木結構連接件

當前，我國的建築結構主材混凝土、鋼材、磚砌體等都屬於高耗能材料，形勢迫使我們尋找更加節能和環保的建材，既古老而又現代的木材進入了選擇的視線。在西方發達國家，木結構已是居住住宅的主要建築形式。到2003年，木材已佔北美建築市場份額的88%以上。對木材的大量需求也同時刺激了林業的發展。北美在滿足自身需要的同時，還大量向其它國家出口木材，這為我國發展現代輕型木結構體系建築創造了良好條件。

輕型木結構體系，是將小截面構件按一定的間距等距離平行排列形成框架，然後在框架外根據受力需要，包上結構面板，形成建築物的牆體，樓蓋和屋蓋等基本構件。整個結構體系就是由這些牆體，樓蓋和屋蓋構成的箱形建築體系。作為一種高次超靜定的結構體系，輕型木結構的結構強度通過主要結構構件（框架）和次要結構構件（牆面板，樓面板和屋面板）的共同作用得到。

木結構的連接形式很多，有特定的木與木的連接，如斗拱、榫卯、齒和銷等；而現代木結構尤其是輕型木結構中更多的則是通過鋼板及螺栓、釘、銷等將木結構連繫起來。北美木結構中常常用到的主要是金屬材質連接件。

輕型木結構分成兩種，即全高框架式與平台框架式兩種。主要用到的是平台框架式輕型木結構。此結構施工簡便，安全係數高。

i. 螺栓連接和釘連接

在木結構中，最常用到的連接形式即為釘連接和螺栓連接。其作用原理是相同的。都是利用孔壁的擠壓作用造成的摩擦原理，鞏固住連接構件[4]。而這兩種連接件主要承受剪力作用。由於此兩種連接件已得到廣泛應用，在此不做過多介紹。

輕型木結構中，面板與牆骨柱、面板與次梁等的連接中均用到了釘連接。而在主樑與柱等主要構件的連接中，則用到了螺栓連接等。

ii. 齒板連接

齒板主要用於輕型木結構建築中規格材製成的輕型木桁架節點連接。輕型木桁架是北美輕型木結構體系中屋架體系的主要結構形式。其特點是支撐形式靈活，桁架間距較密，通常小於600mm。在桁架連接處應用齒板，可以較快的進行桁架中各弦的定位。即在工廠中拼裝好一品桁架後，將桁架平放，同時用專門的壓力機將齒板直接壓入桁架中各條弦之間的連接處。

其最大的優點是提高了施工效率，保持了木材的完整性。同時齒板作為連接件，與木材之間表現較好的協同作用，塑性性能良好。而缺點表現為齒板材料很薄，如果處於腐蝕環境等極易腐蝕，從而導致連接件性能喪失。所以齒板多應用於乾燥通風環境，同時齒板不得傳遞壓力。

iii. 剪盤與裂環連接

裂環連接用於木構件之間的抗剪連接。相連的木構件表面挖成深度為裂環高度一半的環形槽齒，然後將裂環嵌入兩邊的環槽中，用螺栓或方頭螺釘等將兩個木構件連接成整體。其原理為：擴大了木材的承壓面，同時裂環連接點對木材受力面積削弱較小，充分利用了木材的承載能力[3]。受力時作用機理主要是靠裂環和螺栓抗剪、木材承壓或者受剪來傳力。

裂環件主要用於膠合木施工或重木結構體系中。其抗剪承載力大大超過釘連接及螺栓連接。但裂環和螺栓的強度都較高，構件端部木材抗剪撕裂的幾率較大。節點處脆性破壞的概率也較上兩種連接形式大。

剪盤連接與裂環連接機理相同。有兩種，一種為用鋼板冷壓而成，另一種為用鑄鐵鑄造而成[3]。剪盤具有與裂環相同的優缺點。

Ⅳ. 掛鈎件（格柵吊）

掛鈎件是北美輕型木結構體系中，主樑與次梁，縫邊梁與主樑連接所普遍採用的金屬連接件。其正面用釘與主樑連接，側面用釘與次梁連接。可以實現對豎向荷載的傳遞。掛鈎件主要有頂部有釘和頂部無釘兩種形式[5]。

其作用機理為：掛鈎件正面一側與主樑連接，側面與次梁連接。連接形式多為釘連接。受力時，荷載通過次樑上的面板均勻傳給次梁，次梁通過掛鈎件鋼板，將力傳給與主樑相連的釘，釘再將荷載傳給主樑。這樣即完成了一次受理過程。掛鈎件中受力構件主要是釘與掛鈎件釘孔的擠壓，釘與主樑之間的剪力與拔力。而掛鈎件與次梁之間的釘連接不作為主要受力連接考慮。

通過試驗可以得到掛鈎件作為輕型木結構中新型的連接形式，具有很好的承載性能及變形性能。其施工安裝簡單，可靠度高。其破壞形式多為塑性破壞，主要是主樑中的釘子由於收到拉剪左右被拔出。其缺點主要是此種連接形式對結構規格材尺寸要求較高，多用於北美規格材中。由於國內木材尚未形成規格制，限制了連接件在國內的普遍推廣。

通過對北美輕型木結構體系中，平台框架式結構體系內各種常用連接件的介紹，突出闡述了釘與螺栓連接、齒板連接、裂環與剪盤連接及掛鈎件連接等對此種新型木結構承載能力及可靠性能等的影響。其中：

（1）釘子與螺栓連接作為傳統的連接形式，施工簡單。但是單純的釘連接如果用於結構中主要構件的連接，可靠性能差。多用於板材與骨柱或次梁的連接。

（2）齒板連接是屋蓋桁架的主要連接形式，屋架中齒板的安裝位置靈活，施工方便而且可靠度高。即對尺寸精度的要求並不高。當桁架密佈時，此種連接形式對於桁架的生產效率起到了很大的提高作用。

（3）裂環與剪盤多用於膠合木中，對於較大型木結構建築有較好的剪切承載能力。而在輕型木結構當中，由於較多使用規格材，此兩種連接件用處較少。

（4）掛鈎件是北美輕型木結構中最主要的受力連接載體。其具有很好的承載性能及塑性變形能力。但由於廣泛用於結構主要構件連接處，所以對掛鈎件的承載力性能及可靠度分析是關鍵。