木结构连接节点构造设计要素

木材是天然生长的材料，其截面尺寸和长度都是有限的，为了承受更大的荷载或达到更大的跨度，需要采用各种不同的连接方式把单根木材连接起来组成更复杂的局部或者整体结构，以达到共同承重的目的。

不同于混凝土的整体浇筑以及钢结构的可焊接性，由于木构天然的“乐高属性”，三分靠构件、七分靠节点，这使得节点设计对于木构来说尤为重要。因此，木结构连接节点构造设计时需要考虑以下几点要素。

木结构连接节点设计的考虑要素

01

木材干缩湿胀特性

木材是一种天然材料，其含水率会随空气中湿度的变化而变化。实际环境中，木材总是在不断地进行吸湿和解吸。在纤维饱和点以下，随着含水率的降低，其纵向和横向的尺寸都会变小，体积也因此变小，这种现象称为木材的干缩。

同一树种，纵向、径向和弦向的干缩率有较大区别，纵向最小，径向居中，弦向最大，可达6%~12%。设计木结构连接节点时，需要考虑木材的这一特殊性质，特别是梁与柱或梁与钢构件的连接处，如果连接件限制了木材干缩变形的发展，木材可能会发生劈裂。

上图给出了一个木结构连接节点处因干缩变形受约束造成开裂的例子，木梁开裂后将影响其剪切承载力，进而可能导致节点失效。通常为了防止发生图示破坏形式，在保证螺栓连接承载力的情况下，可采用单个尺寸较大的螺栓代替两个螺栓。

02

木材横纹抗拉强度较低

木材是一种各项异性材料，木材纵向、径向和弦向的性能差异较大。在各个方向的抗拉抗压强度中，横纹抗拉强度最小，约为顺纹抗拉强度的1/40~1/10。在木结构设计中，应时刻注意避免在构件中产生横纹受拉。

上图给出了一个木结构梁柱节点的示意图，在图示构造及荷载作用下，由于木材处于横纹受拉状态，造成了木材横纹开裂。如果实际使用中采用该种构造形式，则螺栓的位置应尽可能靠近梁下侧。

如图，在木桁架中，腹杆将上下弦杆连系起来，腹杆交替处于受拉和受压状态，在拉杆与压杆与弦杆的连接处，弦杆受力方向不同，特别容易出现木材处于横纹受拉的状态，从而造成木材开裂。

03

木材抗剪强度较低

木材的顺纹抗剪强度较低，大约只有抗弯强度的1/10。在梁式构件中，如果外荷载作用点和支座较近，木梁端部处于高剪应力状态，容易发生剪切劈裂。如果连接处的剪面上正好设置了螺栓，则裂缝可能穿过栓孔，使得木梁端部仅靠螺栓下侧部分工作，降低了其抗弯承载力，造成更加严重的破坏。

如图，便是一个容易造成梁端剪切破坏的节点构造情况。

木结构连接节点构造设计原则

为了保证木结构连接节点在结构使用年限内具有一定的承载力、刚度，应遵循如下基本原则进行构造设计：

1. 木结构连接节点处应避免出现积水，并避免使木构件受潮。

2. 应避免使木构件直接暴露于外部环境中。

3. 避免木构件端头直接与混凝土接触。

4. 如果湿汽可以从螺栓孔处进入，应采用防腐剂对栓孔进行处理，同时可用油脂或硅胶涂抹螺栓。

5. 如果工作环境湿度较大，则要对木构件进行防腐处理。特别要注意的是防腐处理并不能防止木材干缩湿胀，设计节点时仍然要考虑这一因素，避免约束木构件的干缩变形。

6. 如果在含盐的水中或沿海环境中使用，应采用不生锈的金属作为连接件，或对金属连接件进行防腐处理。

7. 尽可能采用传力路径直接的连接方式。

典型的木结构连接节点示例

延伸阅读：

钢木组合桁架拱结构体系在公共建筑中的应用 干货分享｜刘敬疆《木结构建筑政策与标准》 温哥华将再添一栋创纪录的25层重木高层公寓

(1) 凡本网注明“来源：预制建筑网”的所有资料版权均为预制建筑网独家所有，任何媒体、网站或个人在转载使用时必须注明来源“预制建筑网”，违反者本网将依法追究责任。 (2) 本网转载并注明其他来源的稿件，是本着为读者传递更多信息之目的，并不意味着赞同其观点或证实其内容的真实性，请读者仅作参考，并请自行核实相关内容。其他媒体、网站或个人从本网转载使用时，必须保留本网注明的稿件来源，禁止擅自篡改稿件来源，并自负版权等法律责任，违反者本网也将依法追究责任。 (3) 如本网转载稿涉及版权等问题，请作者一周内书面来函联系。

[责任编辑：Susan]