木結(jié)構的連接學習教案

1、會計學1木結(jié)構的連接木結(jié)構的連接(linji)第一頁，共70頁。 4.1.1 連接(linji)的類型 按功能(gngnng)節(jié)點連接接長拼接按方式榫卯連接齒連接銷連接鍵連接膠連接植筋連接承拉連接第1頁/共70頁第二頁，共70頁。第2頁/共70頁第三頁，共70頁。榫卯(sn mo)連接第3頁/共70頁第四頁，共70頁。銷連接(linji)第4頁/共70頁第五頁，共70頁。4.1.2 對連接(linji)的基本要求 （1）傳力明確，安全可靠；（2）具有一定韌性；（3）有一定的緊密性；（4）構造簡單，便于施工(sh gng)，節(jié)省材料。第5頁/共70頁第六頁，共70頁。4.1.3 影響(yngxi

2、ng)連接承載力的因素 （1）與木材強度有關的因素；（2）幾何(j h)因素；（3）群體作用因素；（4）特殊性產(chǎn)生的因素。第6頁/共70頁第七頁，共70頁。優(yōu)點優(yōu)點(yudin)：構造簡單、傳力明確、制作工具簡易；連接外露：構造簡單、傳力明確、制作工具簡易；連接外露，易，易 于檢查于檢查缺點：開齒削弱構件截面；產(chǎn)生順紋受剪作用，脆性破壞缺點：開齒削弱構件截面；產(chǎn)生順紋受剪作用，脆性破壞單齒連結(jié)(lin ji)雙齒連結(jié)單齒連接：承載力低，制作簡單，優(yōu)先采用雙齒連接：承載力高第7頁/共70頁第八頁，共70頁。1）承壓面應與所連接的壓桿軸線垂直；2）單齒連結(jié)應使壓桿軸線應通過承壓面的中心； 3）木桁

3、架支座節(jié)點處的上弦軸線和支座反力的作用線，當下弦為方木或板材(bn ci)時，宜與下弦凈截面的中心線交匯于一點；當下弦為原木時，可與下弦毛截面的中心線交匯于一點，此時，下弦刻齒處的截面可按軸心受拉計算；4.2.1 齒連接(linji)的構造 第8頁/共70頁第九頁，共70頁。4）木桁架支座節(jié)點的齒深hc不應大于h/3，在中間節(jié)點處不應大于h/4。此處 h為沿齒深方向的構件(gujin)截面尺寸；對于方木或板材為截面的高度；對于原木為削平后的截面高度。同時，對于方木齒深不應小于20mm；對于原木不應小于30mm。5）雙齒連接中，第二齒的齒深hc2應比第一齒的齒深hc1至少大20mm，第二齒的齒尖

4、應位于上弦軸線與下弦上表面的交點。單齒和雙齒第一齒的剪面長度均不應小于該齒齒深的4.5倍。第9頁/共70頁第十頁，共70頁。6）當采用濕材制作時，還要考慮木材發(fā)生端裂的可能性。為此，木桁架支座節(jié)點齒連接的剪面長度應比計算值加大50mm。7）木桁架支座節(jié)點必須設置保險螺栓、附木（其厚度不小于h/3，h下弦截面的高度）和經(jīng)過防腐(fngf)藥劑處理的墊木。 第10頁/共70頁第十一頁，共70頁。 單齒和雙齒連接應驗(yngyn)算木材的承壓、受剪和受拉強度。 1按木材(mci)承壓驗算 cccfAN式中 N軸心壓力設計值（N）； fc木材(mci)斜紋承壓強度設計值（N/mm2）； Ac齒的承壓面

5、積（mm2），對于雙齒連接，取兩個齒的承壓面面積之和。 4.2.1 齒連接承載力計算 齒槽斜紋承壓：第11頁/共70頁第十二頁，共70頁。原木(yunm)單齒連接承壓面積Ac計算表hc弦桿齒深；腹桿與弦桿之間的夾角；d1受壓腹桿在承壓面處的直徑；bc直徑為d的弦桿，當切削深度為hc時的弦長；bc1直徑為d1的腹桿，當切削深度為hc1時的弦長；2Ac1直徑為d1的腹桿，當兩邊(lingbin)切削深度為(d1-bc)/2時的弓形面積。第12頁/共70頁第十三頁，共70頁。 附圖(f t)l 當td1時的承壓面積第13頁/共70頁第十四頁，共70頁。 附圖(f t)2 當td1時的承壓面積第14頁

6、/共70頁第十五頁，共70頁。 2按木材(mci)受剪驗算 vvvvfblVV剪面上的剪力設計值（N）； fv木材順紋抗剪強度設計值（N/mm2）； lv剪面計算長度，對于單齒不得大于該齒齒深hc的8倍（mm）; bv剪面寬度（mm）； v考慮沿剪面長度剪應力分布不均勻的強度降低(jingd)系數(shù)。齒槽順紋受剪：第15頁/共70頁第十六頁，共70頁。單齒連接抗剪強度(qingd)降低系數(shù)v值 lv/hc45567810v095089077070064第16頁/共70頁第十七頁，共70頁。tntfAN Nt受拉桿件的拉力設計值（N）； ft木材抗拉強度設計值（N/mm2）； An齒根處的凈截面面

7、積（mm2），計算(j sun)中應扣除由于安設保險螺栓、附木等造成的削弱。 3按木材(mci)受拉驗算 齒槽處有較大的截面削弱，要進行受拉凈截面強度(qingd)驗算：第17頁/共70頁第十八頁，共70頁。桁架支座節(jié)點(ji din)采用齒連接時，必須設置保險螺栓。保險螺栓應與上弦軸線垂直，位于非承壓齒面的中央。 保險螺栓按受拉承載力驗算。 4保險螺栓(lushun)驗算 第18頁/共70頁第十九頁，共70頁。拉力(ll)大小:Na上弦(shngxin)的軸向壓設計值（N）；上弦(shngxin)與下弦的夾角（ ）；Nb保險螺栓所承受的軸向拉力（N）；As保險螺栓有效截面積；fs保險螺栓鋼材

8、抗拉強度設計值（N/mm2），1.25為強度調(diào)整系數(shù)。 )60tan(abNN受拉驗算(yn sun):ssb25. 1fAN第19頁/共70頁第二十頁，共70頁。雙齒連結(jié)(lin ji) 5雙齒連接雙齒連接(linji)驗算驗算 第20頁/共70頁第二十一頁，共70頁。 雙齒連接驗算(yn sun)：木材承壓強度、齒槽順紋抗剪強度等 （1）木材承壓 承壓面面積為兩個齒承壓面面積之和，按單齒連接公式驗算。 （2）木材受剪 雙齒連接的受剪僅考慮第二齒剪面的工作，按單齒連接驗算，并考慮如下條款： 1）計算受剪應力時，全部剪力V應由第二齒剪面承受； 2）第二齒剪面的計算長度lv的取值，不得大于齒深h

9、c的10倍； 3）雙齒沿剪面長度剪應力分布不均強度(qingd)降低系數(shù)按下表采用。第21頁/共70頁第二十二頁，共70頁。 lv/hc67810v1.000930850.71 3）雙齒沿剪面長度剪應力分布不均強度(qingd)降低系數(shù)按下表采用。雙齒連接抗剪強度(qingd)降低系數(shù) 第22頁/共70頁第二十三頁，共70頁。優(yōu)點：緊密性和韌性，制作簡單，安全可靠，是木結(jié)構中最常優(yōu)點：緊密性和韌性，制作簡單，安全可靠，是木結(jié)構中最常用的連接方式。用的連接方式。 螺栓連接、釘連接、方頭螺釘聯(lián)結(jié)、木螺紋螺栓連接、釘連接、方頭螺釘聯(lián)結(jié)、木螺紋(luwn)(luwn)連接、木連接、木用鉚釘連接。用鉚釘

10、連接。 對稱(duchn)雙剪連接、單剪連接、反對稱(duchn)連接。4.3.1 銷連接的形式 第23頁/共70頁第二十四頁，共70頁。對稱(duchn)雙剪（多剪）連接 第24頁/共70頁第二十五頁，共70頁。單剪連接(linji) 第25頁/共70頁第二十六頁，共70頁。不對稱(duchn)雙剪（多剪）連接 第26頁/共70頁第二十七頁，共70頁。4.3.2 承載力分析基本(jbn)假定 脆性破壞：脆性破壞： （1）端距或順紋中距不足的木材剪切破壞；）端距或順紋中距不足的木材剪切破壞；（2）銷邊距不足或行距不足的木材撕裂破壞。）銷邊距不足或行距不足的木材撕裂破壞。延性破壞：延性破壞：（1

11、）銷槽承壓力不足破壞；）銷槽承壓力不足破壞；（2）銷槽擠壓變形過大引起的受彎破壞。）銷槽擠壓變形過大引起的受彎破壞。影響影響(yngxing)因素：連接方式，構件厚度比因素：連接方式，構件厚度比a/c，銷徑比（，銷徑比（a/d或或c/d）第27頁/共70頁第二十八頁，共70頁?；炯僭O：基本假設： （1）銷槽承壓和銷彎曲為彈塑性變形；）銷槽承壓和銷彎曲為彈塑性變形；（2）屈服模式）屈服模式(msh)：承壓破壞或受彎破壞；：承壓破壞或受彎破壞；（3）銷軸線為直線。）銷軸線為直線。第28頁/共70頁第二十九頁，共70頁。4.3.3 承載力分析(fnx) 1對稱對稱(duchn)雙剪連接雙剪連接 （

12、1）主材c較薄，邊材a較厚，銷直徑d很大時，試件由于中部構件(gujin)被擠壓而破壞cc0.5VcdfVc按主材構件計算，一個剪面的承載能力；fc木材銷槽孔壁承壓強度；c、d主材寬度、銷直徑。第29頁/共70頁第三十頁，共70頁。 （2）主材c較厚，邊材c較薄，銷直徑(zhjng)d很大時，試件將由于邊材構件被擠壓而破壞acsVadfVa按邊部構件計算(j sun)，一個剪面的承載能力；a、d邊材寬度、銷直徑。第30頁/共70頁第三十一頁，共70頁。 （3）主材c與邊材a均較厚，銷直徑d很小時，銷將會在中部及邊部構件中同時(tngsh)發(fā)生彎曲破壞呈波浪形，在拼合縫兩側(cè)的彎折處都出現(xiàn)了塑性鉸

13、。Vmax按銷彎曲出現(xiàn)兩個塑性鉸分析時，每一剪面的最大承載能力；fbs銷的抗彎強度；fc銷彎曲時木材(mci)孔壁承壓強度2maxbsc0.443Vdff第31頁/共70頁第三十二頁，共70頁。 （4）主材c較厚，邊材(bin ci)a均較薄，銷直徑d很小時，產(chǎn)生一個塑性鉸。22bsbscccbs0.30.09/Vdffa fffVbs按銷彎曲出現(xiàn)(chxin)一個塑性鉸時，一個剪面的承載能力。第32頁/共70頁第三十三頁，共70頁。銷連接的屈服模式屈服于接頭(ji tu)的幾何特性、木材的銷槽承壓強度與連接件的屈服彎矩。第33頁/共70頁第三十四頁，共70頁。破壞特征：破壞特征：構件達到銷槽

14、承壓強度構件達到銷槽承壓強度(qingd)(qingd)：主材銷槽擠壓破壞：主材銷槽擠壓破壞ImIm；側(cè)材銷；側(cè)材銷槽擠壓破壞槽擠壓破壞IsIs；主材與側(cè)材銷槽同時擠壓破壞；主材與側(cè)材銷槽同時擠壓破壞；構件達到銷的彎曲承載力，銷彎曲產(chǎn)生塑性鉸：側(cè)材主材中出現(xiàn)塑構件達到銷的彎曲承載力，銷彎曲產(chǎn)生塑性鉸：側(cè)材主材中出現(xiàn)塑性鉸，主材局部擠壓破壞，性鉸，主材局部擠壓破壞，“一鉸一鉸”屈服模式屈服模式mm；主材中出現(xiàn)塑性；主材中出現(xiàn)塑性鉸，側(cè)材局部擠壓破壞，鉸，側(cè)材局部擠壓破壞，“一鉸一鉸”屈服模式屈服模式ss；主材與側(cè)材中都出；主材與側(cè)材中都出現(xiàn)塑性鉸，結(jié)合縫邊緣木材局部擠壓破壞，現(xiàn)塑性鉸，結(jié)合縫邊緣

15、木材局部擠壓破壞，“兩鉸兩鉸”屈服模式屈服模式。第34頁/共70頁第三十五頁，共70頁。4.4.1 連接(linji)的承載力 按木材和鋼銷破壞的各種( zhn)屈服模式進行計算，取較小者。1按按木材銷槽承壓破壞木材銷槽承壓破壞計算計算模式Is Vs=0.7adfes 模式Im Vm=kcmcdfem Vs和Vm每個螺栓每一剪面的承載能力（N）； a、c側(cè)材和主材的厚度（mm）； d螺栓的直徑（mm）；第35頁/共70頁第三十六頁，共70頁。 fes、fem側(cè)材和主材的銷槽木材承壓設計強度 (N/mm2)； kcm考慮在構件厚度(hud)內(nèi)銷槽承壓應力分布情況的有效折減系數(shù)； 對于雙剪連接的主

16、材（中部構件）取kcm=0.45； 對于單剪連接的主材（較厚構件）取kcm =0.3： 對于反對稱雙剪連接的主材（中部構件）取kcm =0.2：第36頁/共70頁第三十七頁，共70頁。模式IIIs 模式IV Vbs和Vmax每個螺栓(lushun)每一剪面的承載能力（N）； fbs螺栓(lushun)的抗彎強度設計值（N/mm2）； kbs螺栓(lushun)彎曲破壞的模型系數(shù)。2按螺栓彎曲按螺栓彎曲(wnq)破壞計算破壞計算bsesbse10.541k adfVR2emaxbsese20.443(1)RVdffR第37頁/共70頁第三十八頁，共70頁。cmeesfRf22ebsbseee2e

17、s0.3030.5410.4590.541R d fkRRRa fRe主材與側(cè)材的銷槽木材(mci)承壓強度設計值的比值。第38頁/共70頁第三十九頁，共70頁。N由螺栓傳遞的構件軸向力設計(shj)值（N）：nb連接中的螺栓個數(shù)；nv每個螺栓的“剪力面”數(shù)，單剪取1，雙剪2；V每個螺栓的每一“剪力面”上的螺栓承載力設計(shj)值（N），其值應取各種屈服模式中之最小者。NnbnvV3、螺栓、螺栓(lushun)或釘連接的承或釘連接的承載力計算載力計算第39頁/共70頁第四十頁，共70頁。連接構件的厚度達到一定值后，可以避免銷槽承壓破壞(phui)模型，即采用銷屈服模式計算。螺栓連接(linj

18、i)和釘連接(linji)中木構件的最小厚度 連 接 形 式螺 栓 連 接釘 連 接d18mm雙剪 連 接c5da2.5dc5da4dc8da4d單 剪 連 接c7da2.5dc7da4dc10da4d第40頁/共70頁第四十一頁，共70頁。 在符合最小厚度的條件下，單根螺栓連接(linji)或釘連接(linji)順紋受力時設計承載力NV應按下式確定： NV螺栓(lushun)或釘連接承載力設計值（N）；fc木材順紋承壓強度設計值（Nmm2）； d螺栓(lushun)或釘?shù)闹睆剑╩m）； kv螺栓(lushun)或釘連接設計承載力的計算系數(shù)。2VvcNnk df第41頁/共70頁第四十二頁，共

19、70頁。螺栓或釘連接設計承載力的計算(j sun)系數(shù)kv 連接形式螺 栓 連 接釘 連 接a/d2.534564681011kv5.56.16.77.57.68.49.110.211.1第42頁/共70頁第四十三頁，共70頁。 若螺栓(lushun)的傳力方向與構件順紋呈角時2VvcNnk df對于釘連接，可不考慮對于釘連接，可不考慮(kol)斜紋承壓的影響。斜紋承壓的影響。斜紋斜紋(xiwn)承壓時承壓時第43頁/共70頁第四十四頁，共70頁。斜紋承壓的降低(jingd)系數(shù)值()螺 栓 直 徑（mm）12141618202210110a4da=4d15d取插入值25d15d4d3d4d釘

20、排列(pili)的最小間距第49頁/共70頁第五十頁，共70頁。（1）當釘從一面釘入中間構件的深度不大于該構件厚度的2/3時，方才容許從兩面正對釘入，此時釘?shù)拈g距可不考慮(kol)釘子相互交搭的影響。（2）當釘從一面釘入中間構件的深度大于該構件厚度的2/3時，兩面的釘子必須錯位釘入，而其在中間構件中的間距S1不小于15d。當兩面對當兩面對(min du)釘時：釘時：第50頁/共70頁第五十一頁，共70頁。1-2mm，銷連接類承載力有限，不能傳遞壓力用于規(guī)格(gug)材的桁架節(jié)點雙側(cè)布置，承載力為雙側(cè)承載力之和第51頁/共70頁第五十二頁，共70頁。典型(dinxng)齒板 第52頁/共70頁第

21、五十三頁，共70頁。齒板連接(linji)桁架第53頁/共70頁第五十四頁，共70頁。齒板連接(linji)桁架第54頁/共70頁第五十五頁，共70頁。使用條件：使用條件： 環(huán)境條件：不應用于腐蝕、潮濕環(huán)境。環(huán)境條件：不應用于腐蝕、潮濕環(huán)境。 工作條件：不應用于傳遞壓力。工作條件：不應用于傳遞壓力。 齒板由薄鋼板制成。生銹將降低其承載力與耐久性。為防止生銹，齒板應由鍍鋅鋼板制成，考慮齒板由薄鋼板制成。生銹將降低其承載力與耐久性。為防止生銹，齒板應由鍍鋅鋼板制成，考慮(kol)到此鍍鋅要求在腐蝕、潮濕環(huán)境仍然不夠，且我國在齒板的結(jié)構應用方面經(jīng)驗不足，故要求不能將齒板用于腐蝕、潮濕環(huán)境。到此鍍鋅要

22、求在腐蝕、潮濕環(huán)境仍然不夠，且我國在齒板的結(jié)構應用方面經(jīng)驗不足，故要求不能將齒板用于腐蝕、潮濕環(huán)境。 齒板受壓承載力極低，故不能將齒板用于傳遞壓力。齒板受壓承載力極低，故不能將齒板用于傳遞壓力。第55頁/共70頁第五十六頁，共70頁。齒板用材：齒板用材：制作齒板所用鋼板制作齒板所用鋼板(gngbn)可采用可采用Q235碳素結(jié)構鋼，碳素結(jié)構鋼，Q345低合金高強度結(jié)構鋼。低合金高強度結(jié)構鋼。質(zhì)量應符合國標碳素結(jié)構鋼質(zhì)量應符合國標碳素結(jié)構鋼GB 700、低合金高強度結(jié)構鋼、低合金高強度結(jié)構鋼GBT 1591規(guī)定。有可靠依據(jù)時也可采用其他型號的鋼材。規(guī)定。有可靠依據(jù)時也可采用其他型號的鋼材。第56頁

23、/共70頁第五十七頁，共70頁。第57頁/共70頁第五十八頁，共70頁。構造要求：構造要求： （1）齒板應成對對稱設置于構件連接節(jié)點的兩側(cè)。）齒板應成對對稱設置于構件連接節(jié)點的兩側(cè)。 （2）采用齒板連接的構件厚度應不小于齒嵌入）采用齒板連接的構件厚度應不小于齒嵌入(qin r)構構件深度的件深度的2倍。倍。 （3）在與桁架弦桿平行及垂直方向，齒板與弦桿的最小連）在與桁架弦桿平行及垂直方向，齒板與弦桿的最小連接尺寸以及在腹桿軸線方向齒板與腹桿的最小連接尺寸應符合接尺寸以及在腹桿軸線方向齒板與腹桿的最小連接尺寸應符合規(guī)范規(guī)定。規(guī)范規(guī)定。齒板與桁架弦桿、腹桿最小連接(linji)尺寸（mm）第58頁

24、/共70頁第五十九頁，共70頁。施工制作施工制作(zhzu)要求：要求： （1）齒板連接的構件制作(zhzu)應在工廠進行。 （2）板齒應與構件表面垂直。 （3）板齒嵌入構件深度應不小于做板齒承載力試驗時板齒嵌入試件的深度。 （4）齒板連接處構件無缺棱、木節(jié)、木節(jié)孔等缺陷。 （5）拼裝完成后齒板無變形。第59頁/共70頁第六十頁，共70頁。驗算驗算(yn sun)計算內(nèi)容： （1）按承載能力極限狀態(tài)荷載效應的基本(jbn)組合對齒板連接進行承載能力極限狀態(tài)驗算；按正常使用極限狀態(tài)荷載效應的標準組合對齒板連接進行板齒的抗滑移承載力驗算。 （2）承載能力極限狀態(tài)驗算內(nèi)容： 1）板齒承載力驗算； 2

25、）齒板抗拉承載力驗算； 3）齒板抗剪承載力驗算； （3）正常使用極限狀態(tài)驗算內(nèi)容：板齒抗滑移承載力驗算。第60頁/共70頁第六十一頁，共70頁。1. 板齒設計(shj)承載力驗算板齒承載力驗算(yn sun)公式： NNrnrkhA式中 nr齒承載力設計值（Nmm2）； A齒板有構件接觸的凈面積(min j)（mm2） Kh桁架支座節(jié)點彎矩系數(shù)； Kh=0.85-0.05（12tan-2.0） 0.65Kh0.85 桁架支座處上、下弦間夾角。 第61頁/共70頁第六十二頁，共70頁。2. 齒板受拉設計(shj)承載力驗算N Tr=trbt 齒板受拉承載力驗算(yn sun)公式：式中 Tr齒板抗拉設計承載力（N）； tr齒板受拉承載力設計值（Nmm）； bt垂直于拉力方向(fngxing)的齒板截面寬度（mm）。第62頁/共70頁第六十三頁，共70頁。3. 齒板受剪設計(shj)承載力驗算V Vr=vrbv 齒板受剪承載力驗算(yn sun)公式：式中