第四章 木结构的连接

1、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。 4）木桁架支座节点

2、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）和经过防腐药剂处理的垫木。二

3、、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 当td1时的承压面积

4、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受拉杆件的拉力设计值（N

5、）； 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: NbN·

6、;tg（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

7、 所需刻槽深度，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d<

8、;18mmd>18mm双剪 连 接（见图43）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

9、kv 表43连接形式螺 栓 连 接钉 连 接a/d2.534564681011kv5.56.16.77.57.68.49.110.211.1 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

10、）式的V应乘以斜纹承压的降低系数值，角应取该剪面两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）12141618202210110<80取线性插入值800.840.810.780.750.730.714）螺栓的排列，应按两纵行齐列（图46）或两纵行错列（图47）布置。图46 两纵行齐列图47 两纵行错列 螺栓排列的最小间距应符合表45的要求。螺栓排列的最小间距 表45排 列 形 式顺 纹横 纹端 距中 距边距中距S0S

11、eS1S3S2两纵行齐列（图46）7d7d3d3.5d两纵行错列（图47）10d2.5d表中 d螺栓直径。 当被连接的受拉构件采用湿材制作时，其顺纹端距S0应加长70mm。 当采用钢夹板时，钢夹板上的端距取S02d，边距取S315d。 当构件成直角相交，而一构件的轴向力通过螺栓传给另一构件时，螺栓排列的横纹最小边距，在受力边不小于45d；在不受力边不小于25d（图48）。图48 木纹螺栓排列 5）钉的排列，可采用齐列、错列或斜列（图49）布置，其最小间距应符合表46的要求。对于软质阔叶材，其顺纹中距和端距应按表中规定增加25；对于硬质阔叶树和落叶松，若无法预先钻孔，不应采用钉连接。 在一个节点

12、中，不得少于两颗钉。当钉从连接的两面钉入时，需符合钉入中间构件的深度不大于该构件厚度的23的条件，方才容许从两面正对钉入，此时钉的间距可不考虑钉子相互交搭的影响。当中间构件的钉入深入大于该构件厚度的23时，两面的钉子必须错位钉入，而其在中间构件中的间距S1不小于15d。钉排列的最小间距 表46构件被钉穿的厚度a顺 纹横 纹中 距S1端 距S0中 距S2边 距S3齐 列错列或斜列a10d10d>a>4da=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，

13、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

14、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：图412 边部构件挤压破坏 Va=ad （47）式中Va按边部构

15、件计算，一个剪面的承载能力； 边部构件木材销槽孔壁承压强度； d销的直径。（3）当中部及边部构件均较厚，而销的直径d很细时，销将会在中部及边部构件中同时发生弯曲破坏呈波浪形（图413）。在理论上认为：在拼合缝两侧的弯折处都出现了塑性铰（即两个塑性铰）。 图413a 销弯曲破坏呈波浪形在这种情况下，即使再增加中部或边部构件的厚度，其承载能力也不能再增大。故形成塑性铰时的承载能力为这种销连接的最大承载力，分到每个剪面为Vmax。图413b 从图413 a中取出两塑性铰之间的一段销轴作为“脱离体”（图413 b）来分析，用Ms代表销正截面上抵抗弯曲的力矩，a0为由塑性铰至拼合缝之间的距离，按一般力学

16、方法分析求得；由此得： （48）则 （48）式中 Vmax按销弯曲出现两个塑性铰分析时，每一剪面的最大承载能力； fbs销的抗弯强度； fgr销弯曲时销槽木材孔壁承压的强度。 （4）当中部构件c很厚，边部构件a较薄，而销又较细时，则介于上述情况之间，即销首先在中部构件中发生弯曲呈折线形（图414）。理论上认为，在该弯折处出现了塑性铰（在拼合缝两侧仅出现一个塑性铰）；销的两端部分（自塑性铰至销端部分）开始转动，而由于边部构件厚度较薄又不足以阻止销弯曲的继续发展。在这种破坏情况下，边部构件的销槽孔壁承压应力沿销轴长度方向的分布也是不均匀的；在边部构件的边缘区段已进入塑性阶段，而其它部分则仍处于弹性

17、阶段（图414）。从图414 a中取出由塑性铰至销端的一段销轴作为“脱离体”（图414 b）来分析，如果以塑性深度a3和弹性深度a1的比值（a3a1）为参变量，则经计算表明：当a3a1从1增加到无穷大时，承载能力的相应增大不超过10，故可取a3a11作为计算依据。如果以a2与a1的比值为参变量，当a2a1从零增加到无穷大时，亦可得类似结果。根据静力平衡条件并经简化则可求得： （49）式中Vbs按销弯曲出现一个塑性铰时，一个剪面的承载能力； 其余符号意义同前。 (a) (b)图414 销弯曲破坏呈折线形 2木材销槽承压和销抗弯的强度设计值 在销槽中木材承压应力沿孔壁的分布是不均匀的；它和木材一般

18、的承压强度不同，根据试验和为了便于应用，现行规范将木材销槽孔壁承压强度设计值换算成木材一般的顺纹抗压强度设计值，其换算系数和销的抗弯强度设计值一并列于表47。木材销槽孔壁承压强度的换算系数和销的抗弯强度设计值 表47连接的破坏特征符 号螺 栓 连 接钉连接对称连接单剪连接中部构件木材承压/fc090807/fc、070707/fc101007销的抗弯强度设计值fbs（N/mm2）294700表中 fc木材顺纹承压强度设计值，按表21采用。其余符号意义同前。 3销连接普遍计算公式 将表47中木材销槽孔壁承压和销抗弯强度设计值代入公式（46）、（47）、（49）及（48）并取整数，则得销连接顺纹受

19、力时在一个剪面上的设计承载力Vc、Va、Vbs及Vmax等，兹列于表48中，但在设计时应取四者中的最小值。销连接顺纹受力时的普遍计算公式 表48项次计 算 条 件螺 栓钉对称连接（见图43）单剪连接（见图44）对称连接（见图43b）单剪连接（见图44c）1按木材承压条件中部构件Vc0.45cdfc 03cdfc04cdfc03cdfc2边部构件Va07ad fc07ad fc07ad fc07ad fc3按销弯曲条件出现一个塑性铰Vbs 4出现两个塑性铰Vmax 按销弯曲条件计算时，kv随ab及fc而变化。现行规范为了简化计算，近似地将影响较小的因素fc取为一定值；并算出kv值列于表43，供设

20、计时直接使用。 4销连接不受木材承压控制的条件 按木材的承压条件计算，只有在构件厚度很薄的情况下才能起控制作用。因此，如令 VcVmax和VaVbs则得构件的最小厚度的条件，列如表49。销连接不受木材承压控制的条件 表49连 接 型 式螺 栓 连 接钉 连 接对 称 双 剪连 接（见图43） 单 剪 连 接（见图44） 若当构件的厚度 a和c同时满足表49中的条件时，则连接的承载能力将仅由销的弯曲条件控制（表48中项次3及4）。 此外，试验表明，在构件很薄的螺栓连接中，其破坏多数是由木材销槽处劈开，特别是在构件很薄的拉力接头中表现得更为明显。因此，为了简化计算和确保连接受力安全，现行规范对螺栓

21、连接和钉连接中的木构件作了最小厚度的规定（见表42），从而仅按螺栓和钉的弯曲条件计算（公式45）。三、螺栓连接在计算中的几种特殊价况 1钢填板螺栓连接 在钢木屋架或板材屋架中，有时遇到两侧的边部构件为木材，而中间构件为钢板的钢填板螺栓连接（图415）。图415 钢填板螺栓连接 这种连接顺纹受力时每一剪面的承载能力，可按下列两式计算后，取其较小值。 （410） （411）式中 fc木材顺纹承压强度设计值，按表21采用； fbs螺栓抗弯强度设计值，按表47采用。 亦可近似地按公式（45）计算，但式中的系数kv值可相应提高25。 2硬木夹板螺栓连接 硬木夹板螺栓连接顺纹受力时的承载能力比一般木材的木

22、夹板要高一些。当有必要利用此潜力时，可按下列公式计算，并取Vbs和Vmax两者中的较小值。 （412） （413）式中和边部构件和中部构件木材顺纹承压强度设计值，按表21采用； 中部构件木材与边部构件木材顺纹承压强度设计值的比值； fbs螺栓抗弯强度设计值，按表47采用。 对表42中中部构件最小厚度c的规定，应相应地乘以予以增加。 3横木纹螺栓连接 屋架下弦与竖腹杆垂直相交的螺栓连接为横木纹螺栓连接(图416、17）。此时，竖腹杆为顺纹受力；下弦为横纹受力。由于木材顺纹与横纹的承压强度不同。在理论上也可看作木材强度不同的螺栓连接，而引用硬木夹板公式（413）、（412）计算。然而，考虑到横木纹

23、易于产生劈裂，对于图416所示横纹连接仍宜按规范的一般公式（公式45）和有关规定计算，不宜再利用这部分潜力。并且下弦的最小厚度尚宜按表42中规定的数值除以a（见表44）予以增大。对于图4l7所示的横纹连接，若按规范计算在某些个别情况下可能反而偏高，实际上横纹木材阻止螺栓弯曲的钳制作用较小，其承载能力较低，在设计中最好避免这种构造。若必须这样做时，则宜用公式（412、13）加以复核。图416 中部构件为横木纹的螺栓连接图417 边部构件为横木纹的螺栓连接第三节 螺栓连接设计的普遍屈服模式 在第二节中，常用螺栓连接的计算和构造规定主要应用于顺纹受力的受拉构件的接头。为了方便应用，对被连接构件厚度等

24、变化因素作了一些构造规定，从而达到简化计算的目的。但在螺栓连接的广泛应用中，有时不能符合这些构造规定。在节点连结中的螺栓连接有时不便采用常用螺栓连接的计算方法。 在本节中，螺栓连接设计的普遍屈服模式可以适用于螺栓连接的不同木板厚度和各种不同角度的受力情况，以及不同树种的螺栓连接。并可以适用于对称的、不对称的、单剪、双剪、多剪等连接形式。 螺栓、钢销、钉、木螺钉、木销等细而长的杆状连接件统称为销类连接件。它们的特点是承受的荷载与连接件本身长度方向垂直，故称抗“剪”连接，而不是抗拉连接。然而它又与易于发生木材剪切脆性破坏的块状键连接的抗剪作用不同，销抗“剪”是基于销发生弯曲和销槽木材受压，都具有良

25、好的韧性，较其他连接更安全可靠，并在工程中广泛应用。当然，在设计时亦应注意尽量避免采用销直径过大的和木材厚度过小的销连接，这种销连接可能发生剪裂和劈裂等脆性破坏。 一、销连接的连接形式和屈服模式销连接的普遍屈服模式是建立承载能力计算理论的基础，最早出现在欧洲，被国际公认。图418表示对称双剪、单剪、木材与木材、木材与钢材各种典型的屈服模式。归纳起来共有四种：图418 典型屈服模式 1Is模式：销的直径d很大，刚性不屈；中部构件或单剪连接中的较厚构件的厚度（主材c）很大，对销身倾斜转动具有很大的钳制力，而边部构件厚度（侧材a）很小。在此种条件下，侧材a的销槽被挤压破坏（图418a、e）。2IIm

26、模式：销身刚直，在双剪连接中侧材a很厚而主材c较薄，则主材c的销槽被均匀挤压破坏；或者在单剪连接中，销身倾斜转动致使较厚构件（主材c） 的边缘区域的销槽局部被挤压破坏（图418b、f、j）。3IIIbs模式：销的直径较小，主材较厚具有很大的钳制力，受力后销身发生弯曲，在结合缝一侧的主材中出现塑性铰，塑性铰以外的部分销身虽仍然刚直，但由于转动倾斜致使边部构件（侧材a）的内外边缘区域局部被挤压破坏。这种情况简称“一铰”屈服模式（图418c、h）。4IVmax模式：销的直径较小，主材和侧材很厚都具有很大的钳制力，受力后销身弯曲，在结合缝两侧的构件中同时出现塑性铰，由于两个塑性铰之间的部分销身转动倾斜

27、致使两侧构件在结合缝的边缘区域都被挤压破坏（图418d、i）。这种情况简称“两铰”屈服模式。在“一铰”屈服模式中，如果增加侧材a的厚度，可以提高销连接的承载能力；而在“两铰”屈服模式中，即使增加侧材和主材的厚度，再也不能提高其承载能力。故“两铰”屈服模式又称“最大”屈服模式。螺栓连接的承载力应按下式进行验算：NnbnvV （414）式中 N由螺栓传递的构件轴向力设计值（N）： nb连接中的螺栓个数； nv每个螺栓的“剪力面”数，单剪连接取 nv=1，双剪连接取 nv=2； V每个螺栓的每一“剪力面”上的螺栓承载力设计值（N），其值应取各种屈服模式中之最小者。 二、应力图式和计算公式 按照上述屈

28、服模式，利用销槽木材承压和销受弯工作，可以计算出销连接的承载能力。但必须指出，这些屈服模式是在销与销之间具有足够的间距，保证不致于发生剪切或劈裂等脆性破坏的条件下而建立的。因此使用这些屈服模式，必须严格满足有关销的排列规定。 这些屈服模式的理论分析，由于采用的假定不同，分析方法亦有多种： 1弹性理论分析法：假定销槽木材为弹性工作，把销身视为弹性基础上的梁，通过微分方程求解得出销身的弯曲位置和最大弯距。此法甚繁。 2塑性理论分析法：假定销槽木材和销受弯完全处于塑性阶段工作，沿销轴的挤压应力全部呈均匀分布，完全不考虑销槽木材的变形条件。此法甚为简单，但假设理论不完全与实际相符。 3弹塑理论分析法：

29、假定销槽木材的应力-应变曲线为弹塑性，沿销轴的挤压应力分布在构件边缘部分已进入塑性阶段，而在其他部分仍处于弹性阶段，并考虑销连接中主材和侧材的销槽承压变形的协调条件，这与试验结果颇为接近，但由于要考虑主材和侧材的变形协调问题，理论分析计算工作量很大。在中国采用弹塑理论简化分析法，仅考虑侧材销槽木材的变形条件，从构件中取出“塑性铰”的部分销轴作为“脱离休”进行力学分析，从而大大简化了弹塑性理论分析方法，所得结果与严格的弹塑性分析方法几乎完全一致。表410表示各种屈服模式的应力图式和计算公式。屈服模式的应力图式和计算公式 表410注：表中计算公式参见“考虑木材弹塑性工作销结合承载能力的简化计算法”

30、，重庆建筑工程学院学报，（工程结构），19592。表中 a和c侧材和主材的厚度（mm）；d销身的直径（mm）； fbs销的抗弯强度（Nmm2）； fes和fem侧材和主材的销槽木材承压强度（Nmm2）； Re=femfes主材与侧材销槽木材承压强度的比值； kbs销身弯曲破坏的模型系数，其值为：（415） kc单剪连接中主材销槽木材承压破坏的模型系数，其值为： （416） 三、木材与木材的螺栓连接 木材与木材的螺栓连接承载能力应按木材和钢销破坏的各种屈服模式进行计算，并取其较小者。 1按木材销槽承压破坏计算模式Is Vs=07adfes （417）模式IIm Vm=kcmcdfem （418）

31、式中 Vs和Vm每个螺栓每一剪面的承载能力（N）； a和c侧材和主材的厚度（mm）； d螺栓的直径（mm）； fes和fem侧材和主材的销槽木材承压强度设计值（Nmm2）； kcm考虑在构件厚度内销槽承压应力分布情况的有效折减系数； 对于双剪连接的主材（中部构件）取kcm=045； 对于单剪连接的主材（较厚构件）kcm按下式计算： （419） 主材与侧材的销槽木材承压强度设计值的比值。 2按螺栓弯曲破坏计算模式IIIbs （420）模式IVmax （421）式中 Vbs和Vmax每个螺栓每一剪面的承载能力（N）； fbs螺栓的抗弯强度设计值（Nmm 2）； kbs螺栓弯曲破坏的模型系数，其值为

32、：（422） 其余符号意义同前。 四、木材与钢材的螺栓连接 木材与钢材的螺栓连接承载能力应按木材销槽承压、螺栓抗弯以及钢板受拉和孔壁承压等条件进行计算，并取得各种屈服模式中之较小者。 1按木材销槽承压破坏计算模式Is Vs=07adfes （423）模式IIm Vm=kcmcdfem （424）式中 Vs和Vm每个螺栓每一剪面的承载能力（N）； a和c侧材和主材的厚度（mm）； d螺栓的直径（mm）； fes和fem侧材和主材的销槽木材承压强度设计值（Nmm2）； kcm考虑在构件厚度内销槽承压应力分布情况的有效折减系数； 对于双侧钢板的对称双剪连接中的主材，取kcm=045； 对于单侧钢板的

33、单剪连接中的主材，kcm按下式计算：（419）中的fem为木材主材的销槽承压强度设计值。侧材的fes可取为钢材的孔壁承压fsc（表533）。 对于中间钢填板对称双剪连接中的侧材，仅按模式Is验算式（423）。 2按螺栓弯曲破坏计算 对于双侧钢板的对称双剪连接和单侧钢板的单剪连接，螺栓弯曲破坏仅按模式IVmax计算； 对于中间钢填板的对称双剪连接，螺栓弯曲破坏应按模式IIIbs和IVmax计算。模式IIIbs Vbs=kbsadfes （425）模式IVmax （426）式中 Vbs和Vmax每个螺栓每一剪面的承载能力（N）； fbs螺栓抗弯强度设计值（Nmm2）； fec木材销槽承压强度设计值

34、（Nmm2）；当中部构件为木材时，取fec=fem；当边部构件为木材时，取fec=fes； kmax螺栓出现两塑性铰时的模型系数； kmax=0443用于双侧钢板的对称双剪连接或单侧钢板的单剪连接； kmax=0626用于中间钢填板的对称双剪连接； kbs在中间钢填板对称双剪连接中，螺栓出现一个塑性铰时的模型系数； （427）其余符号意义同前。 3按钢板受拉或孔壁承压破坏计算 连接钢板受拉或螺栓孔孔壁承压破坏时，每个螺栓的每一剪面的承载能力按下式计算，并取其较小者：Vst=kcsAnsfst （428）Vsc=kcsdfsc （429）式中 d螺栓的直径（mm）； 受拉连接钢板的厚度（mm）；

35、 Ans连接钢板的受拉截面的净截面面积（mm2）； fst钢材抗拉强度设计值（Nmm2）； fsc钢材孔壁承压强度设计值（Nmm2）； kcs考虑连接钢板受力情况的折算系数； kcs=1用于木构件两侧为钢夹板的螺栓连接； k cs=05用于两侧为木材而钢板居中的钢填板螺栓连接； Vst连接钢板抗拉时，螺栓每一剪面的承载力设计值（N）；Vsc连接钢板孔壁承压时，螺栓每一剪面的承载力设计值（N）。五、木材与混凝土的螺栓连接 1木材与混凝土的螺栓连接一般是构造需要，毋须验算承载力。当需要作为承重连接时，一般不宜直接采用螺栓连接，应该在混凝土中设置由锚板和直锚筋或弯折锚筋组成的预埋件，木材再与预埋件上

36、外露的钢板用螺栓连接。并且，若承受支座反力，宜在预埋件上设有支座以避免螺栓横纹受力。 2预埋件的设计和计算，应遵守国家标准混凝土结构设计规范GB 500102002中第109节的有关规定。 3木材与钢板的连接可按本节中的各种屈服模式和计算公式进行计算。 4在轻型木框架中木材与混凝土之间不得不直接用螺栓连接，当需验算时，每个螺栓每一剪面的承载力建议考虑按不同树种的木材与木材的单剪形式的螺栓连接进行计算，其中主材的销槽木材承压强度fem取为混凝土的承压强度。 六、螺栓连接中木材、混凝土和钢材的强度设计值 在螺栓连接中，由于木材销槽承压强度与木材一般的抗压强度不同，短期（瞬间）荷载作用与长期荷载作用

37、不同，中部构件与边部构件以及螺栓抗弯屈服时的木材销槽承压强度也不同。为简化计算起见，将这些复杂因素已考虑在上述各种屈服模式的计算公式中，并保证螺栓连接具有足够的可靠度。经研究在确定螺栓连接承载力时，木材销槽承压强度可直接按下述规定采用。 1当螺栓连接顺木纹受力时，模式公式中的木材销槽承压强度设计值应取为：fes或fem=fe，0= fc （430）式中 fe，0木材销槽顺纹承压强度设计值（Nmm2）； fc木材顺纹承压强度设计值（Nmm2）。 2当螺栓连接横木纹受力时，模式公式中的木材销槽承压强度设计值应取为：fes或fem=fe，90= k90fc （431）式中 fe，90木材销槽横纹承压

38、强度设计值（Nmm2）； fc木材顺纹承压强度设计值（Nmm2）； k90木材销槽横纹承压强度降低系数，按表411取值。木材销槽横木纹承压强度降低系数k90 表411 3当螺栓连接中力与木纹成角度时，模式公式中的木材销槽承压强度设计值应取为：（432） 4螺栓连接中钢材应采用钢号为Q235钢，其强度按表412采用。 5当木材与混凝土之间不得不直接采用螺栓连接时，混凝土的强度等级按C15考虑。螺栓连接中钢材或混凝土强度设计值 表412第四节 斜 键 连 接 1）斜键连接一般仅用于屋架下弦的受拉接头，设计时应符合下列要求：（1）键的受力方向和构造尺寸按图419采用。健和键槽宽度均应上大下小相差2m

39、m，以便楔紧； 图419 斜键连接的受拉接头 （2）键块应用耐腐硬木制作，并应使键块顺纹受力； （3）接头每边的键块数目不宜少于四个， （4）必须设置系紧螺栓（图419）此其直径应不小于12mm。 2）当符合上述的构造要求时，斜键连接中每一个键的承载能力设计值V（N）按下式确定： V=100h1fv （433）式中 fv构件的木材顺纹抗剪强度设计值，按表21采用， h1下弦高度（mm），当为原木时取下弦削平处的弦长。第五节 承拉螺栓、贴角焊缝的计算和构造规定 本节中有关钢材、螺栓和焊缝的强度设计值及其降低系数按国家标准钢构件设计规范GB50017采用。 1木结构中圆钢拉杆和拉力螺栓及其垫板按下

40、式计算 （l）圆钢拉杆和拉力螺栓的截面验算 （434）（2）垫板面积（mm2） ANtfc,90°（435） （3）方形垫板厚度（mm） （436）式中 Nt轴向拉力设计值（N）； Ae圆钢拉杆或螺栓的有效截面面积（mm2）； 普通螺栓的抗拉强度设计值（Nmm2）； f钢材的抗弯强度设计值（Nmm2）； fc90°木材横纹承压强度设计值（Nmm2），按表21采用。当垫板下木材为斜纹承压时,根据轴心拉力N与垫板下木构件木纹方向的夹角，公式（416）中的fc90°应改为fc,确定。 系紧螺栓钢垫板的尺寸可按构造要求确定，但其厚度不宜小于03d，其边长不宜小于35d，d

41、为螺栓直径。 2在通过焊缝形心的拉力，压力或剪力作用下，当力平行于焊缝长度方向时，直角角焊缝（图420）的强度，应按下式计算 （437）式中 N作用于连接处的轴向力设计值； hf直角角焊缝的焊脚尺寸，取较小值（图420）； 直角角焊缝的计算长度，取其实际长度减去10mm； f沿焊缝长度方向的剪应力； 直角角焊缝的强度设计值。 图420 直角角焊缝截面图 3直角角焊缝的尺寸应符合下列要求 （1）直角角焊缝的焊脚尺寸hf（mm）不得小于，t为较厚焊件厚度（mm），当焊件厚度等于或小于4 mm时，则最小 hf应与焊件厚度相同。 （2）直角角焊缝的焊脚尺寸不宜大于较薄焊件厚度的12倍，但板件（厚度为t

42、）边缘的角焊缝最大焊脚尺寸，尚应符合下列要求： 当t6mm时，hft； 当t>6mm时，hft（12）mm。 （3）直角角焊缝的计算长度不得小于8 hf和40 mm。 （4）侧面角焊缝的计算长度不宜小于60 hf；当大于上述数值时，其超过部分在计算中不予考虑。若内力沿侧面角焊缝全长分布，其计算长度不受此限。 4圆钢和钢板（或型钢）、圆钢与圆钢之间的贴角焊缝，其抗剪强度应按下式计算 （438） 式中N作用在连接处的轴心力； 焊缝计算长度的总和； he焊缝的有效厚度。 对圆钢与钢板（或型钢）的连接，he07hf（图421）； 对圆钢与圆钢的连接（图422），he应按下式计算 he01（d12

43、d2）a （439） d1大圆钢直径； d2小圆钢直径； a焊缝表面至两个圆钢公切线的距离，此值应在施工图中注明。图421 圆钢与钢板之间的焊缝图图422 圆钢与圆钢之间的焊缝图 5圆钢与圆钢、圆钢与钢板（或型钢）之间的焊缝有效厚度，不应小于02倍圆钢直径（当焊接的两圆钢直径不同时，取平均直径）或3mm，并不大于12倍钢板厚度，计算长度不应小于20mm。第六节 连接设计中的注意事项一、连接设计的一般要求1）力求避免由于木材含水率变化产生的干缩裂缝引起连接的剪坏和劈开，特别在受拉和受剪连接中要避免剪面与木材髓心重合（图423、424）。在设计方木屋架支座节点时，宜在施工图中注明“剪面应避开髓心”

44、。图423 齿连接中木材的髓心位置 错误的 正确的图424 拉力接头中的螺栓位置 2）在受拉接头中宜采用螺栓连接（图425、26），不宜采用凸凹板连接（图425），实践表明，这种侧齿受剪的连接由于每齿受力不均，易于逐个产生脆性剪坏。图425 凸凹板拉力接头（不宜采用）图426 钢夹板螺栓联结的凸凹齿拉力接头（不宜采用） 3）在同一连接中在计算上不得考虑两种或两种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426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

45、用不同直径的螺栓。 4）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（图427、28、29）。 现举出几个错误作法的例子，说明如下。 图427的原设计意图是利用直径相同的3个螺栓共同承受N力。实际上螺栓在较小的变形下木材即发生横木纹撕裂，而螺栓则需要通过填块与下弦的挤压变形和螺栓本身发生较大变形的情况下方能受力破坏。因此，螺栓二者不可考虑共同受力。当不得不采用这种方式时，可仅考虑两个螺栓受力，其直径宜稍大些；而螺栓仅为构造需要的联系作用，其直径宜很小。0 直接传力的螺栓间接传力的螺栓图427 螺栓连接不宜采用的传力方式 直接传力的剪面（下弦）间接传力的剪面（夹板

46、）图428 齿连接中不宜采用的传力方式 图428原设计目的是由于下弦剪面不够，想用木夹板加大剪面面积，上弦内力Nc的一部分通过齿连接下弦剪面直接传递给下弦，另一部分通过上弦的螺栓、夹板、夹板的剪面、下弦夹板的螺栓再传递给下弦。前者是直接传力的途径，传力大，变形小，后者是间接传力的途径，只有在变形较大时才能传力。故二者难以共同工作，设计时不宜采用。在房屋加固工程中不得不采用此种方式时，可仅考虑由木夹板传递全部上弦内力Nc（设想下弦端部剪面已破坏）。 图429竖杆与下弦的连接，原设计意图是利用螺栓及与U形扁钢连接，然后通过下弦下表面与扁钢的挤压把力传递到下弦，然而误将螺栓直接穿过下弦；斜杆与下弦连

47、接的方式与图427类似。实际上，竖杆及斜杆中的螺栓将使下弦先产生横纹撕裂。直接传力的螺栓间接传力的螺栓图429 不宜采用的节点设计二、齿连接的几种不宜采用的构造形式 在用方木或原木做成的木结构中，齿连接是最常用的一种连接方式。 设计齿连接时，要求做到构造简单，传力明确，能应用简单的工具制作，辅助连接物少，而且连接外露，便于检查；还要适当注意减少对构件的削弱和防止因木材的干缩或湿胀变形引起剪面产生劈裂、撕裂的可能性，以及保证受剪面上有一定的横向压紧力。图430 齿连接中不宜采用的构造形式 下述几种齿连接是不宜采用的构造形式 1）分角榫齿连接（图430a），由于制作不易准确和木材于缩变形的影响，实

48、际上难以保证III和IIIII两个承压面同时受力。 2）伪正榫齿连接（图430c），剪力面上毫无压紧力，对受剪面工作不利；当角度较小时，甚至可能在桁架使用过程中发生横纹劈开现象。 3）压杆轴线不对准承压面中心的齿连接（图430b），上弦承压面的中心未与轴向力重合，将会对上弦杆产生增大跨中弯矩的不利影响。 4）带帽舌的齿连接（图430d），由于制作不易准确，上弦帽舌顶住下弦表面，妨碍承压面的正常工作，甚至引起木材劈裂。 5）留鼻梁的齿连接（图430e），制作工艺较为复杂，不能用锯一次贯穿锯成，当制作不够紧密时，可能发生仅鼻梁一侧受力现象。三、螺栓连接在设计与施工中的注意事项 螺栓连接的合理设计和正确施工是保证结构节点和受拉接头能够正常受力和减少变形的关键。 螺栓直径的选择应符合规范中有关的排列规定。这些规定是保证木材不致劈裂的重要条件。为避免木材干裂对螺栓连接强度的影响，下弦受拉接头的螺栓连接不应采用单行排列。当采用两纵行排列时，螺栓直径不要超过截面高度的195。另外，为了充分发挥螺栓的承弯能力，应严格遵守规范中关于木构件最小厚度的规定，而在条件许可时最好适当加大木材的厚度。 螺栓的个数不宜过少，特别是受拉下弦接头，其每端螺栓