1、第四章 木結(jié)構(gòu)的連接,4.1 連接的類(lèi)型及基本要求,4.1.1 連接的類(lèi)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(xiāo)連接,鍵連接,膠連接,植筋連接,承拉連接,榫卯連接,銷(xiāo)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。,4.2 齒連接,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)：開(kāi)齒削弱構(gòu)件截面；產(chǎn)生順紋受剪作用，脆性破壞,單齒

2、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(xiàn)垂直； 2）單齒連結(jié)應(yīng)使壓桿軸線(xiàn)應(yīng)通過(guò)承壓面的中心； 3）木桁架支座節(jié)點(diǎn)處的上弦軸線(xiàn)和支座反力的作用線(xiàn)，當(dāng)下弦為方木或板材時(shí)，宜與下弦凈截面的中心線(xiàn)交匯于一點(diǎn)；當(dāng)下弦為原木時(shí)，可與下弦毛截面的中心線(xiàn)交匯于一點(diǎn)，此時(shí)，下弦刻齒處的截面可按軸心受拉計(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hc不應(yīng)大于h/3，在中間節(jié)點(diǎn)處不應(yīng)大于h/4。此處 h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)于原木為削平后的截面高度。同時(shí)，對(duì)于方木齒深不應(yīng)小于20mm；對(duì)于原木不應(yīng)小于

3、30mm。 5）雙齒連接中，第二齒的齒深hc2應(yīng)比第一齒的齒深hc1至少大20mm，第二齒的齒尖應(yīng)位于上弦軸線(xiàn)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4.5倍。,6）當(dāng)采用濕材制作時(shí)，還要考慮木材發(fā)生端裂的可能性。為此，木桁架支座節(jié)點(diǎn)齒連接的剪面長(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（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。,單齒和雙齒連接應(yīng)驗(yàn)算木材的承壓、受剪和受拉強(qiáng)度。,1按木材承壓驗(yàn)算,式中 N軸心壓力設(shè)計(jì)值（N）； fc木材斜紋承壓強(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

4、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按木材受剪驗(yàn)算,V剪面上的剪力設(shè)計(jì)值（N）； fv木材順紋抗剪強(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

5、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：,單齒連接抗剪強(qiáng)度降低系數(shù)v值,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按木材受拉驗(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)螺栓應(yīng)與上弦軸線(xiàn)垂直，位于非承壓齒面的中央。 保險(xiǎn)螺栓按受拉承載力驗(yàn)算。,4保險(xiǎn)螺栓驗(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)螺栓有效截面積； fs保險(xiǎn)螺栓鋼

6、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)。,受拉驗(yàn)算:,雙齒連結(jié),5雙齒連接驗(yàn)算,雙齒連接驗(yàn)算：木材承壓強(qiáng)度、齒槽順紋抗剪強(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。,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),4.3 銷(xiāo)連接的基本原理,優(yōu)點(diǎn)：緊密性

7、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(chēng)雙剪連接、單剪連接、反對(duì)稱(chēng)連接。,4.3.1 銷(xiāo)連接的形式,對(duì)稱(chēng)雙剪（多剪）連接,單剪連接,不對(duì)稱(chēng)雙剪（多剪）連接,4.3.2 承載力分析基本假定,脆性破壞： （1）端距或順紋中距不足的木材剪切破壞； （2）銷(xiāo)邊距不足或行距不足的木材撕裂破壞。 延性破壞： （1）銷(xiāo)槽承壓力不足破壞； （2）銷(xiāo)槽擠壓變形過(guò)大引起的受彎破壞。 影響因素：連接方式，構(gòu)件厚度比a/c，銷(xiāo)徑比（a/d或c/d）,基本假設(shè)： （1）銷(xiāo)槽承壓和銷(xiāo)彎曲為彈塑性變形； （2）屈服模式：承壓破壞或受彎破壞；

8、（3）銷(xiāo)軸線(xiàn)為直線(xiàn)。,4.3.3 承載力分析,1對(duì)稱(chēng)雙剪連接,（1）主材c較薄，邊材a較厚，銷(xiāo)直徑d很大時(shí)，試件由于中部構(gòu)件被擠壓而破壞,Vc按主材構(gòu)件計(jì)算，一個(gè)剪面的承載能力； fc木材銷(xiāo)槽孔壁承壓強(qiáng)度； c、d主材寬度、銷(xiāo)直徑。,（2）主材c較厚，邊材c較薄，銷(xiāo)直徑d很大時(shí)，試件將由于邊材構(gòu)件被擠壓而破壞,Va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(xiāo)直徑。,（3）主材c與邊材a均較厚，銷(xiāo)直徑d很小時(shí)，銷(xiāo)將會(huì)在中部及邊部構(gòu)件中同時(shí)發(fā)生彎曲破壞呈波浪形，在拼合縫兩側(cè)的彎折處都出現(xiàn)了塑性鉸。,Vmax按銷(xiāo)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(xiāo)的抗彎強(qiáng)度； f

9、c銷(xiāo)彎曲時(shí)木材孔壁承壓強(qiáng)度,（4）主材c較厚，邊材a均較薄，銷(xiāo)直徑d很小時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)塑性鉸。,Vbs按銷(xiāo)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(xiāo)連接的屈服模式屈服于接頭的幾何特性、木材的銷(xiāo)槽承壓強(qiáng)度與連接件的屈服彎矩。,破壞特征： 構(gòu)件達(dá)到銷(xiāo)槽承壓強(qiáng)度：主材銷(xiāo)槽擠壓破壞Im；側(cè)材銷(xiāo)槽擠壓破壞Is；主材與側(cè)材銷(xiāo)槽同時(shí)擠壓破壞； 構(gòu)件達(dá)到銷(xiāo)的彎曲承載力，銷(xiāo)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；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；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

10、 螺栓連接和釘連接,4.4.1 連接的承載力,按木材和鋼銷(xiāo)破壞的各種屈服模式進(jìn)行計(jì)算，取較小者。,1按木材銷(xiāo)槽承壓破壞計(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（mm）； d螺栓的直徑（mm）；,fes、fem側(cè)材和主材的銷(xiāo)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(xiāo)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(chēng)雙剪連接的主材（中部構(gòu)件）取kcm =0.2：,模式IIIs 模

11、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按螺栓彎曲破壞計(jì)算,Re主材與側(cè)材的銷(xiāo)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。,NnbnvV,3、螺栓或釘連接的承載力計(jì)算,連接構(gòu)件的厚度達(dá)到一定值后，可以避免銷(xiāo)槽承壓破壞模型，即采用銷(xiāo)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,在符合最小厚度的條件下，單根螺栓連接

12、或釘連接順紋受力時(shí)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)。,螺栓或釘連接設(shè)計(jì)承載力的計(jì)算系數(shù)kv,若螺栓的傳力方向與構(gòu)件順紋呈角時(shí),對(duì)于釘連接，可不考慮斜紋承壓的影響。,斜紋承壓時(shí),斜紋承壓的降低系數(shù)值,1. 螺栓連接,兩行并列,兩行錯(cuò)列,4.4.2 構(gòu)造要求,（1）螺栓排列的最小間距,（2）當(dāng)被連接的受拉構(gòu)件采用濕材制作時(shí)，其順紋端距S0應(yīng)加長(zhǎng)70mm。 （3）當(dāng)構(gòu)件成直角相交， 順紋與作用力垂直時(shí)，螺栓 排列的橫紋最小邊距S3，在受 力邊不小于4.5d；在

13、不受力邊 不小于2.5d。 （4）當(dāng)采用鋼夾板時(shí)，鋼夾板上的端距取S02d，邊距取S31.5d。,2. 釘連接,釘連接的斜列布置,可采用齊列、錯(cuò)列或斜列布置。,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)：,4.8 齒板連接,1-2mm，銷(xiāo)連接類(lèi) 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,齒板連接桁架,齒板連

14、接桁架,使用條件： 環(huán)境條件：不應(yīng)用于腐蝕、潮濕環(huán)境。 工作條件：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。 齒板受壓承載力極低，故不能將齒板用于傳遞壓力。,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,構(gòu)造要求： （1）齒板應(yīng)成對(duì)對(duì)稱(chēng)設(shè)置于

15、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(xiàn)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）,施工制作要求：,（1）齒板連接的構(gòu)件制作應(yīng)在工廠(chǎng)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)變形。,4.4.3 承載力驗(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

16、用極限狀態(tài)荷載效應(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

17、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,齒板受剪承載力驗(yàn)算公式：,式中 Vr齒板受剪設(shè)計(jì)承載力（N）； vr齒板受剪承載力設(shè)計(jì)值（Nmm）； bv平行于剪力方向的齒板截面寬度（mm）。,4. 板齒抗滑移承載力驗(yàn)算,N Ns=nsA,齒板抗滑移承載力驗(yàn)算公式：,式中 Ns齒板抗拉設(shè)計(jì)承載力（N）； ns齒板抗滑移承載力設(shè)計(jì)值（N/mm2）； A齒板表面凈面積（mm2）。,5. 承載力設(shè)計(jì)值nr、tr、vr、ns的確定,1）板齒承載力設(shè)計(jì)值nr,若荷載平行于齒板主軸（=0）：,若荷載垂直于齒板主軸（=90）：,式中荷載與木紋夾角； 荷載與齒板中軸夾角。,齒板主軸,2）齒板受拉承載力設(shè)計(jì)值tr,取3個(gè)齒板受拉極