木材的结构体系及构件形式

不仅木材能够形成的结构体系和结构构件的形式是多种的，其作为结构构件的连接方法也是多样的。

1：绑扎与编织

绑扎与编织是一种比较古老的连接方法。绑扎方法采用绳索等扎缚，将一定量的木材结合成为具有一定承载能力的结构体。蒙古包就是一种典型绑扎的建筑。蒙古包的外部、顶部骨架全部以轻质沙柳做成，围墙是直径约2厘米的沙柳编成的可以收拢、可以张开的活动网片。屋顶是绑扎的细椽子形成直径为1.2 米范围的活动伞盖，都是用驼绳绑扎固定。

图1蒙古包骨架外观及内景

编织主要是依靠木材的韧性，将其互相交错搭接，依靠木材之间的摩擦力，使材料形成整体共同实现结构功能。编织方法下的木结构可以形成多变的曲面空间结构，结构形体轻巧柔美（如图2）。

图2编织结构

2：榫卯连接

榫卯连接是我国传统木结构最典型的连接方法，即在相连接的两构件上采用一种凹凸处理的接合方式。凸出部分叫榫头，凹进部分叫卯眼。榫卯连接方法能够不借助其他构件，通过能工巧匠的刻凿，就能将多个构件牢固的连接在一起。榫卯连接，在不同部位可以有不同的榫卯方式。如果是单梁与柱连接，则采用透榫（如图3），如果是多梁与柱连接，则采用半榫（如图3）。

图3 透榫与半榫

3：用结构胶连接

木材的胶合连接已有悠久的历史，但所采用的皆为冷凝的动物胶。在这里所说的结构胶连接是在2个或多个构件之间起粘附及传递荷载作用的连接（如图4）。目前所用的胶常采用结构胶包括酚醛树脂胶粘剂、间苯二酚甲醛胶粘剂等。

图4木材的结构胶连接

4：齿连接

齿连接是在一个构件的端头做成齿榫，一个构件上加工成齿槽，齿槽承受齿榫的压力，通过齿槽的承压面传递作用力，但齿连接只能传递压力。齿连接部位外露，易于检查，是普通木结构桁架节点中最常用的连接形式。其最大的缺点是因在一个构件上开齿槽而削弱了该构件的截面，从而增加了木材用量。

另一缺点是齿槽承压使构件木材顺纹受剪，具有脆性破坏的特征，需有保险螺栓设防。齿连接有单齿、双齿两种形式（如图5）。单齿承载力较低，但制作简单，应优先采用。当内力较大时，采用单齿连接需构件过大截面时，可采用双齿连接。

图5齿连接的构造

5：齿板连接

齿板是用厚度 1-2mm 薄钢板冲压出与钢板垂直的齿，根据冲压工具的装置，每个孔可冲压成一个或二个齿（如图6）。使用时将其成对地压入被连接构件接缝处两个侧面（如图6）。齿板连接的承载力不大，且不能传递压力作用，故主要用于规格材制作的桁架节点连接中（称为齿板桁架）。

图6齿板及齿板连接木材

6：钉、螺钉、螺栓等构件销接

这类方法是用金属钉、螺钉和螺栓作连接件，将木构件彼此连接在一起，通过连接件的抗弯、抗剪来传递被连接件间的拉力或压力。钉连接已经有上千年的历史，多数钉子需要用锤子敲击，现在出现了各种机械驱动装置来钉钉子（图7）。钉连接是钉子穿过一个木构件进入需连接的构件，钉连接的承载力是由钉子在第二个构件上的嵌入长度决定的（图7）。螺钉、螺栓的钉杆表面有螺纹（图7），能提高与木材的接触面积，能改进普通钉子在木材里会有松动的问题。这些金属构件子在实际应用时会因为作用不同而有些变异（如图8），并且会在应用时辅以金属加强件来增强连接（如图8）。

图7：钉、螺钉、螺栓及其连接形式木螺钉与方肩螺钉

图8：金属连接件的形式

7：裂环与剪板连接

裂环和剪板都是用钢质或木质的块状或环状物连接件，嵌入两木构件的接触面之间，阻止它们相对滑移，从而传递构件间的拉力或压力。裂环连接件是圆环状钢环，截面是呈腰鼓形，中间粗，两端细，这样的形状使得裂环可以和木构件紧密连接（图9）。剪板是圆盘状的，中心有螺栓孔。剪板连接两个木构件时需要成对的使用剪板，而用钢夹板时用一块剪板（如图9）。二者均需螺栓或方头螺钉将被连接构件彼此夹紧（图9）。

图9裂环和剪板及其连接形式图

8：胶入钢筋连接

胶入钢筋在各国名称有所不同，欧洲称为 Glued—in Bolts，北美称之为Glued—in Rods。胶入钢筋源于丹麦、瑞典等北欧诸国，至今已有20多年的历史。其做法是将螺纹钢筋插入层板胶合木构件端头与木纹平行的孔中，用耐水的合成树脂胶合。后来，这种方法传入前苏联，为了增加层板胶合木结构的抗剪承载力，采用了与构件轴线成 30 度交角的斜钢筋。

图10木构件的胶入钢筋节点

文章来源：《连接的技术研究》--于文砚，图片版权归属原作者，如侵权请联系删除。