第四节 木结构的连接.docx

1、第四节 木结构的连接第四章 木结构的连接第一节 齿 连 接一、单齿及双齿连接的构造规定 正确的设计和制造，是提高齿连接质量的重要条件。齿连接正确的作法如下（图41、42）。图41 单齿连结 图42 双齿连结 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着横向压紧力（压杆轴向压力的竖直分力）, 以利于木材的剪切工作。 2）单齿连结应使压杆轴线应通过承压面的中心。 3）木桁架支座节点处的上弦轴线和支座反力的作用线，当下弦为方木或板材时，宜与下弦净截面的中心线交汇于一点；当下弦为原木时，可与下弦毛截面的中心线交汇于一点，此时，下弦刻齿处的截面可按轴心受拉计算。

2、 4）木桁架支座节点的齿深hc不应大于h3，在中间节点处不应大于h4。此处 h为沿齿深方向的构件截面尺寸：对于方木或板材为截面的高度；对于原木为削平后的截面高度。同时，对于方木齿深不应小于20mm；对于原木不应小于30mm。 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，第二齿的齿尖应位于上弦轴线与下弦上表面的交点。单齿和双齿第一齿的剪面长度均不应小于该齿齿深的45倍。 6）当采用湿材制作时，还要考虑木材发生端裂的可能性。为此，木桁架支座节点齿连接的剪面长度应比计算值加大50mm。 7）木桁架支座节点必须设置保险螺栓、附木（其厚度不小于h3，h下弦截面的高度）和经过防

3、腐药剂处理的垫木。二、齿连接的计算 单齿和双齿连接应验算木材的承压、受剪和受拉强度。 1按木材承压验算 （4l）式中 N轴心压力设计值（N）； fc木材斜纹承压强度设计值（Nmm2），按公式（29）、（210）或图22确定； Ac齿的承压面积（mm2）； 对于双齿连接，取两个齿的承压面面积之和； 对于原木，齿的承压面积的计算方法如下。原木单齿连接承压面积Ac计算表表中：hC弦杆齿深；腹杆与弦杆之间的夹角；d1受压腹杆在承压面处的直径；bC直径为d的弦杆，当切削深度为hC时的弦长；bC1直径为d1的腹杆，当切削深度为hC1时的弦长；2AC1直径为d1的腹杆，当两边切削深度为时的弓形面积。附图l

4、当td1时的承压面积附图2 当td1时的承压面积 2按木材受剪验算 （42）式中V剪面上的剪力设计值（N），对于木桁架的支座节点，其值等于下弦的拉力；对于双齿全部剪力由第二齿的剪面承担； fv木材顺纹抗剪强度设计值（Nmm2）； v剪面计算长度，其取值：对于单齿不得大于该齿齿深hc的8倍，对于双齿不得大于第二齿齿深hc的10倍，全部剪力V由第二齿的剪面承受； bv剪面宽度； v考虑沿剪面长度剪应力分布不均匀的强度降低系数，其值按表41采用。强度降低系数v值 表41 / hc45567810v单 齿095089077070064双 齿100930850713按木材受拉验算 （43） 式中Nt受拉

5、杆件的拉力设计值（N）； ft木材抗拉强度设计值（Nmm2）； An齿根处的净截面面积（mm2），计算中应扣除由于安设保险螺栓、附木等造成的削弱。三、齿连接中的保险螺栓 桁架支座节点采用齿连接时，必须设置保险螺栓。保险螺栓应与上弦轴线垂直，一般位于非承压齿面的中央。 保险螺栓的作用在于防止因剪面由于某些偶然因素突然破坏而引起整个桁架的破坏，使有可能及时进行抢修，避免酿成更大的事故。 保险螺栓只在木材剪面破坏以后才起作用。设计齿连接时，不应考虑保险螺栓与齿共同工作。保险螺栓受力情况较为复杂，包括螺栓受拉、受弯以及上弦端头在剪面上的摩擦作用等。 为了简单起见，规范规定保险螺栓所承受的拉力按下式确定

6、: NbNtg（60） （44）式中 N上弦的轴向压设计值（N）； 上弦与下弦的夹角（度）； Nb保险螺栓所承受的轴向拉力（N）。 保险螺栓宜选用Q235钢制作，其抗拉强度设计值应乘以125的调整系数，式中，As为保险螺栓有效截面积，fs为保险螺栓钢材抗拉强度设计值。 双齿连接宜选用两个直径相同的保险螺栓（图42）共同承受拉力N；，但在计算时不考虑两个螺栓受力不均的调整系数。例1已知：上弦杆截面b=160mm，h=180mm；斜腹杆b=160mm，h=100mm；D1=13.94kN；斜腹杆与上弦夹角60；fc，60=4.1Nmm2；其他如图求：hc值与hx值解： 所需承压面积 所需刻槽深度，

7、取hc=20mm=45mm为了使斜杆轴心线通过承压面中心，斜杆端部上侧需削去 第二节 螺栓连接和钉连接 螺栓连接和钉连接具有充分的紧密性和韧性，制作简单，安全可靠，是木结构中常用的一种连接。一、 螺栓连接和钉连接的计算和构造 螺栓连接和钉连接的连接型式有下列几种。图43 双剪连接图44 单剪连接图45 不对称连接 不对称连接：包括不对称双剪（图45a）、不对称多剪（图45b）。 双剪连接和单剪连接的构造和计算应遵守下列规定： 1）螺栓连接和钉连接中木构件的最小厚度应符合表42的要求。螺栓连接和钉连接中木构件的最小厚度 表42连 接 形 式螺 栓 连 接钉 连 接d18mm双剪 连 接（见图43

8、）c5da2.5dc5da4dc8da4d单 剪 连 接（见图44）c7da2.5dc7da4dc10da4d表中c中部构件的厚度或单剪连接中较厚构件的厚度； a边部构件的厚度或单剪连接中较薄构件的厚度； d螺栓或钉的直径。 2）在木构件最小厚度符合表42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： （45）式中V螺栓或钉连接每一剪面的承载力设计值（N）； fc木材顺纹承压强度设计值（Nmm2）； d螺栓或钉的直径（mm）； kv螺栓或钉连接设计承载力的计算系数，按表43采用。螺栓或钉连接设计承载力的计算系数kv 表43连接形式螺 栓 连 接钉 连 接a/d

9、2.534564681011kv5.56.16.77.57.68.49.110.211.1 采用钢夹板时，计算系数kv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。 单剪连接中，若受条件限制，木构件的厚度c不满足表42的规定时，则每一剪面的设计承载力Nv应按表48所列普遍公式计算，并且取四者中的最小值。 计算不对称连接时，可沿轴线（图45的中心线）对开，作为两个单剪连接考虑；对开后，其最小厚度及计算方法均应遵守单剪连接的有关规定。 3）若螺栓的传力方向与构件木纹成角时，则（45）式的V应乘以斜纹承压的降低系数值，角应取该剪面两

10、侧木材承压角度较大值。若按表48所列普遍公式求V值，该公式中的fc值，均应乘以2。 对于钉连接，无论角度值大小，均不考虑斜纹承压的影响。斜纹承压的降低系数值 表44力与木纹所成的角(）螺 栓 直 径（mm）12141618202210110a4da=4d15d取插入值25d15d4d3d4d表中d钉的直径；a构件被钉穿的厚度（见图43和图44）图49 钉连接的斜列布置 6）对于钉连接，表42和表43中所示木构件的厚度a或c值，应取钉在该构件中的实际有效长度。在未被钉穿的构件中，计算时钉尖长15 d不得计算在内（图410 a）；若钉尖穿出构件表面（图410 b）， 则应考虑木材表层纤维可能损坏而

11、减少15 d。此外，尚应考虑在每条拼缝处可能有 2 mm的缝隙。如钉的有效长度小于4 d，则相应剪面的承载力不予考虑。图410 钉尾的计算长度二、销连接的计算原理简介 现行规范中螺栓连接和钉连接的构造和计算规定，系根据销连接的计算原理并考虑螺栓或钉在方木和原木桁架中的常用情况，适当简化而制定的。这里简略介绍这一简化过程和销连接在普遍情况下的计算公式。 1对称双剪连接的计算原理 按照一般考虑木材弹塑性工作的假定，可分别导出各种连接型式（图43、4、5）承载能力的计算公式。现以木结构中最常用的对称双剪连接为例加以介绍。 试验表明，对称双剪连接的破坏有下列四种情况。（1）当销的直径 d很粗，边部构件 a较厚，而中部构件c较薄时，试件由于中部构件被挤压而破坏（图411）。其计算式为： Vc=05cd （46）式中 Vc按中部构件计算，一个剪面的承载能力； 中部构件木材销槽孔壁承压强度； c中部构件的厚度； d销的直径。图411 中部构件挤压破坏 （2）当销的直径d很粗，边部构件a较薄，而中部构件c较厚时，试件将由于边部构件被挤压而破坏（图412）。其计算式为：