载(D+O)组合类型,其可靠度指标随荷载比值增大呈递增趋势,但对于恒荷载+雪活荷载(D+S)、恒荷载+风活荷载(D+W)组合类型,其可靠度指标随荷载比值的增大基本不变化;结合我国目标可靠度要求,D+W或D+S荷载组合类型下的抗力分项系数最大,D+O荷载组合类型下的抗力分项系数最小。【结论】在确定国产结构用规格材的抗拉强度设计值时,建议其抗拉强度的概率分布选用对数正态分布模型且采用后25%的数据拟合点来确定模型参数值,荷载组合类型应选择恒荷载+住宅楼面活荷载且荷载比值为1.0。不同材质等级(Ⅰc、Ⅱc、Ⅲc和Ⅳc)国产兴安落叶松规格材抗拉强度设计值分别为9.0、6.8、5.6和2.9 MPa。

国产结构用规格材的抗弯强度可靠度分析和设计值

我国现行木结构设计规范中缺乏国产规格材的强度设计值取值方法,其强度设计值仅参照方木与原木的设计方法确定。强度设计值取决于木材树种,而与规格材的材质等级、尺寸规格无关。为了合理确定国产规格材的强度设计值,开展了不同等级（Ⅰc、Ⅱc、Ⅲc、Ⅳc）的国产东北落叶松（兴安）规格材的足尺抗弯强度试验研究,并基于一次二阶矩验算点法对其进行了可靠度分析。建议采用前25%抗弯强度数据拟合结果确定的平均值和标准差准确拟合抗弯强度的尾部概率分布,规格材几何尺寸的统计平均值和变异系数设置为1.00和0.05。基于可靠度分析,计算得到了东北落叶松（兴安）规格材在不同数据拟合、短期抗弯强度概率分布、荷载组合类型、荷载比值等条件下的可靠度指标与抗力分项系数之间的变化规律。结合GB 50068—2001《建筑结构设计可靠度统一标准》规定的目标可靠度要求,给出了适于工程应用的规格材受弯构件的抗力分项系数及其对应抗弯强度设计值。