木材因天然尺寸有限,或結(jié)構(gòu)構(gòu)造的需要,而用拼合、接長和節(jié)點(diǎn)聯(lián)結(jié)等方法,將木料連接成結(jié)構(gòu)和構(gòu)件。連接是木結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部位,設(shè)計(jì)與施工的要求應(yīng)嚴(yán)格,傳力應(yīng)明確,韌性和緊密性良好,構(gòu)造簡單,檢查和制作方便。常見的連接方法有:
榫卯連接 中國古代匠師創(chuàng)造的一種連接方式(見中國古代木結(jié)構(gòu))。其特點(diǎn)是利用木材承壓傳力,以簡化梁柱連接的構(gòu)造;利用榫卯嵌合作用,使結(jié)構(gòu)在承受水平外力時(shí),能有一定的適應(yīng)能力。因此,這種連接至今仍在中國傳統(tǒng)的木結(jié)構(gòu)建筑中得到廣泛應(yīng)用。其缺點(diǎn)是對(duì)木料的受力面積削弱較大,用料不甚經(jīng)濟(jì)。
齒連接 用于桁架節(jié)點(diǎn)的連接方式。將壓桿的端頭做成齒形,直接抵承于另一桿件的齒槽中,通過木材承壓和受剪傳力(圖1)。為了提高其可靠性,要求壓桿的軸線必須垂直于齒槽的承壓面(ɑ—b)并通過其中心。這樣使壓桿的垂直分力對(duì)齒槽的受剪面(b—C)有壓緊作用,提高木材的抗剪強(qiáng)度。為了防止刻槽過深削弱桿件截面影響桿件承載能力,對(duì)于桁架中間節(jié)點(diǎn),應(yīng)要求齒深(h0)不大于桿件截面高度的1/4;對(duì)于桁架支座節(jié)點(diǎn)應(yīng)不大于1/3。受剪面過短容易撕裂,過長又起不了應(yīng)有的作用,為此宜將受剪面長度(lv)控制在4~10h范圍內(nèi)。并應(yīng)設(shè)置保險(xiǎn)螺栓,以防受剪面意外剪壞時(shí),可能引起的屋蓋結(jié)構(gòu)倒塌。
螺栓連接和釘連接 在木結(jié)構(gòu)中,螺栓和釘?shù)墓ぷ髟硎窍嗤?,即由于阻止了?gòu)件的相對(duì)移動(dòng),而受到其孔壁木材的擠壓,這種擠壓還使螺栓和釘受剪與受彎,木材受剪與受劈。為了充分利用螺栓和釘受彎、木材受擠壓的良好韌性,避免因螺栓和釘過粗、排列過密或構(gòu)件過薄而導(dǎo)致木材剪壞或劈裂。在構(gòu)造上對(duì)木料的最小厚度、螺栓和釘?shù)淖钚∨帕虚g距已有規(guī)定。
鍵連接 有木鍵和鋼鍵兩類。近些年來,木鍵已逐漸被淘汰,而為受力性能較好的板銷和鋼鍵所代替。鋼鍵的形式很多,常見的有裂環(huán)、剪盤、齒環(huán)和齒板等四種(圖2)。均可用于木料接長,拼合和節(jié)點(diǎn)連接,其承載能力通過試驗(yàn)確定。
① 板銷連接。用板片狀硬木銷阻止被拼合構(gòu)件的相對(duì)移動(dòng)(圖3),板銷主要在順紋受彎條件下傳力,具有較高的承載能力,故應(yīng)注意使其木紋垂直于拼合縫,為保證連接的高度緊密性和生產(chǎn)的高效率,宜用專門的機(jī)具按統(tǒng)一尺寸挖銷槽和制板銷,并按構(gòu)造要求用系緊螺栓連接方木或圓木。板銷連接具有剛度好,對(duì)木構(gòu)件的材質(zhì)無特殊要求。在方木和原木的拼合中可收到較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。
?、凇×循h(huán)連接。應(yīng)用最早,連接點(diǎn)對(duì)木材受力面積削弱較小,具有較高的承載能力。但連接主要靠木材受剪傳力,韌性較差。因此,除在環(huán)上開有裂口使環(huán)圈略能伸縮外,還要求使用干燥的木材和提高制作環(huán)槽的精度,以保證連接的緊密性。所以,裂環(huán)連接僅適用于工廠生產(chǎn)的木結(jié)構(gòu)。
?、邸〖舯P連接。用成對(duì)的鋼盤(剪盤和齒盤)分別嵌入連接縫兩側(cè)構(gòu)件的環(huán)槽中,通過系緊螺栓受剪傳力,木構(gòu)件主要受剪和承壓,具有與裂環(huán)相似的優(yōu)缺點(diǎn)。但剪盤連接可以隨意拼拆,很適合裝配式構(gòu)件使用。
?、堋↓X環(huán)連接和齒板連接。齒環(huán)和齒板是對(duì)裂環(huán)和剪盤的改進(jìn)。利用高強(qiáng)螺栓或?qū)iT機(jī)具將齒環(huán)或齒板直接壓入被連接構(gòu)件中,而不必預(yù)先挖槽,既方便又緊密,且具有較好的韌性。但齒環(huán)不能做成裝配式,齒板承載能力較低。