《木结构设计标准》 · 第 4 页

6 连接设计

条文说明

6 连接计算

6.1 齿连接

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6.1 齿连接

6.1.1

齿连接可采用单齿或双齿的形式（图6.1.1），并应符合下列规定：
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。
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。
5 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。
6 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不应小于4.5倍齿深。
7 当受条件限制只能采用湿材制作时，木桁架支座节点齿连接的剪面长度应比计算值加长50mm。

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6.1.1 齿连接的可靠性在很大程度上取决于其构造是否合理。因此，尽管齿连接的形式很多，本标准仅推荐采用正齿构造的单齿连接和双齿连接。所谓正齿，是指齿槽的承压面正对着所抵承的受压构件，使该构件传来的压力明确地作用在承压面上，以保证其垂直分力对齿连接受剪面的横向压紧作用，以改善木材的受剪工作条件。因此，在本条文中规定：
1 齿槽的承压面应与所连接的压杆轴线垂直；
2 单齿连接压杆轴线应通过承压面中心。
与此同时，考虑到正确的齿连接设计还与所采用的齿深和齿长有关，因此，也相应地作了必要的规定，以防止因这方面构造不当，而导致齿连接承载能力的急剧下降。
另外，应指出的是，当采用湿材制作时，齿连接的受剪工作可能受到木材端裂的危害。为此，若干屋架的下弦未采用“破心下料”的方木制作，或直接使用原木时，其受剪面的长度应比计算值加大50mm，以保证实际的受剪面有足够的长度。

6.1.2

单齿连接应按下列规定进行验算：

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6.1.2 1988年规范根据下列关系确定ψv值：

6.1.3

双齿连接的承压应按本标准公式（6.1.2-1）验算，但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，应按本标准公式（6.1.2-2）计算，并应符合下列规定：
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lv的取值，不应大于齿深hc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φv值应按表6.1.3的规定采用。

6.1.4

桁架支座节点采用齿连接时，应设置保险螺栓，但不考虑保险螺栓与齿的共同工作。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，其截面高度不应小于h/3，h为下弦截面高度。

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6.1.4 在齿连接中，木材抗剪属于脆性工作，其破坏一般无预兆。为防止意外，应采取保险的措施。长期的工程实践表明，在被连接的构件间用螺栓予以拉结，可以起到保险的作用。因为它可使齿连接在其受剪面万一遭到破坏时，不致引起整个结构的坍塌，从而也就为抢修提供了必要的时间。因此，本标准规定桁架的支座节点采用齿连接时，必须设置保险螺栓。
为了正确设计保险螺栓，本标准对下列问题作了统一规定：
1 构造符合要求的保险螺栓，其承受的拉力设计值可按本标准推荐的简便公式确定。因为保险螺栓的受力情况尽管复杂，但在这种情况下，其计算结果与试验值较为接近，可以满足实用的要求。
2 考虑到木材的剪切破坏是突然发生的，对螺栓有一定的冲击作用，故规定螺栓宜选用延性较好的钢材（例如：Q235钢材）制作。但它的强度设计值仍可乘以1．25的调整系数，以考虑其受力的短暂性。
3 关于螺栓与齿能否共同工作的问题，原建筑工程部建筑科学研究院和原四川省建筑科学研究所的试验结果均证明：在齿未破坏前，保险螺栓几乎是不受力的。故明确规定在设计中不应考虑二者的共同工作。
4 在双齿连接中，保险螺栓一般设置两个。考虑到木材剪切破坏后，节点变形较大，两个螺栓受力较为均匀，故规定不考虑本标准第7.1.14条的调整系数。

6.1.5

保险螺栓的设置和验算应符合下列规定：

6.2 销连接

6.2.1

销轴类紧固件的端距、边距、间距和行距最小尺寸应符合表6.2.1的规定。当采用螺栓、销或六角头木螺钉作为紧固件时，其直径不应小于6mm。
注：1 受力端为销槽受力指向端部；非受力端为销槽受力背离端部；受力边为销槽受力指向边部；非受力边为销槽受力背离端部。
2 表中l为紧固件长度，d为紧固件的直径；并且l/d值应取下列两者中的较小值；
1）紧固件在主构件中的贯人深度lm与直径d的比值lm/d；
2）紧固件在侧面构件中的总贯人深度ls与直径d的比值ls/d。
3 当钉连接不预钻孔时，其端距、边距、间距和行距应为表中数值的2倍。

6.2.2

交错布置的销轴类紧固件（图6.2.2），其端距、边距、间距和行距的布置应符合下列规定：
1 对于顺纹荷载作用下交错布置的紧固件，当相邻行上的紧固件在顺纹方向的间距不大于4倍紧固件的直径（d）时，则可将相邻行的紧固件确认是位于同一截面上。
2 对于横纹荷载作用下交错布置的紧固件，当相邻行上的紧固件在横纹方向的间距不小于4d时，则紧固件在顺纹方向的间距不受限制；当相邻行上的紧固件在横纹方向的间距小于4d时，则紧固件在顺纹方向的间距应符合本标准表6.2.1的规定。

6.2.3

当六角头木螺钉承受轴向上拔荷载时，端距e1、边距e2、间距s以及行距r应满足表6.2.3的规定。

6.2.4

对于采用单剪或对称双剪的销轴类紧固件的连接（图6.2.4），当剪面承载力设计值按本标准第6.2.5条的规定进行计算时，应符合下列规定：
1 构件连接面应紧密接触；
2 荷载作用方向应与销轴类紧固件轴线方向垂直；
3 紧固件在构件上的边距、端距以及间距应符合本标准表6.2.1或表6.2.3中的规定；
4 六角头木螺钉在单剪连接中的主构件上或双剪连接中侧构件上的最小贯人深度不应包括端尖部分的长度，并且，最小贯入深度不应小于六角头木螺钉直径的4倍。

6.2.5

对于采用单剪或对称双剪连接的销轴类紧固件，每个剪面的承载力设计值Zd应按下式进行计算：

6.2.6

对于单剪连接或对称双剪连接，单个销的每个剪面的承载力参考设计值Z应按下式进行计算：

6.2.7

销槽承压最小有效长度系数kmin应按下列4种破坏模式进行计算，并应按下式进行确定：kmin＝min[kⅠ，kⅡ，kⅢ，kⅣ] （6.2.7-1）
1 屈服模式工时，应按下列规定计算销槽承压有效长度系数kⅠ： 2 屈服模式Ⅱ时，应按下列公式计算单剪连接的销槽承压有效长度系数kⅡ：
3 屈服模式Ⅲ时，应按下列规定计算销槽承压有效长度系数kⅢ：
4 屈服模式Ⅳ时，应按下列公式计算销槽承压有效长度系数kⅣ：

6.2.8

销槽承压强度标准值应按下列规定取值：

6.2.9

当销轴类紧固件的贯入深度小于10倍销轴直径时，承压面的长度不应包括销轴尖端部分的长度。

6.2.10

互相不对称的三个构件连接时，剪面承载力设计值Zd应按两个侧构件中销槽承压长度最小的侧构件作为计算标准，按对称连接计算得到的最小剪面承载力设计值作为连接的剪面承载力设计值。

6.2.11

当四个或四个以上构件连接时，每一剪面应按单剪连接计算。连接的承载力设计值应取最小的剪面承载力设计值乘以剪面个数和销的个数。

6.2.12

当单剪连接中的荷载与紧固件轴线呈除90°外的一定角度时，垂直于紧固件轴线方向作用的荷载分量不应超过紧固件剪面承载力设计值。平行于紧固件轴线方向的荷载分量，应采取可靠的措施，满足局部承压要求。

6.2.13

当六角头木螺钉承受侧向荷载和外拔荷载共同作用时（图6.2.13），其承载力设计值应按下式确定：

6.2.14

六角头木螺钉的抗拔承载力设计值Wd应按下式计算：

6.2.15

当六角头木螺钉的轴线与木纹垂直时，六角头木螺钉的抗拔承载力参考设计值应按下式确定：

6.3 齿板连接

6.3.1

齿板连接适用于轻型木结构建筑中规格材桁架的节点连接及受拉杆件的接长。齿板不应用于传递压力。下列条件，不宜采用齿板连接：
1 处于腐蚀环境；
2 在潮湿的使用环境或易产生冷凝水的部位，使用经阻燃剂处理过的规格材。

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6.3.1 齿板为薄钢板制成（图12），受压承载力极低，故不能将齿板用于传递压力。为保证齿板质量，所用钢材应满足条文规定的国家标准要求。由于齿板较薄，生锈会降低其承载力以及耐久性。为防止生锈，齿板应由镀锌钢板制成且对镀锌层质量应有所规定。考虑到条文规定的镀锌要求在腐蚀与潮湿环境仍然是不够的，故不能将齿板用于腐蚀以及潮湿环境。

6.3.2

齿板应由镀锌薄钢板制作。镀锌应在齿板制造前进行，镀锌层重量不应低于275g/㎡。钢板可采用Q235碳素结构钢和Q345低合金高强度结构钢。齿板采用的钢材性能应满足表 6.3.2的要求。对于进口齿板，当有可靠依据时，也可采用其他型号的钢材。

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6.3.2 目前木结构建筑工程中采用的基本是进口齿板，由于国内外钢材的性能各不相同，因此，本标准给出了齿板采用钢材的性能要求，以方便进口齿板的检测和使用。

6.3.3

齿板连接应按下列规定进行验算：
1 应按承载能力极限状态荷载效应的基本组合，验算齿板连接的板齿承载力、齿板受拉承载力、齿板受剪承载力和剪一拉复合承载力；
2 应按正常使用极限状态标准组合，验算板齿的抗滑移承载力。

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6.3.3 齿板存在三种基本破坏模式。其一为板齿屈服并从木材中拔出；其二为齿板净截面受拉破坏；其三为齿板剪切破坏。故设计齿板时，应对板齿承载力、齿板受拉承载力与受剪承载力进行验算。另外，在木桁架节点中，齿板常处于一拉复合受力状态，故尚应对剪一拉复合承载力进行验算。
板齿滑移过大将导致木桁架产生影响其正常使用的变形，故应对板齿抗滑移承载力进行验算。

6.3.4

在节点处，应按轴心受压或轴心受拉构件进行构件净截面强度验算，构件净截面高度hn应按下列规定取值：
1 在支座端节点处，下弦杆件的净截面高度hn应为杆件截面底边到齿板上边缘的尺寸，上弦杆件的hn应为齿板在杆件截面高度方向的垂直距离（图6.3.4a）；
2 在腹杆节点和屋脊节点处，杆件的净截面高度hn应为齿板在杆件截面高度方向的垂直距离（图6.3.4b、c）.

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6.3.4 在节点处，应采用构件的净截面验算构件的抗拉和抗压强度。构件抗拉或抗压计算时的hn是指抗拉或抗压构件在节点中实际受力处的有效高度。当抗拉或抗压构件中的轴力除以有效截面面积后得到的应力超过木材抗拉或抗压承载能力时，在削弱的净截面处有可能发生抗拉或抗压的破坏。