4 木结构的连接.pdfx (1)

木结构中的多种连接形式
木结构中连接形式多样，单一结构中也可能用到多种连接：
本项目中可见：螺栓、钉连接、铆接等
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传统木结构连接
榫卯连接：木木连接，不用其它连接件及结构胶，中国古建筑的连接方式。

榫卯连接种类较多，主要用到燕尾榫和直榫。

榫卯连接为半刚性连接，抗震性能好，但连接处截面削弱较大，易于成为薄弱环节。

燕尾榫
古代梁柱式木结构
采用榫卯连接柱和梁，形成柱架
4.1 木结构常用连接方式和需要注意的问题
4.1 木结构常用连接方式和需要注意的问题
穿斗式木结构
采用：直榫、透榫连接All Rights Reserved重庆大学土木工程学院®5
4.1 木结构常用连接方式和需要注意的问题
斗拱及应县木塔
斗拱具有减震隔震的效果，连接柱架及重屋盖
斗拱连接实际为多种榫卯连接的集合All Rights Reserved重庆大学土木工程学院®6
4.1 木结构常用连接方式和需要注意的问题
齿连接
单齿连接双齿连接
传统木桁架节点连接方式，分为单齿及双齿两类All Rights Reserved重庆大学土木工程学院®7
4.1 木结构常用连接方式和需要注意的问题
现代木结构常用的连接件
螺栓
钉
自攻螺丝木结构铆钉
裂环
剪盘
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4.1 木结构常用连接方式和需要注意的问题
现代木结构常用的连接件承载力比较
单个连接由若干个连接件及其它配件组成
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4.1 木结构常用连接方式和需要注意的问题
钉连接：用途广泛、连接方便，
可用于轻型木结构剪力墙的连接、桁架连接等钉的类型：圆钉、麻花钉、U型钉等
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4.1 木结构常用连接方式和需要注意的问题
螺栓连接：安装方便，承载力大，合理设计可以实现延性连接。

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Timber rivet（木结构铆钉或扁钉）：
扁形，顺木纹方向尺寸小，切断木纹较少；一个连接中使用多而密的铆钉，抗震延性好。

4.1 木结构常用连接方式和需要注意的问题
4.1 木结构常用连接方式和需要注意的问题
裂环 split ring剪盘 shear plate
两者主要作用是增大木材承压面积.
裂环开有一道裂口，可以降低约束，防止开裂。

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4.1 木结构常用连接方式和需要注意的问题
裂环和剪盘的受力图示及破坏模式：
通过环状金属圈与木材挤压传力，增大了传力面积
木材承压破坏
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4.1 木结构常用连接方式和需要注意的问题
剪盘的工程应用：屋脊节点
剪盘+螺栓
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自攻螺丝
具有更大的抗拔承载力•传力模式同螺栓单剪
4.1 木结构常用连接方式和需要注意的问题
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4.1　木结构常用连接方式和需要注意的问题
木结构连接设计应注意以下问题
在同一连接中在计算上不得考虑两种及以上刚度不同连接的共同作用。

例如，在木屋架支座节点齿连接中，不得考
虑剪面与保险螺栓的共同工作；在拉力接头中不得采用如
图所示钢夹板螺栓连接的凸凹齿形式（剪面与螺栓不能共
同工作）；当采用螺栓连接时，不应考虑螺栓和钉的共同
工作，亦不应采用不同直径的螺栓。

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All Rights Reserved 重庆大学土木工程学院® 连接必须传力简捷明确，在同一连接中不得同时采用直接传力与间接传力两种传力方式；
4.1　木结构常用连接方式和需要注意的问题
不宜采用的节点设计
不宜采用的齿连接不宜采用的螺栓连接
4.1　木结构常用连接方式和需要注意的问题
连接实例：复杂节点可分解为简单连接
斜杆（钢拉杆）穿过节点区
以压力的形式将力传递到节点，避免了木材横纹受拉薄弱的缺点
4.1　木结构常用连接方式和需要注意的问题
钢拉杆连接于下弦底部
达到通过木材受压传递杆件拉力的作用
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4.1　木结构常用连接方式和需要注意的问题
钢拉杆拉力在节点
区使木材受压
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4.1　木结构常用连接方式和需要注意的问题
节点区木材受压
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4.1　木结构常用连接方式和需要注意的问题
节点区域木材受力：
（1）梁——承压
（2）柱——顺纹受压
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4.1　木结构常用连接方式和需要注意的问题
saddle
seat
马鞍型节点：主次梁均通过横纹承压传力
利用承压强度高的优点
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4.2　齿连接设计
传统的普通木桁架的节点连接形式，由齿、保险螺栓、附木、垫木几部分构成
单齿连接双齿连接
宜在施工图上注明“剪面应避开髓心”
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4.2　齿连接设计
4.2.1 齿连接的构造要求
1 齿连接的承压面，应与所连接的压杆轴线垂直；
2 单齿连接应使压杆轴线通过承压面中心；
3 木桁架支座节点的上弦轴线和支座反力的作用线，当采用方木
或板材时，宜与下弦净截面的中心线交汇于一点；当采用原木时，
可与下弦毛截面的中心线交汇于一点，此时，刻齿处的截面可按轴
心受拉验算。

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4.2　齿连接设计
4 齿连接的齿深，对于方木不应小于20mm；对于原木不应小于
30mm；桁架支座节点齿深不应大于h/3，中间节点的齿深不应大
于h/4(h为沿齿深方向的构件截面高度）；
5 双齿连接中，第二齿的齿深hc应比第一齿的齿深hc1至少大
20mm。

单齿和双齿第一齿的剪面长度lv不应小于4.5倍齿深；单
齿连接不得大于8倍齿深h c，双齿连接不得大于10倍齿深h c；
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4.2　齿连接设计
6 采用湿材制作时，木桁架支座节点齿连接的剪面长度应比计算
值加长50mm；
7 桁架支座节点采用齿连接时，必须设置保险螺栓、附木；附木
厚度不小于截面高度的1/3;支座处附木下还需设置防腐处理过的
垫木但不考虑保险螺栓与齿的共同工作。

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4.2　齿连接设计
4.2.2 齿连接的破坏模式及计算
1.破坏模式
1）木材承压破坏
2）木材顺纹受剪破坏
3）木材净截面受拉破坏
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2 计算
1 ） 按木材承压
f cα——木材斜纹承压强度设计值(N/mm 2) ；
N ——作用于齿面上的轴向压力设计值(N)；
A c ——齿的承压面面积(mm 2)。

c α
c
≤f A N
4.2　齿连接设计
b
αcos h A c
c =方木
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2） 按木材受剪
f v ——木材顺纹抗剪强度设计值(N/mm 2)；
V ——作用于剪面上的剪力设计值(N)；
l v——剪面计算长度(mm)；
b v ——剪面宽度(mm)；
ψv —沿剪面长度剪应力分布不匀强度降低系数
v
v v
v ≤f ψb l V
4.2　齿连接设计
l v /h c 4.55678
ψv 0.950.890.770.700.64
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3） 木材受拉净截面验算
f t ——木材抗拉强度设计值(N/mm 2) ；
N ——作用于齿面上的轴向压力设计值(N)；
A n ——刻齿处的净截面面积(mm 2)，扣除保险螺栓、附木等造成的截面削弱。

t
f A N
≤n
4.2　齿连接设计
4.2　齿连接设计
3 双齿连接的承压，其承压面面积应取两个齿承压面面积之和。

双齿连接的受剪，仅考虑第二齿剪面的工作，并符合下列规定：
1） 计算受剪应力时，全部剪力V应由第二齿的剪面承受；
2） 第二齿剪面的计算长度l v的取值，不得大于齿深h c的10倍；
3） 双齿连接沿剪面长度剪应力分布不匀的强度降低系数 v值应
按双齿连接抗剪强度降低系数采用。

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4.2　齿连接设计
•木桁架下弦支座应设置附木，并与下弦用钉钉牢。

钉子数量可按构造布置确定。

附木截面宽度与下弦相同，其截面高度不小于h/3(h
为下弦截面高度)。

•齿连接中不宜采用的连接：
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单剪螺栓连接及钉连接类型双剪
4.3 螺栓连接及钉连接设计
螺栓 钉连接螺栓 钉连接
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螺栓连接及钉连接的破坏模式
（1）木材劈裂 通过构造避免（限值最小厚度，以及边距端距限值）
（2）孔壁承压破坏 通过构造避免（限值最小厚度）
（3）螺杆或者钉子受弯屈服 计算确定其承载力.4.3 螺栓连接及钉连接设计
承压破坏 螺杆屈服
4.3 螺栓连接及钉连接设计
螺栓及钉连接的布置方式
两纵行齐列
两纵行错列
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4.3 螺栓连接及钉连接设计
钉连接斜列
钉的排列，可采用齐列、错列或斜列
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4.3 螺栓连接及钉连接设计
构造要求
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4.3 螺栓连接及钉连接设计
螺栓的排列可按两纵行齐列或两纵行错列布置，并应符合下列规定
1 螺栓排列的最小间距，应符合表6.2.5的规定；
2 当采用湿材制作时，木构件顺纹端距s0应加长70mm；
3 当构件成直角相交且力的方向不变时，螺栓排列的横纹最小边
距：受力边不小于4.5d；非受力边不小于2.5d(图6.2.5.3)。

4 当采用钢夹板时，钢板上的端距s0取螺栓直径的2倍；边距s3取
螺栓直径的1.5倍。

两纵行齐列 两纵行错列
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4.3 螺栓连接及钉连接设计
•钉的排列，可采用齐列、错列或斜列布置，其最小间距应符合规范规定。

对于软质阔叶材，其顺纹中距和端距应按规定增加25%；对于硬质阔叶材和落叶松，采用钉连接应预先钻孔，若无法预先钻孔，则不应采用钉连接。

在一个节点中，不得少于两颗钉。

钉连接的斜列布置
4.3 螺栓连接及钉连接设计
螺栓连接及钉连接计算
在木构件最小厚度符合表 5.2.1 中的要求的条件下，螺栓连接或钉连接顺纹受力时每一剪面的设计承载力 V 应按下式确定：
采用钢夹板时，计算系数k V取表中螺栓或钉的最大值。

当木构件采
用湿材制作时，无论用木夹板或用钢夹板，螺栓连接计算系数kV的取值不应大于 6.7。

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4.3 螺栓连接及钉连接设计
若螺栓的传力方向与构件木纹成α角时，则按公式（5.2.1）计算
，α角应取的V值应乘以表 5.2.3中考虑木材斜纹承压的降低系数ψ
α该剪面两侧木材承压角度的较大值。

对于钉连接，无论角度α值大
的影响。

小，均不考虑ψ
α
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4.4 齿板连接设计
齿板由镀锌钢板经单向打齿制成。

齿的形状因生产商而异。

在国外，齿板被广泛用于由规格材制成的轻型木桁架节点连接或木构件的接长与接厚。

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4.4 齿板连接设计
构造要求
1) 齿板应成对对称设置于构件连接节点的两侧。

2) 采用齿板连接的构件厚度应不小于齿嵌入构件深度的两倍。

3) 在与桁架弦杆平行及垂直方向，齿板与弦杆的最小连接尺寸以
及在腹杆轴线方向齿板与腹杆的最小连接尺寸应符合下表规定：All Rights Reserved重庆大学土木工程学院®48
4.4 齿板连接设计
齿板计算内容
（1）按承载能力极限状态荷载效应的基本组合
对齿板连接进行承载能力极限状态验算：
a．板齿承载力验算；
b．齿板抗拉承载力验算；
c．齿板抗剪承载力验算；
d．齿板剪拉复合承载力验算。

（2）按正常使用极限状态荷载效应的标准组合对齿板连接进
行正常使用极限状态验算。

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