第四章_木結(jié)構(gòu)的連接

1、 4.1.1 連接的類型 按功能節(jié)點(diǎn)連接接長(zhǎng)拼接按方式榫卯連接齒連接銷連接鍵連接膠連接植筋連接承拉連接榫卯連接銷連接 4.1.2 對(duì)連接的基本要求 （1）傳力明確，安全可靠；（2）具有一定韌性；（3）有一定的緊密性；（4）構(gòu)造簡(jiǎn)單，便于施工，節(jié)省材料。 4.1.3 影響連接承載力的因素 （1）與木材強(qiáng)度有關(guān)的因素；（2）幾何因素；（3）群體作用因素；（4）特殊性產(chǎn)生的因素。 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)造簡(jiǎn)單、傳力明確、制作工具簡(jiǎn)易；連接外露，易 于檢查 缺點(diǎn)缺點(diǎn)：開齒削弱構(gòu)件截面；產(chǎn)生順紋受剪作用，脆性破壞單齒連結(jié)雙齒連結(jié)單齒連接：承載力低，制作簡(jiǎn)單，優(yōu)先采用雙齒連接：承載力高1）承壓面應(yīng)與所連接的壓桿軸線

2、承壓面應(yīng)與所連接的壓桿軸線垂直；垂直；2）單齒單齒連結(jié)應(yīng)使壓桿軸線應(yīng)通過(guò)壓桿軸線應(yīng)通過(guò)承壓面的中心承壓面的中心； 3）木桁架支座節(jié)點(diǎn)處的上弦軸線和支座反力的作用線上弦軸線和支座反力的作用線，當(dāng)下弦下弦為方木或板材為方木或板材時(shí)，宜與下弦凈截面的中心線交匯于一點(diǎn)下弦凈截面的中心線交匯于一點(diǎn)；當(dāng)下弦為原木下弦為原木時(shí)，可與下弦毛截面的中心線交匯于一點(diǎn)下弦毛截面的中心線交匯于一點(diǎn)，此時(shí)，下弦刻齒處的截面可按下弦刻齒處的截面可按軸心受拉軸心受拉計(jì)算計(jì)算； 4.2.1 齒連接的構(gòu)造 4）木桁架支座節(jié)點(diǎn)的齒深支座節(jié)點(diǎn)的齒深hc不應(yīng)大于不應(yīng)大于h/3/3，在中間節(jié)點(diǎn)處不應(yīng)中間節(jié)點(diǎn)處不應(yīng)大于大于h/4/4。此

3、處 h為沿齒深方向的構(gòu)件截面尺寸；為沿齒深方向的構(gòu)件截面尺寸；對(duì)于方木或板材為截面的高度；對(duì)于對(duì)于原木原木為削平后的截面高度為削平后的截面高度。同時(shí)，對(duì)于方木方木齒深不應(yīng)小于齒深不應(yīng)小于20mm20mm；對(duì)于原木原木不應(yīng)小于不應(yīng)小于30mm30mm。5）雙齒雙齒連接中，第二齒的齒深第二齒的齒深hc2應(yīng)比第一齒的齒深應(yīng)比第一齒的齒深hc1至少大至少大20mm，第二齒的齒尖應(yīng)位于上弦軸線與下弦上表面的交點(diǎn)第二齒的齒尖應(yīng)位于上弦軸線與下弦上表面的交點(diǎn)。單齒和雙齒第一齒的剪面長(zhǎng)度均不應(yīng)小于該齒齒深的單齒和雙齒第一齒的剪面長(zhǎng)度均不應(yīng)小于該齒齒深的4.5倍倍。6）當(dāng)采用濕材濕材制作時(shí)，還要考慮木材發(fā)生端裂

4、的可能性。為此，木桁架支座節(jié)點(diǎn)支座節(jié)點(diǎn)齒連接的剪面長(zhǎng)度應(yīng)比計(jì)算值加大剪面長(zhǎng)度應(yīng)比計(jì)算值加大50mm。7）木桁架支座節(jié)點(diǎn)必須設(shè)置保險(xiǎn)螺栓、附木設(shè)置保險(xiǎn)螺栓、附木（其厚度不小于h/3，h下弦截面的高度）和經(jīng)過(guò)防腐藥劑處理的墊木墊木。 單齒和雙齒連接應(yīng)驗(yàn)算木材的承壓、受剪和受拉承壓、受剪和受拉強(qiáng)度。 1按木材按木材承壓承壓驗(yàn)算驗(yàn)算 cccfAN式中 N軸心壓力設(shè)計(jì)值（N）； fc木材斜紋承壓斜紋承壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（N/mm2）； Ac齒的承壓面積（mm2），對(duì)于雙齒連接，取兩個(gè)齒的承壓面面積之和。 4.2.1 齒連接承載力計(jì)算 齒槽斜紋承壓：原木單齒連接承壓面積Ac計(jì)算表hc弦桿齒深；腹桿與弦桿之間的夾

5、角；d1受壓腹桿在承壓面處的直徑；bc直徑為d的弦桿，當(dāng)切削深度為hc時(shí)的弦長(zhǎng)；bc1直徑為d1的腹桿，當(dāng)切削深度為hc1時(shí)的弦長(zhǎng)；2Ac1直徑為d1的腹桿，當(dāng)兩邊切削深度為(d1-bc)/2時(shí)的弓形面積。 附圖l 當(dāng)td1時(shí)的承壓面積 附圖2 當(dāng)td1時(shí)的承壓面積 2按木材按木材受剪受剪驗(yàn)算驗(yàn)算 vvvvfblVV剪面上的剪力設(shè)計(jì)值（N）； fv木材順紋抗剪強(qiáng)度順紋抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（N/mm2）； lv剪面計(jì)算長(zhǎng)度，對(duì)于單齒不得大于該齒齒深hc的8倍（mm）; bv剪面寬度（mm）； v考慮沿剪面長(zhǎng)度剪應(yīng)力分布不均勻的強(qiáng)度降低系數(shù)。齒槽順紋受剪：?jiǎn)锡X連接抗剪強(qiáng)度降低系數(shù)v值 lv/hc4556

6、7810v095089077070064tntfAN Nt受拉桿件的拉力設(shè)計(jì)值（N）； ft木材抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（N/mm2）； An齒根處的凈截面面積（mm2），計(jì)算中應(yīng)扣除由于安設(shè)保險(xiǎn)螺栓、附木等造成的削弱。 3按木材按木材受拉受拉驗(yàn)算驗(yàn)算 齒槽處有較大的截面削弱，要進(jìn)行受拉凈截面強(qiáng)度驗(yàn)算：桁架支座節(jié)點(diǎn)采用齒連接時(shí)，必須設(shè)置保險(xiǎn)螺栓。保險(xiǎn)螺保險(xiǎn)螺栓應(yīng)與上弦軸線垂直，栓應(yīng)與上弦軸線垂直，位于非承壓齒面的中央。 保險(xiǎn)螺栓按受拉承載力受拉承載力驗(yàn)算。 4保險(xiǎn)螺栓保險(xiǎn)螺栓驗(yàn)算驗(yàn)算 拉力大小:Na上弦的軸向壓設(shè)計(jì)值（N）；上弦與下弦的夾角（ ）；Nb保險(xiǎn)螺栓所承受的軸向拉力（N）；As保險(xiǎn)螺栓有效截面

7、積；fs保險(xiǎn)螺栓鋼材抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（N/mm2），1.25為強(qiáng)度調(diào)整系數(shù)。 )60tan(abNN受拉驗(yàn)算:ssb25. 1fAN雙齒連結(jié) 5雙齒連接雙齒連接驗(yàn)算驗(yàn)算 雙齒連接驗(yàn)算：木材承壓強(qiáng)度承壓強(qiáng)度、齒槽順紋順紋抗剪強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度等 （1）木材承壓 承壓面面積為兩個(gè)齒承壓面面積之和，按單齒連接公式驗(yàn)算。 （2）木材受剪 雙齒連接的受剪僅考慮第二齒剪面的工作，按單齒連接驗(yàn)算，并考慮如下條款： 1）計(jì)算受剪應(yīng)力時(shí)，全部剪力V應(yīng)由第二齒剪面承受； 2）第二齒剪面的計(jì)算長(zhǎng)度lv的取值，不得大于齒深hc的10倍； 3）雙齒沿剪面長(zhǎng)度剪應(yīng)力分布不均強(qiáng)度降低系數(shù)按下表采用。 lv/hc67810v1.00

8、0930850.71 3）雙齒沿剪面長(zhǎng)度剪應(yīng)力分布不均強(qiáng)度降低系數(shù)按下表采用。雙齒連接抗剪強(qiáng)度降低系數(shù) 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：緊密性和韌性，制作簡(jiǎn)單，安全可靠，是木結(jié)構(gòu)中最常用的連接方式。 螺栓連接、釘連接、方頭螺釘聯(lián)結(jié)、木螺紋連接、木用鉚釘連接。 對(duì)稱雙剪連接、單剪連接、反對(duì)稱連接。 4.3.1 銷連接的形式 對(duì)稱雙剪（多剪）連接 單剪連接 不對(duì)稱雙剪（多剪）連接 4.3.2 承載力分析基本假定 脆性破壞：脆性破壞： （1）端距或順紋中距不足的木材剪切破壞；（2）銷邊距不足或行距不足的木材撕裂破壞。延性破壞：延性破壞：（1）銷槽承壓力不足破壞；（2）銷槽擠壓變形過(guò)大引起的受彎破壞。影響因素影響因素：連

9、接方式，構(gòu)件厚度比a/c，銷徑比（a/d或c/d）基本假設(shè)：基本假設(shè)： （1）銷槽承壓和銷彎曲為彈塑性變形；（2）屈服模式：承壓破壞或受彎破壞；（3）銷軸線為直線。 4.3.3 承載力分析 1對(duì)稱對(duì)稱雙剪連接雙剪連接 （1）主材c較薄，邊材a較厚，銷直徑d很大時(shí)，試件由于中部構(gòu)件被擠壓而中部構(gòu)件被擠壓而破壞破壞cc0.5VcdfVc按主材構(gòu)件計(jì)算，一個(gè)剪面的承載能力；fc木材銷槽孔壁承壓強(qiáng)度；c、d主材寬度、銷直徑。 （2）主材c較厚，邊材c較薄，銷直徑d很大時(shí)，試件將由于邊材邊材構(gòu)件被擠壓構(gòu)件被擠壓而破壞而破壞acsVadfVa按邊部構(gòu)件計(jì)算，一個(gè)剪面的承載能力；a、d邊材寬度、銷直徑。 （

10、3）主材c與邊材a均較厚，銷直徑d很小時(shí)，銷將會(huì)在中部及邊部構(gòu)件中同時(shí)發(fā)生彎曲破壞彎曲破壞呈波浪形，在拼合拼合縫兩側(cè)的彎折處縫兩側(cè)的彎折處都出現(xiàn)了塑性鉸塑性鉸。Vmax按銷彎曲出現(xiàn)兩個(gè)塑性鉸分析時(shí)，每一剪面的最大承載能力；fbs銷的抗彎強(qiáng)度；fc銷彎曲時(shí)木材孔壁承壓強(qiáng)度2maxbsc0.443Vdff （4）主材c較厚，邊材a均較薄，銷直徑d很小時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)塑性鉸。22bsbscccbs0.30.09/Vdffa fffVbs按銷彎曲出現(xiàn)一個(gè)塑性鉸時(shí)，一個(gè)剪面的承載能力。 4.3.4 木構(gòu)件材質(zhì)影響銷連接的屈服模式屈服于接頭的幾何特性、木材的銷槽承壓強(qiáng)度與連接件的屈服彎矩。破壞特征：破壞特征：

11、 構(gòu)件達(dá)到銷槽承壓強(qiáng)度：主材銷槽擠壓破壞Im；側(cè)材銷槽擠壓破壞Is；主材與側(cè)材銷槽同時(shí)擠壓破壞； 構(gòu)件達(dá)到銷的彎曲承載力，銷彎曲產(chǎn)生塑性鉸：側(cè)材主材中出現(xiàn)塑性鉸，主材局部擠壓破壞，“一鉸”屈服模式m m；主材中出現(xiàn)塑性鉸，側(cè)材局部擠壓破壞，“一鉸”屈服模式s s；主材與側(cè)材中都出現(xiàn)塑性鉸，結(jié)合縫邊緣木材局部擠壓破壞，“兩鉸”屈服模式。 4.4.1 連接的承載力 按木材和鋼銷破壞的各種屈服模式進(jìn)行計(jì)算，取較小者。1按按木材銷槽承壓破壞木材銷槽承壓破壞計(jì)算計(jì)算模式Is Vs=0.7adfes 模式Im Vm=kcmcdfem Vs和Vm每個(gè)螺栓每一剪面的承載能力（N）； a、c側(cè)材和主材的厚度（m

12、m）； d螺栓的直徑（mm）； fes、fem側(cè)材和主材的銷槽木材承壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度 (N/mm2)； kcm考慮在構(gòu)件厚度內(nèi)銷槽承壓應(yīng)力分布情況的有效折減系數(shù)； 對(duì)于雙剪連接的主材（中部構(gòu)件）取kcm=0.45； 對(duì)于單剪連接的主材（較厚構(gòu)件）取kcm =0.3： 對(duì)于反對(duì)稱雙剪連接的主材（中部構(gòu)件）取kcm =0.2：模式IIIs 模式IV Vbs和Vmax每個(gè)螺栓每一剪面的承載能力（N）； fbs螺栓的抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（N/mm2）； kbs螺栓彎曲破壞的模型系數(shù)。2按按螺栓彎曲破壞螺栓彎曲破壞計(jì)算計(jì)算bsesbse10.541k adfVR2emaxbsese20.443(1)RVdffRcm

13、eesfRf22ebsbseee2es0.3030.5410.4590.541R d fkRRRa fRe主材與側(cè)材的銷槽木材承壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的比值。N由螺栓傳遞的構(gòu)件軸向力設(shè)計(jì)值（N）：nb連接中的螺栓個(gè)數(shù)；nv每個(gè)螺栓的“剪力面”數(shù)，單剪取1，雙剪2；V每個(gè)螺栓的每一“剪力面”上的螺栓承載力設(shè)計(jì)值（N），其值應(yīng)取各種屈服模式中之最小者。NnbnvV3、螺栓或釘螺栓或釘連接連接的的承載力計(jì)算承載力計(jì)算連接構(gòu)件的厚度達(dá)到一定值后，可以避免銷槽承壓破壞模型，即采用銷屈服模式計(jì)算。螺栓連接和釘連接中木構(gòu)件的最小厚度 連 接 形 式螺 栓 連 接釘 連 接d18mm雙剪 連 接c5da2.5dc5da

14、4dc8da4d單 剪 連 接c7da2.5dc7da4dc10da4d 在符合最小厚度最小厚度的條件下，單根螺栓連接或釘連接順順紋紋受力時(shí)設(shè)計(jì)承載力設(shè)計(jì)承載力NV應(yīng)按下式確定： NV螺栓或釘連接承載力設(shè)計(jì)值（N）；fc木材順紋順紋承壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（Nmm2）； d螺栓或釘?shù)闹睆剑╩m）； kv螺栓或釘連接設(shè)計(jì)承載力的計(jì)算系數(shù)。2VvcNnk df螺栓或釘連接設(shè)計(jì)承載力的計(jì)算系數(shù)kv 連接形式螺 栓 連 接釘 連 接a/d2.534564681011kv5.56.16.77.57.68.49.110.211.1 若螺栓的傳力方向與構(gòu)件順紋呈角時(shí)2VvcNnk df對(duì)于釘連接，可不考慮斜紋承壓的影

15、響。對(duì)于釘連接，可不考慮斜紋承壓的影響。斜紋承壓時(shí)斜紋承壓時(shí)斜紋承壓的降低系數(shù)值()螺 栓 直 徑（mm）12141618202210110a4da=4d15d取插入值25d15d4d3d4d釘排列的最小間距（1）當(dāng)釘從一面釘入中間構(gòu)件的深度不大于該構(gòu)件厚度的2/3時(shí)，方才容許從兩面正對(duì)釘入，此時(shí)釘?shù)拈g距可不考慮釘子相互交搭的影響。（2）當(dāng)釘從一面釘入中間構(gòu)件的深度大于該構(gòu)件厚度的2/3時(shí)，兩面的釘子必須錯(cuò)位釘入，而其在中間構(gòu)件中的間距S1不小于15d。當(dāng)兩面對(duì)釘時(shí)：當(dāng)兩面對(duì)釘時(shí)： 1-2mm，銷連接類 承載力有限，不能傳遞壓力 用于規(guī)格材的桁架節(jié)點(diǎn) 雙側(cè)布置，承載力為雙側(cè)承載力之和典型齒板

16、齒板連接桁架齒板連接桁架使用條件使用條件： 環(huán)境環(huán)境條件：不不應(yīng)用于腐蝕、潮濕環(huán)境。 工作工作條件：不應(yīng)用于傳遞壓力不應(yīng)用于傳遞壓力。 齒板由薄鋼板制成。生銹將降低其承載力與耐久性。為防止生銹，齒板應(yīng)由鍍鋅鋼板制成，考慮到此鍍鋅要求在腐蝕、潮濕環(huán)境仍然不夠，且我國(guó)在齒板的結(jié)構(gòu)應(yīng)用方面經(jīng)驗(yàn)不足，故要求不能將齒板用于腐蝕、潮濕環(huán)境不能將齒板用于腐蝕、潮濕環(huán)境。 齒板受壓承載力極低，故不能將齒板用于傳遞壓力不能將齒板用于傳遞壓力。齒板用材齒板用材：制作齒板所用鋼板可采用Q235碳素結(jié)構(gòu)鋼，Q345低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼。質(zhì)量應(yīng)符合國(guó)標(biāo)碳素結(jié)構(gòu)鋼GB 700、低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼GBT 1591規(guī)定。有可靠

17、依據(jù)時(shí)也可采用其他型號(hào)的鋼材。4.4.2 齒板連接的構(gòu)造要求齒板連接的構(gòu)造要求構(gòu)造要求：構(gòu)造要求： （1）齒板應(yīng)成對(duì)對(duì)稱設(shè)置于構(gòu)件連接節(jié)點(diǎn)的兩側(cè)。 （2）采用齒板連接的構(gòu)件厚度應(yīng)不小于齒嵌入構(gòu)件深度的2倍。 （3）在與桁架弦桿平行及垂直方向，齒板與弦桿的最小連接尺寸以及在腹桿軸線方向齒板與腹桿的最小連接尺寸應(yīng)符合規(guī)范規(guī)定。齒板與桁架弦桿、腹桿最小連接尺寸（mm）施工制作施工制作要求： （1）齒板連接的構(gòu)件制作應(yīng)在工廠進(jìn)行。 （2）板齒應(yīng)與構(gòu)件表面垂直。 （3）板齒嵌入構(gòu)件深度應(yīng)不小于做板齒承載力試驗(yàn)時(shí)板齒嵌入試件的深度。 （4）齒板連接處構(gòu)件無(wú)缺棱、木節(jié)、木節(jié)孔等缺陷。 （5）拼裝完成后齒板無(wú)

18、變形。4.4.3 承載力承載力驗(yàn)算驗(yàn)算計(jì)算內(nèi)容： （1）按承載能力極限狀態(tài)荷載效應(yīng)的基本組合承載能力極限狀態(tài)荷載效應(yīng)的基本組合對(duì)齒板連接進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)驗(yàn)算；按正常使用極限狀態(tài)荷載效正常使用極限狀態(tài)荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合對(duì)齒板連接進(jìn)行板齒的抗滑移承載力驗(yàn)算。 （2）承載能力極限狀態(tài)驗(yàn)算承載能力極限狀態(tài)驗(yàn)算內(nèi)容： 1）板齒承載力驗(yàn)算； 2）齒板抗拉承載力驗(yàn)算； 3）齒板抗剪承載力驗(yàn)算； （3）正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算內(nèi)容：板齒抗滑移承載力驗(yàn)算。1. 板齒設(shè)計(jì)承載力驗(yàn)算板齒承載力驗(yàn)算公式： NNrnrkhA式中 nr齒承載力設(shè)計(jì)值（Nmm2）； A齒板有構(gòu)件接觸的凈面積（mm2） Kh桁架支座節(jié)點(diǎn)彎矩系數(shù)； Kh=0.85-0.05（12tan-2.0） 0.65Kh0.85 桁架支座處上、下弦間夾角。 2. 齒板受拉設(shè)計(jì)承載力驗(yàn)算N Tr=trbt 齒板受拉承載力驗(yàn)算公式：式中 Tr齒板抗拉設(shè)計(jì)承載力（N）； tr齒板受拉承載力設(shè)計(jì)值（Nmm）； bt垂直于拉力方向的齒板截面寬度（mm）。3. 齒板受剪設(shè)計(jì)承載力驗(yàn)算V Vr=vrbv