木结构连接的简述

木结构连接的简述

谢超 刘伟庆 杨会峰

（南京工业大学土木工程学院，南京，210009）

摘要：节点设计是木结构的设计的重要环节。本文介绍了木结构建筑的几种常用节点，阐述了不同连接的传力特点、构造方法，并提出连接设计中应考虑的因素，以期对中国的木结构设计起一定的积极作用。

关键词：木结构连接节点

An Overview of Connections in Timber Structure

Xie Chao Liu Weiqing Yang Huifeng

(Nanjing University of Technology，Nanjing，210009，China)

Abstract: Connection design in timber structure is one of the most important things in timber structure design. Some common style of the joint including loads bearing systems, the design method are introduced in this paper. Besides those the matters need attentions in design of joints are presented here.

Key words: timber structure connection joint

1 前言

木材作为建筑材料具有重量轻、强度高、美观、加工性能好等特点 ,因此自古以来

就受到人们偏爱。现代木结构房屋更具有绿色、生态、环保、可再生利用等特点，是人

类最理想的居住环境。

现代木结构住宅建筑在世界上许多国家己很普遍。在北美，木结构住宅处于市场主

导地位。75%的人居住在木制房屋里，尤其是高档别墅几乎全部是木制的。在加拿大，木

材工业是国家支柱产业之一，其木结构住宅的工业化、标准化和配套安装技术非常成熟。

在日本，大量的住宅是利用木材、胶合木和水泥刨花板建造的，目前日本新建住宅房屋中，有半数以上是木结构．在北欧的芬兰和瑞典，民居住房的90%为一层或二层的木结构

建筑。

我国目前国内己有2000多个木结构房屋，还有600多个正在建设中，绝大多数都采

用国外材料和技术。在北京上海、广州、南京、苏州、深圳、大连、重庆等城市，己连

续开发了许多木结构房屋示范项目。木结构的设计中最困难也是最重要的一个环节就是

节点设计，所以对于节点的研究非常重要。本文则介绍了几种木结构节点形式，阐述了

其构造方法和传力特点，并提出了连接设计中需要考虑的因素。

2 连接类型

根据连接受力情况不同，有的是直接传力，有的是通过连接件间接传力，常见的有

齿连接、销连接和通过金属连接件进行连接。 2.1 齿连接

齿连接是将受压构件的端头做成齿榫，在另一构件上锯成齿槽，使齿榫直接抵承在齿槽内，通过抵承面的承压工作传力。因此，齿连接只能用来传递压力，这是它的特点。

齿连接构造简单，传力明确，可用简单工具制作，由于其构造外露，易于检查施工质量和观测工作情况。但齿连接由于在构件上刻槽，对构件截面削弱较大，从而增加木材从而增加木材用量；在齿槽中除承压工作外，尚伴随着脆性的剪切工作，同时只能用于手工操作，要技术级别较高的木工进行制作，方能保证连接质量。

图1 单齿连接 图2 双齿连接

齿连接分为单齿连接和双齿连接，如上图，需要注意的是：

（1）承压面应与所连接的压杆轴线垂直，使压力明确地作用在该承压面上，并保证

剪力面上存在横向紧力，以利于木材剪切工作； （2）压杆轴线应通过承压面的形心；

（3）当用湿材制作时，还要考虑木材发生端裂的可能性。为此，横加支座节点连接

的剪面长度应比计算值大50mm ；

（4）木桁架支座节点必须设置保险螺栓、附木和经过防腐处理的垫木。 对于齿连接的计算需要验算木材的承压、受剪和受拉强度。 2.2 销连接

普通的销连接

销是用钢或者木做成圆杆状或者片状，用以阻止被连接构件相对移动的连接物。在连接中，销主要受弯，木构件主要承压。这两种工作都有比较好的塑性，因而销连接是一种比较可靠的连接。

属于圆杆状的，有螺栓、钉、圆钢销、螺钉、玻璃钢圆销等；

属于板片状的，有玻璃钢板销，钢板销等。

上述各种销中，以螺栓和钉应用最广，一般木结构均可采用。当受使用条件限制，不允许在结构中使用金属配件时，可采用玻璃钢销。

在桥梁结构中，有时可采用钢板销。 图3 钉连接 图4 螺栓连接

以上节点处如木构件太薄，破坏多数是由木材销槽处劈开，特别是在构件很薄得拉力接头中表现得更明显。因此，为了简化计算和确保连接受力安全，现行规范对螺栓连接的木构件做了最小厚度的规定，具体可参照木结构设计规范。

特殊的销连接

空心钢销连接：国外木结构发展比较迅速，现已有空心钢销连接的研究及应用。传统的实心钢销一般直径比较大，并且增加了木构件脆性破坏的可能性。空心钢销根据孔壁厚度的不同，可以提供可变的扣件刚度。通过试验，运用空心钢销的节点明显提高了其延展性，在达到节点刚度要求的前提下，它具有非常好的耗能能力，并且其决定因素

在于孔壁的相对厚度。 图5 空心销连接示意图 图6 空心销示意图

用环氧胶粘剂填充的钢棒连接：此种销连接一般用来连接比较厚的木梁和预制钢架。澳大利亚的研究人员已对其进行了原型抗拉、抗弯试验，并运用在了实际工程当中。此类连接中，十子交叉和倾斜的钢棒极大得提高了连接的抗拉能力。在构造要求中，倾斜部分应该位于截面中部，

并且尺寸应该和所有钢棒相差不大。

2.3 采用钢构件连接的节点形式

在大型木建筑设计中，结构跨度及构

件尺寸相对较大，传统的结构形式无法满足大型结构的要求，结构设计往往会更多的引用钢结构的设计方法，节点处也会积极地使用金属构件或者钢结构节点来满足结构的要求。轻微结合处可以采用钉子或者螺栓等小型钢构件进行连接；大型结构中则常在集成材的结合处插入钢板与木构件固定，钢板之间或者钢板与混凝土基础之间采用螺栓等钢构件进行连接。在大跨木结构中，这些刚节点处理方法可以有效地解决节点的结构问题，为设计带来新的突破。

齿板连接

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。根据加拿大木结构设计规范，采用齿板连接而成的 轻型木桁架跨度可达30米余米。

图8 齿板连接件示意图 图9 用齿板连接的木桁架

图7 环氧胶粘剂钢棒连接示意图