高效准确地确定结构用集成材木梁抗弯刚度的方法技术

本发明专利技术公开了一种高效准确地确定结构用集成材木梁抗弯刚度的方法，能够能适用于不同质量等级、不同组合方式、不同尺寸规格的结构用集成材木梁抗弯刚度的测量；该方法基于平行轴定理，运用变换截面法对结构用集成材木梁进行变换，从而快速、准确的测量结构用集成材木梁抗弯刚度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及建筑材料工程
，尤其涉及一种高效准确的测定结构用集成材木梁抗弯刚度的方法。
技术介绍
随着国家可持续发展战略的实施及节能减排低碳政策的施行，工程木制材料(Engineered wood products)作为一种绿色建筑材料已越来越多地应用于建筑结构当中。结构用集成材的层积胶合工艺通过层积、组坯、加压等加工工序可将木材加工成任意尺寸规格的结构构件，可有效地分化木材内部的天然缺陷、降低木材力学性能的变异性，从而实现对木材资源的合理有效利用。结构用集成材木梁的抗弯刚度(EI)表征为梁体抵抗弯曲变形能力的大小，抗弯刚度与弯矩共同决定了梁体承载受弯时的挠度曲线分布。我国木结构设计规范明确了承载受弯木梁的挠度上限为L/250(L为梁体的净跨度)。目前，常用的结构用集成材木梁的抗弯刚度测定方法，通常参照结构用集成材国家标准GB/T26899-2011中的相关要求，来测定梁体承载受弯弹性范围内的上限载荷和下限载荷，并实时采集梁体跨中挠度及相对应的荷载，同时，还考虑加载速度，才能计算出结构用集成材木梁抗弯刚度。但是，由于木材的含水率对木材力学性能有较大影响，计算出的结构用集成材木梁抗弯刚度还需进行含水率修正。由此可见，现有技术的方案考虑因素较多，计算过程也较为繁琐。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高效准确地确定结构用集成材木梁抗弯刚度的方法，可以高效准确的测定结构用集成材木梁抗弯刚度。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种高效准确地确定结构用集成材木梁抗弯刚度的方法，该方法包括：获取集成材木梁梁体层板的层数，以及每层集成材木梁的弯曲弹性模量；以梁底一侧最外层层板的弯曲弹性模量E1为基底，计算其他每一层板弯曲弹性模量相对于E1的比商；基于变换截面法以及其他每一层板弯曲弹性模量相对于E1的比商对所述其他每一层板进行梁体截面的变换，经变换截面法变换后的梁体则作为全由弯曲弹性模量为E1的最外层层板所组成的均质变换截面结构用集成材木梁；计算该均质变换截面结构用集成材木梁的中性轴，进而获得该均质变换截面结构用集成材木梁对中性轴的惯性矩；根据该均质变换截面结构用集成材木梁对中性轴的惯性矩与最外层层板的弯曲弹性模量E1计算该均质变换截面结构用集成材木梁的抗弯刚度。进一步的，所述基于变换截面法以及其他每一层板弯曲弹性模量相对于E1的比商对所述其他每一层板进行梁体截面的变换包括：集成材木梁梁体层板的层数为m，其他每一层板弯曲弹性模量相Ef对于E1的比商为nf，其中，f∈[2,m]；若nf＞1，则对第f层层板沿平行于中性层的方向扩展nf倍；若nf＜1，则对第f层层板沿平行于中性层的方向缩小nf倍。进一步的，所述计算该均质变换截面结构用集成材木梁的中性轴的公式为： y NA = Σ i = 1 m A i · y i Σ i = 1 m A i ; ]]>其中，m为集成材木梁梁体层板的层数，Ai为均质变换截面结构用集成材木梁中第i层层板的截面面积，yi为均质变换截面结构用集成材木梁中第i层层板平行形心轴的纵坐标。进一步的，计算均质变换截面结构用集成材木梁对中性轴的惯性矩的公式为： I t = Σ i = 1 m ( I i + A i · a i 2 ) ; ]]>ai＝|yNA-yi|；其中，Ii为均质变换截面结构用集成材木梁中第i层层板对其平行形心轴的惯性矩，ai为均质变换截面结构用集成材木梁中第i层层板平行形心轴与中性轴的间距。进一步的，所述根据该均质变换截面结构用集成材木梁对中性轴的惯性矩与最外层层板的弯曲弹性模量E1计算该均质变换截面结构用集成材木梁的抗弯刚度的公式为：W＝E1It；其中，W为均质变换截面结构用集成材木梁的抗弯刚度，It为均质变换截面结构用集成材木梁对中性轴的惯性矩。进一步的，该方法还包括：利用计算得到的该均质变换截面结构用集成材木梁的抗弯刚度W计算其许用扰度ω与许用转角θ，其计算公式如下： d 2 w dx 2 = M ( x ) W ; ]]> θ = dw dx = ∫ M ( x ) W dx + C ; ]]> ω = ∫ ∫ M ( x ) W dxdx + Cx + D ; ]]>其中，M(x)表示该均质变换截面结构用集成材木梁的极限弯矩，C与D均为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高效准确地确定结构用集成材木梁抗弯刚度的方法，其特征在于，该方法包括：获取集成材木梁梁体层板的层数，以及每层集成材木梁的弯曲弹性模量；以梁底一侧最外层层板的弯曲弹性模量E1为基底，计算其他每一层板弯曲弹性模量相对于E1的比商；基于变换截面法以及其他每一层板弯曲弹性模量相对于E1的比商对所述其他每一层板进行梁体截面的变换，经变换截面法变换后的梁体则作为全由弯曲弹性模量为E1的最外层层板所组成的均质变换截面结构用集成材木梁；计算该均质变换截面结构用集成材木梁的中性轴，进而获得该均质变换截面结构用集成材木梁对中性轴的惯性矩；根据该均质变换截面结构用集成材木梁对中性轴的惯性矩与最外层层板的弯曲弹性模量E1计算该均质变换截面结构用集成材木梁的抗弯刚度。

【技术特征摘要】
1.一种高效准确地确定结构用集成材木梁抗弯刚度的方法，其特征在于，该方法包
括：
获取集成材木梁梁体层板的层数，以及每层集成材木梁的弯曲弹性模量；
以梁底一侧最外层层板的弯曲弹性模量E1为基底，计算其他每一层板弯曲弹性模量
相对于E1的比商；
基于变换截面法以及其他每一层板弯曲弹性模量相对于E1的比商对所述其他每一层
板进行梁体截面的变换，经变换截面法变换后的梁体则作为全由弯曲弹性模量为E1的最
外层层板所组成的均质变换截面结构用集成材木梁；
计算该均质变换截面结构用集成材木梁的中性轴，进而获得该均质变换截面结构用
集成材木梁对中性轴的惯性矩；
根据该均质变换截面结构用集成材木梁对中性轴的惯性矩与最外层层板的弯曲弹性
模量E1计算该均质变换截面结构用集成材木梁的抗弯刚度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于变换截面法以及其他每一层
板弯曲弹性模量相对于E1的比商对所述其他每一层板进行梁体截面的变换包括：
集成材木梁梁体层板的层数为m，其他每一层板弯曲弹性模量相Ef对于E1的比商为
nf，其中，f∈[2,m]；
若nf＞1，则对第f层层板沿平行于中性层的方向扩展nf倍；若nf＜1，则对第f
层层板沿平行于中性层的方向缩小nf倍。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算该均质变换截面结构用集成
材木梁的中性轴的公式为：
y NA = Σ i = 1 m A i · y i Σ i = 1 m A i ; ]]>其中，m为集成材木梁梁体层板的层数，Ai为均质变换截面结构用集成材木梁中第i
层层板的截面面积，yi为均质变换截面结构用集成材木梁中第i层层板平行形心轴的纵坐
标。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，计算均质变换截面结构用集成材木梁
对中性轴的惯性矩的公式为：
...

【专利技术属性】
技术研发人员：申士杰，李杰，刘问，刘红光，赵立，
申请(专利权)人：北京林业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11