螺栓連接具有良好的力學性能且易于裝配化施工，已成為現(xiàn)代膠合木結構的主要連接形式。Itany等的研究表明木結構的破壞80%源于節(jié)點破壞，因此節(jié)點連接的設計至關重要。目前國際上廣泛采用Johansen提出的“屈服理論”來計算螺栓連接等銷類連接的承載力。祝恩淳等按上述“屈服理論”研究提出了我國GB50005—2017中銷連接的承載力計算方法。計算銷連接的承載力首先需確定銷槽的承壓強度。祝恩淳等在周曉強開展的東北落葉松和樟子松的銷槽承壓試驗研究基礎上提出銷槽承壓強度計算模型按美國NDS標準采用，但缺少膠合木銷槽承壓性能的試驗數(shù)據(jù)。在膠合木銷槽承壓性能研究方面，Bo-HanXu等開展了膠合木銷槽承壓強度試驗并進行了數(shù)值模擬，Seri等研究了銷直徑和膠合木的制作方法對銷槽承壓強度的影響，EeroTuhkanen等研究了層板數(shù)量對膠合木和正交膠合木銷槽承壓強度的影響。劉柯珍對國產落葉松鋸材和膠合木進行了銷槽承壓對比試驗研究，徐心怡和馬貴進等分別研究了不同荷載方向和濕度對膠合木銷槽承壓強度的影響。在試驗方法上，目前世界上廣泛采用美國ASTMD5764和歐洲EN383兩種試驗方法，國際標準ISO10984-2在前兩種方法基礎上建立并做了改進。Santos等通過海岸松木材銷槽承壓試驗和有限元數(shù)值模擬，對比了EN383和ASTMD5764兩種試驗方法的區(qū)別，結果表明兩種方法獲得的銷槽順紋承壓強度基本相同。在試驗數(shù)據(jù)處理方法方面，ASTMD5764和EN383分別提出了5%d（d為銷槽直徑）偏移法和5mm位移法2種。KeiSawata等按EN383的試驗方法，分別采用8?mm,12?mm,16?mm,20?mm銷直徑對日本魚鱗云杉和庫頁冷杉進行大量銷槽承壓試驗，對比兩種方法確定的銷槽承壓強度的區(qū)別，結果表明兩種方法確定的銷槽順紋承壓強度很接近，且?guī)缀醪皇茕N直徑的影響。以上研究考慮了不同因素對膠合木銷槽順紋承壓性能的影響，進一步對比ASTMD5764和EN383可知，二者在試件形式和試件尺寸方面的規(guī)定有明顯區(qū)別；而ISO10984-2標準包含了EN383的規(guī)定，但更靈活。對于膠合木，因受層板厚度的影響，試件厚度可能難以滿足相關標準的規(guī)定。此外，膠合木銷槽受壓時，銷槽可平行或垂直層板的寬度設置，而目前的研究并未考慮以上因素的影響。本文通過膠合木銷槽順紋承壓試驗，研究不同開槽方式、試件尺寸（厚度、高度和寬度）和螺栓直徑等對銷槽順紋承壓性能的影響；對比不同方法確定銷槽順紋承壓強度的區(qū)別；通過對比理論計算模型與試驗結果，驗證膠合木銷槽順紋承壓強度的計算模型。1、試驗材料和方法1.1試件情況試件材料采用花旗松同等組合膠合木，強度等級為TCT32。試驗設計了S1~S10共10組試件，考慮了開槽方式、試件尺寸（厚度、高度和寬度）及螺栓直徑等因素的影響，每組5個試件。試件形式采用半孔試件，其設計示意如圖1所示，試件設計參數(shù)見表1，試件組S4為標準組試件。其中，開槽方式根據(jù)銷槽與層板寬度的關系分為平行層板寬度（S1、S2組）和垂直層板寬度（S3~S10組）2種。試件厚度考慮不同層數(shù)膠合木的影響，試件寬度和高度分別考慮ISO10984-2標準和ASTMD5764標準的區(qū)別確定。螺栓直徑d結合工程應用情況分別取16mm,18?mm,20?mm。圖1試件設計示意（箭頭方向為木紋方向）（a）S1組；（b）S2組；（c）S3~S10組表1試件設計參數(shù)每組5個試件，分別從5根不同的膠合木構件上截取。加工時銷槽附近需避開木節(jié)、腐朽等缺陷。銷槽開孔直徑大于螺栓直徑2mm。采用8.8級高強度螺栓，試驗時采用光滑圓桿部分在銷槽長度范圍內進行加載。1.2試驗方法按圖2所示的加載裝置進行加載，荷載由萬能試驗機的表盤直接讀取。試件變形通過對稱布置在試件兩側的位移計測量，通過數(shù)據(jù)采集儀采集，螺栓的變形取位移計讀數(shù)的平均值。圖2試驗裝置（a）裝置示意；（b）裝置實物先按預估破壞荷載的10%進行預加載，正式加載按連續(xù)分級加載方式，使試件在5~10min內破壞或達到最大變形值，當試件出現(xiàn)明顯破壞或變形過大時停止加載。試驗完成后，在銷槽附近切取約10mm厚的整截面無缺陷小試件，測量木材的含水率、氣干密度和絕干相對密度。2、試驗結果與分析2.1破壞模式銷槽順紋承壓試件破壞經歷了3個階段：荷載較小時，銷槽下方木材處于彈性壓縮階段，變形不明顯；隨荷載增加，銷槽下方及附近木纖維發(fā)生壓縮變形發(fā)生細微響聲；荷載進一步增大，銷槽附近木材的壓縮變形逐漸明顯，試件發(fā)出較明顯的木纖維撕裂聲，越接近破壞荷載撕裂聲越清脆且連續(xù)。除個別試件（S1-4）在臨近破壞荷載時連續(xù)發(fā)出清脆的木纖維撕裂聲直至螺栓完全嵌入銷槽內而發(fā)生嵌入破壞（圖3a）外，其余試件在加載過程中槽孔下部或兩側陸續(xù)出現(xiàn)裂縫，隨螺栓嵌入裂縫發(fā)展加快，直至貫穿試件而發(fā)生劈裂破壞（圖3b、圖3c）。圖3試件的破壞模式（a）嵌入破壞；（b）劈裂破壞1；（c）劈裂破壞22.2荷載–位移曲線根據(jù)獲得的荷載和變形繪制各試件的荷載–位移曲線，圖4為各對照組試件的荷載–位移對比曲線（其中少部分試件因位移計安裝原因未獲得數(shù)據(jù)）。（a）（b）（c）（d）（e）圖4試件的荷載–位移曲線（a）不同開槽方式對比；（b）不同試件厚度對比；（c）不同試件高度對比；（d）不同試件寬度對比；（e）不同螺栓直徑對比從圖4中可看出，各曲線的變化趨勢較為一致：荷載較小時，荷載–位移曲線為直線，試件處于彈性變形階段；當荷載增加到比例極限荷載后，木材變形增長加快而荷載增加減慢，曲線進入相對平緩的彈塑性階段，直到曲線的最高點，即達到承載力極限狀態(tài)，然后進入破壞階段，曲線開始下降。圖4（b）（e）曲線因具有不同的銷槽承壓面積，使各試件組差別較大；圖（a）（c）（d）中試件銷槽承壓面積相同，曲線變化反映出開槽方式和試件高度對銷槽承壓性能產生了一定的影響，而試件寬度的影響較小。2.3銷槽順紋承壓強度銷槽的承壓強度可根據(jù)荷載–位移曲線，分別取屈服荷載或最大荷載除以銷的投影面積獲得。屈服荷載fy,5%d按ASTMD5764規(guī)定的5%d（d為螺栓直徑）偏移法，取荷載–位移曲線的初始直線段沿位移軸方向偏移5%d位移與曲線相交所對應的荷載。最大荷載fu,5mm按EN383規(guī)定的5?mm位移法確定，取荷載–位移曲線上5?mm位移處對應的荷載值，若位移達到5?mm之前已達最大荷載，則取該荷載值。圖5表示以上2種方法確定荷載的示意圖。圖5屈服荷載和最大荷載取值示意本試驗同時用烘干法測得試件木材的含水率在9.92%~12.68%之間，平均含水率為11.72%。試驗測得的木材絕干相對密度見表2。表2試件木材的絕干相對密度分析表2可知，按5%d偏移法和5?mm位移法確定的銷槽順紋承壓強度較接近，后者略高，這與KeiSawata和MotoiYasumura的研究結果較為一致。與標準組S4相比，開槽方式對銷槽順紋承壓強度影響較大，其次是試件高度h，試件厚度t和螺栓直徑d在一定條件下也有一定的影響，而試件寬度的影響較小。具體影響情況如下。2.3.1開槽方式開槽方式對銷槽順紋承壓強度影響較大，銷槽平行層板寬度（S1組和S2組）時銷槽順紋承壓強度降低較明顯，銷槽位于一塊層板（S2組）上時降低最多。與垂直層板寬度的S4組相比，S2組按5%d偏移法和5?mm位移法確定的銷槽順紋承壓強度分別降低了13.45%和12.29%，變異系數(shù)COV分別為4.40%和4.71%，從圖4（a）也可看出這種差別。原因可能是銷槽平行層板寬度時，銷槽的承壓主要靠銷槽下側單層或雙層層板受力，其性能受該層板性能的影響較大；而銷槽垂直層板寬度時幾塊層板共同承壓，層板組合減小了材料性能的變異性，并提高了材料的抗壓性能。2.3.2試件高度h試件組S4和S7分別按ISO10984-2和ASTMD5764的規(guī)定確定試件高度，試件高度減小，按5%d偏移法和5?mm位移法確定的銷槽順紋承壓強度分別增加了7.45%和9.14%，由于2組試件的銷槽承壓面積和破壞模式均相同，S7組試件銷槽承壓強度增加的原因可能與該組試件的木材絕干相對密度相對較大有關（表2）。2.3.3試件厚度t

試件組S3~S6采用不同層板數(shù)來改變試件的厚度。S3組試件采用2塊層板制作，厚度t（t=3.125d）滿足EN383的規(guī)定，銷槽的順紋承壓強度有一定的降低，可能是厚度減小時銷槽上的應力分布不均勻所致。對比S4~S6組試件可知，試件厚度不小于ISO10984-2的規(guī)定（4~5d）時，銷槽的順紋承壓強度變化不明顯，說明此時膠縫的影響并不明顯，這與EeroTuhkanen的研究結果較一致。2.3.4螺栓直徑d

S4,S9,S10組試件試驗采用的螺栓直徑分別為16?mm,18?mm,20?mm。螺栓直徑大于18?mm后，按5%d偏移法確定的銷槽順紋承壓增加了5.41%，而按5?mm位移法確定的銷槽壓強度基本不變，這與Rammer在銷槽順紋承壓試驗中得出的“較大螺栓直徑的銷槽承壓強度之間無顯著差異”的結論一致。3、銷槽順紋承壓強度計算模型對比3.1各國標準的理論計算模型3.1.1美國NDS標準和我國GB50005—2017標準的計算模型美國NDS標準按ASTMD5764的半孔試件方法進行試驗，按5%d偏移法確定銷槽承壓強度，通過試驗研究建立的銷槽順紋承壓強度計算模型如下：fe,0,NDS/GB50005=77G（1）式中：fe,0為銷槽順紋承壓強度（N/mm2）；G為木材平均全干相對密度。我國GB50005—2017《木結構設計標準》關于銷槽的承壓強度采用了與美國NDS標準相同的計算模型。3.1.2歐洲EC5標準的計算模型歐洲標準EC5基于EN383的全孔試件方法試驗，采用5?mm位移法確定銷槽承壓強度，在大量試驗研究基礎上建立的木材銷槽順紋承壓強度計算模型如下：fe,0,EC5=0.082（1–0.01d）ρk

（2）式中：ρk為木材密度特征值，取木材氣干密度的5%分位值（kg/m3）；d為銷的直徑（mm）。3.1.3加拿大CSAO86標準的計算模型加拿大CSAO86標準規(guī)定的銷槽順紋承壓強度計算模型如下：fe,0,CSA=50G（1–0.01d）（3）3.2理論計算模型與試驗結果的對比根據(jù)以上計算模型可計算出各試件組的銷槽順紋承壓強度值，為更直觀地進行對比，表3和圖6同時表示出了銷槽順紋承壓強度的理論計算結果與試驗結果。表3理論計算結果與試驗結果對比

N/mm2圖6理論公式與試驗結果的對比從表3和圖6可知，按加拿大CSA標準確定的銷槽順紋承壓強度明顯低于試驗結果，說明CSA模型過于保守。按EC5標準的理論計算結果也低于按EN383規(guī)定的5?mm位移法確定的試驗結果，但EC5的理論模型算得的是5%分位值，而試驗結果是平均值，說明EC5模型略保守。按NDS/GB50005標準的計算模型獲得的是銷槽承壓強度的平均值，除試件組S2外，其理論計算結果總體上與5%d偏移法確定的試驗結果較接近，因S2組的銷槽位于單層層板上，情況較為特殊，實際并不常