1、 ICS 21.060.50 J 13 中 华 人 民 共 和 国 林 业 行 业 标 准 LY LY/T 3219 2020 木结构用自攻螺钉 Self-tapping screws for timber structures 2020-12-29 发布 2021-06-01 实施 国家林业局 发布 LY/T 3219 2020 2 前 言 本文件按照 GB/T1.1-2020标准化工作导则 第 1 部分：标准化文件的结构和起草规则的规 定起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。 本 文件 由全 国木材标准化技术委员会 结构用木材分技术委员会（
2、SAC/TC 41/SC 4）提出并归 口。 本 文件 起草单位 ：南京林业大学、中国林业科学院木材工业研究所、意大利 Rothoblaas公司、 上海美固汉得威五金有限公司、奥地利 knapp科纳普公司、上海檀筑实业有限公司、德国 Eurotec公 司、宽仕工业股份有限公司、苏州昆仑绿建木结构科技股份有限公司、安徽金色田园木结构制造 股份有限公司、北京工业大学、 南京木韵建筑设计有限公司 。 本 文件 主要起草人： 王志强、周海宾、龚迎春、姚悦、程堃、侯欣、刘艺肖、彭增鑫、林昭 围、倪竣、周德权、郑维、张颖璐、李宏敏、沈银澜、桂涛、张敬婷。 LY/T 3219 2020 3 木结构用自攻螺钉
3、 1 范围 本 文件 规定了木结构用自攻螺钉的术语和定义、分类、要求、试验方法、检验规则、包装、 运输及贮存。 本 文件 适用于在木结构建筑中使用的自攻螺钉，不适用于钻钢自攻螺钉。 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/T 90.1 紧固件 验收检查 GB 1237 紧固件标记方法 GB/T 3098.5-2016 紧固件机械性能 自攻螺钉 GB/T 4232 冷顶锻用不锈钢丝 GB/T 5267.1 紧固件 电镀层 GB 10623 金属力学性
4、能试验术语 GB/T 14210-93 墙板自攻螺钉 GB/T 14791 螺纹 术语 GB 27704 钢 钉 GB/T 28906 冷镦钢热轧盘条 JB/T 8928 钢铁制件机械镀锌 JB/T 9151.3 紧固件测试方法 尺寸与几何精度 自攻螺钉 LY/T 2059 木结构用钢钉 LY/T 2377 木质结构材料用销类连接件连接性能试验方法 3 术语和定义 GB/T 14791、 LY/T 2377、 GB/T 3098.5、 GB 10623界定的以及 下列术语和定义适用于本文件。 LY/T 3219 2020 4 3.1 木结构用自攻螺钉 self-tapping screws f
5、or timber structures 在木结构建筑中，用于木质覆板与木 质支撑构件之间、木质构件之间、木质构件与预钻孔连 接件连接上，依靠其外螺纹在被连接件上自行攻出内螺纹，产生啮合紧固作用的螺钉。 3.2 钉帽拉穿强度 head pull-through strength 自攻螺钉 钉帽拉穿 木质材料 的 强度。 3.3 抗拉强度 tensile strength 自攻螺钉轴向拉伸时所承受的抗拉强度。 4 符号 下列符号适用于本文件。 l 公称长度， mm lg 螺纹长度， mm d 公称直径， mm d1 螺纹底径， mm dh 钉帽直径， mm lp 钉拧入木构件深 度， mm f
6、tens 抗拉强度（ N/mm2） f h 钉帽拉穿强度 （ N/mm2） 5 分类 5.1 按螺纹形式通常分： a） 全螺纹； LY/T 3219 2020 5 b） 半螺纹； c） 多段螺纹。 l l g dh d1 d 全螺纹 dh l g l d1 d 半螺纹 l dh l g1 l g2 d1 d 多段螺纹 图 1 自攻螺钉螺纹分类 5.2 按头型通常分： a) 沉头； b) 双沉头； c) 喇叭头； d) 六角凸缘； e) 圆柱头； f) 盘头凸缘。 沉头 双沉头 喇叭头 六角凸缘 圆柱头 盘头凸缘 图 2 自攻螺钉头型分类 说明：根据供需双方协商，还存在其他自攻螺钉头型。 5.3
7、 按表面处理方法通常分： a) 电镀处理； LY/T 3219 2020 6 b) 机械镀 锌处理； c) 涂料表面涂装。 注：根据供需协商，还存在其他自攻螺钉表面处理方法。 6 要求 6.1 原材料 自攻螺钉原材料应采用冷镦、渗碳钢或不锈钢。 碳钢材质 原材料应符合 GB/T 28906 的规定 ， 不锈钢 材质 原材料应符合 GB/T 4232 的规定 ， 或使 用与之相当或 优于上述标准的其他材料。 6.2 尺寸及允许偏差 6.2.1 尺寸 6.2.1.1 公称直径 d 不宜小于 2.4 mm，不宜大于 24 mm。 6.2.1.2 螺纹底径 d1 不宜小于 0.6 倍的公称直径，不宜大
8、于 0.9 倍的公称直径。 6.2.1.3 螺纹长度 lg不宜小于 4 倍公称直径。 6.2.2 尺寸允许偏差 6.2.2.1 公称长度 l 偏差为 2.5%。 6.2.2.2 公称 直径 d 偏差 为 2.5%。 6.2.2.3 其他尺寸偏差为 5%。 6.3 表面质量 6.3.1 外观 外观应光洁，无显著伤痕或毛刺，无锈蚀。 LY/T 3219 2020 7 6.3.2 表面处理 6.3.2.1 自攻螺钉表面可采用电镀处理，或机械镀锌处理或涂料表面涂装，如需其他表面处理，应 由供需双方协商。 6.3.2.2 采用电镀处理 时， 电镀层表面应均匀有光泽，附着牢固，不应有起泡、脱落、黑点或漏镀
9、 等缺陷， 并应 符合 GB/T 5267.1 的规定。 6.3.2.3 采用机械镀锌处理 时， 镀层表面应无漏镀、无黑点、无起皮，均匀平滑，附着牢固；表面 应符合 JB/T 8928 的规定。经过机械镀锌处理的表面，只要锌层厚度不小于规定值，被镀表 面允许 存在发暗或浅灰色的色彩不均匀区域。 6.3.2.4 采用涂料进行表面涂装 时， 涂装层应覆盖均匀牢固，应无漏涂、无脱落 ；涂层应通过相应 的防腐蚀环境测试 。 6.4 机械性能 6.4.1 经过热处理的自攻螺钉芯部硬度不小于 270HV，表面硬度不小于 450HV。 6.4.2 弯曲角度应满足 （ 45/d0.7+10） 不折断 ，其中公
10、称直径 d 单位为 mm。 6.4.3 抗弯屈服强度平均值应符合 表 1 要求。 表 1 自攻螺钉抗弯屈服强度 自攻螺钉底径 (d1) mm 抗弯屈服强度 MPa 2.50 d1 3.60 918 3.60 d1 4.50 825 4.50 d1 6.45 732 6.45 d1 6.95 639 6.95 d1 8.75 552 8.75 d1 9.50 413 LY/T 3219 2020 8 6.4.4 经过热处理的自攻螺钉 抗拉强度最小为 600 MPa。 6.4.5 钉帽拉穿强度，拔出强度以及对应检测采用的木质材料密度（或范围）需公示。 7 试验方法 7.1 原材料、表面处理和净含量
11、检测 原材料、表面处理和净含量检测，按 GB 27704 进行。 7.2 尺寸和尺寸偏差 尺寸和尺寸偏差检 测，按 JB/T 9151.3 进行。 7.3 机械性能 7.3.1 弯曲角度性能检测 弯曲角度性能检测，按 GB/T 14210-93 中 5.2.3 进行。 7.3.2 破坏扭矩 破坏扭矩检测，按照 GB/T 3098.5-2016 中 6.2.2 进行。 7.3.3 拔出强度 7.3.3.1 自攻螺钉钉入木构件深度 lp 在 8d 和 20d 之间；但对于公称直径 d 小于或等于 2 mm 的自 攻螺钉， lp 至少为 12d 。试验示意图见图 3。 7.3.3.2 在木材径切面和
12、弦切面和结构用木质复合材正面和侧面测试拔出强度时，木构件宽度和厚 度至少为（ lp+5d），长度至少为 30d 。 7.3.3.3 在木构件端面测试拔出强度时，木构件宽度至少为 15d ，厚度至少为 10d ，长度至少为 （ 2lp+5d）。 图 3 拔出强度试验示意图 LY/T 3219 2020 9 7.3.3.4 在（ 9030） s 内，匀速加载拔出一个自攻螺钉，记录最大载荷 Fmax。按式（ 1）确定拔出 强度 wf ，计算结果保留 3 位有效数字。 maxw p Ff dl= （ 1） 式中： wf 试件拔出强度，单位为牛顿每平方毫米（ N/mm2）； maxF 最大荷载，单位为牛
13、顿（ N）； d 公称直径，单位为毫米（ mm）； lp 自攻螺钉拧入木构件深度，单位为毫米（ mm）。 7.3.4 抗弯 屈服强度 7.3.4.1 试验装置 在万能力学试验机上进行，精度 5 N，试验装置结构见图 4 所示，要求如下： a） 压头：钢制圆柱形压头，压头直径为 10 mm，与试验机压力传感器相联； b） 支座：钢制圆柱形支座，支座直径为 10 mm，根据试验自攻螺钉的直径不同，可调整两 支座间距离； c） 调整和记录：试验机可设定试验速度、记录试验载荷和记录压头位移。 LY/T 3219 2020 10 7.3.4.2 试验步骤 7.3.4.2.1 自攻螺钉抗弯屈服强度试验的支
14、座间距是 11.5 倍 螺纹底径 d1，取整到 1mm，最小支座间 距应为 25 mm. 7.3.4.2.2 自攻螺钉放置在支座上，加载压头应处于两支撑点中间的位置。如果钉杆形状一致，自攻 螺钉两端应与支座等距；如果钉杆形状不一致，钉杆光滑部分和非光滑部分的交界处应尽可能地 接近两支撑点中间。最大加载速度为 6.5 mm/min，加载并记录足够载荷和挠度，绘制载荷 -挠度曲 线。 7.3.4.2.3 对照试验绘制得到的载荷 -挠度曲线直线段，沿横坐标向右平移 5%的底 径 d1，再绘制一条 与其平行的直线，取该直线与载荷 -挠度曲线交点的载荷值作为钉的屈服载荷。如果该直线未与载 荷 -挠度曲线
15、相交，则取最大载荷作为钉的屈服载荷。自攻螺钉弯曲试验的载荷 -挠度曲线图见图 5。 说明： F 试验载荷（ N） ; l 自攻螺钉公 称长度（ mm）； Sbp 支座间距（ mm）。 图 4 自攻螺钉抗弯屈服强度试验示意图 LY/T 3219 2020 11 图 5 自攻螺钉抗弯屈服强度试验的载荷 -挠度曲线 7.3.4.2.4 按式（ 2）计算 自攻螺钉 的抗弯屈服强度，精确至 1 MPa。 yyb MF S= （ 2） 式中： Fyb 抗弯屈服强度，单位为兆帕（ MPa）； S 自攻螺钉 塑性截面模量（ S=d13/6），单位为立方毫米（ mm3）； d1 螺纹底径 ，单位为毫米（ mm）
16、； My 自攻螺钉 承受弯矩（ My=PSbp/4），单位为牛顿 毫米（ Nmm ）； P 自攻螺钉 屈服极限载荷，单位为牛顿（ N）； Sbp 自攻螺钉 抗弯屈服强度支座间距，单位为毫米（ mm）。 7.3.5 钉 帽拉穿强度 7.3.5.1 通常在木材构件径切面和弦切面以及结构复合木材正面，对自攻螺钉进行钉帽拉穿试验。 木材厚度 7 倍自攻螺钉公称直径 d，结构复合木材厚度通常为制造厚度。木构件的长度及宽度至 少是其厚度的 4 倍，见图 6（ a）。 7.3.5.2 自攻螺钉轴向应垂直木构件表面，位置位于木构件中心，试验示意图见图 6（ b）。 7.3.5.3 试验加载及计算 试件应按图
17、6（ b）所示进行测试，匀速加载至自攻螺钉钉帽拉穿木构件。确保穿透力加载沿 着自攻螺钉轴向进行。在（ 300 120） s 的时间内达到最大载荷 Fmax，并记录。 按式（ 3）计算自 攻螺钉帽拉穿强度，计算结果保留 3 位有效数字。 LY/T 3219 2020 12 maxh 2 h Ff d= （ 3） 式中： hf 钉帽拉穿强度，单位为牛顿每平方毫米（ N/mm 2）； maxF 最大载荷，单位为牛顿（ N）； hd 钉帽直径，单位为毫米（ mm）。 （ a） （ b） 说明： a） 底部钢板应具有直径为 D 的圆孔，且 D（ 2t dh） ； b） 全螺纹自攻螺钉不进行钉帽拉穿试验。
18、 图 6 钉帽拉穿强度试件与试验示意图 7.3.5.4 自攻螺钉配合垫圈的钉帽拉穿强度应单独记录，采用垫圈直径代替公式（ 3）中钉帽直径 dh 进行计算。 7.3.6 抗拉强度 LY/T 3219 2020 13 7.3.6.1 采用钢板代替钉帽拉穿试验中的木质材料试件，钢板厚度应保证自攻螺钉破坏形式为钉帽 破坏或者钉杆拉伸破坏，钢板宽度和长度尺寸须大于其厚度 4 倍，钢板应预先钻孔 ，钻孔直径不 应超过（ d 1） mm。 注：对于部分带有特殊设计的螺钉，特殊螺纹或异形部分与光杆的过渡区域应位于测试时的中间 自由段中，且距离夹持点的距离至少为 3 倍螺纹底径 d1。 7.3.6.2 匀速加载
19、至自攻螺钉发生破坏。确保加载的荷载沿着自攻螺钉轴向进行，在（ 10 5） s 的 时间内达到最大荷载 Fmax，并记录。按式（ 4）计算自攻螺钉抗拉强度，计算结果保留 3 位有效数 字。 maxtens 2 1 4Ff d= （ 4） 式中： tensf 抗拉强度，单位为牛顿每平方毫米（ N/mm 2）； maxF 最大荷载，单位为牛顿（ N）； 1d 螺纹底径，单位为毫米（ mm）。 8 试验记录 试验应记录以下信息： a） 木质材料的树种、密度 、含水率 和其他相关性能； b） 当木质材料需要进行含水率调节时，记录调节前和调节后的含水率，裂纹情况等； c） 自攻螺钉 的强度性能和表面处理情
20、况； d） 木质材料 ，自攻螺钉 尺寸 规格 及 每个试件使用的数量和插入位置； e） 自攻螺钉 进 入 木构件的深度； f） 使用拉伸加载，加载程序及过程以及相关偏差的说明； g） 主要仪器和设备及试验环境条件； h） 单个试件测试结果、载荷位移曲线、极限载荷、其他关于调整相关信息和破坏模式说明； i） 总体数量、统计方法、总体结果的平均值和标准差等信息。 LY/T 3219 2020 14 9 检验 9.1 检验分类 检验分为型式检验和出厂检验。 9.2 检验顺序 检验时，应首先对样本进行非破坏性的尺寸、外观等项目检验，检验合格后再进行破坏性的 弯曲角度、拔出强度、抗弯屈服强度、破坏扭矩、
21、钉帽拉穿强度和抗拉强度等项 目检验。 9.3 型式检验 有下列之一情况出现时，应进行型式检验： a）新产品或老产品转厂生产的鉴定； b）生产中，当材料、工艺、产品结构有重大变动，可能导致产品性能变化时； c）生产中，累计生产一定批量时进行抽查； d）产品停产一年以上，恢复生产时； e）出厂检验结果与上次型式检验结果有较大差异时。 9.4 检验项目 对于型式检验，材料、形状、尺寸、表面质量、拔出强度、抗弯屈服强度、破坏扭矩、钉帽 拉穿强度和抗拉强度等都为必检项目。对于出厂检验，材料、形状、尺寸、表面质量等都为必检 项目；拔出强度、抗弯屈服强度、破坏扭矩、钉 帽拉穿强度和抗拉强度为选择项目。 9.
22、5 抽样 9.5.1 抽样方法 出厂检验、复验抽样需在同一批中抽取。型式检验的样本应从出厂检验合格品中抽取。 9.5.2 抽样方案 弯曲角度试验验收项目 AQL=1.5，其余按 GB/T 90.1中自攻螺钉规定的项目进行抽样。 10 包装、标记、标识、运输及贮存 10.1 包装 木结构用自攻螺钉按照一定的数量或重量进行销售包装，销售包装可采用塑料袋、塑料盒或 纸盒等包装；运输包装采用瓦楞纸箱包装，包装应牢固、无破损。 LY/T 3219 2020 15 10.2 标记 标记方法按 GB 1237规定。 10.3 标识 标识应正确，完整和清晰。标识应包括下列内容： a）名称； b） 标记； c）生产日期和批次； d）生产单位名称及地址； e）净含量； f）主要机械性能值； g）执行标准编号。 10.4 运输 运输过程中，应保证清洁、干燥，并有防潮条件。 10.5 贮存 木结构用自攻螺钉成品包装应储放在清洁、干燥的仓库中，底层要垫有托盘或采取其他防潮 措施，距地面不能低于 120 mm，不应与酸碱物品混同存放。
