木結構的連接方式及在橋梁方面的綜合運用

本文介紹了本質結構中構件之間連接方式的三個種類，以及對每種連接方式的特征，優缺點，和應用進行了分析。同時通過對三種連接方式的比較，結合各自在實際中的運用，使此次研究，對連接方式在木結構橋梁建造中起到一定的作用。

前言

在木結構建筑中，連接件的性能影響著結構強度、可靠性和使用壽命，同時，木材有著抗拉強度低、易劈裂、強度隨含水率變化的缺點，因此，木結構中連接技術的使用是否合理，是設計成敗的關鍵。就目前的研究現狀而言，在木質結構中構件之間的連接主要有三種形式：分別為榫卯連接，膠合連接，連接件連接。雖然現代木結構建筑中更多采用的是連接件連接，但無疑三種連接方式各有優點。而在木結構橋梁方面，如果將三種連接方式綜合使用，會讓木橋建造更具特色。

木質結構的連接方式及應用情況

1.傳統榫卯連接

傳統榫卯連接是不用金屬，依靠木材之間的“擠壓阻力”和“剪切阻力”來傳遞力的連接方法。完成的連接部位與原構件形態保持協調，外觀上簡潔簡單。但是加工復雜，技術要求高，加工精度對連接部位的性能有影響。

木結構不受水平力時，下部框架梁是不受力的，豎向荷載由柱子承擔。在受到較小的水平荷載時，榫頭開始咬緊，結構少量滑移，這個階段是鉸接狀態。隨著荷載增加，榫頭開始受到剪力和彎矩作用，直至屈服荷載，榫頭是剛性連接，再加荷到極限荷載，柱兩端連接的榫頭發生拔卯，此時梁柱連接的榫頭沒有脫出，這個階段稱為結構塑性階段。此后在極限荷載作用下，結構延性充分發展，直至倒塌，稱為結構破壞階段，而此時材料不會達到塑性（木結構荷載—位移曲線見圖1）。

結構破壞主要是因為連接較弱，發生了脫卯，結構整體性削弱引起的。所以，只要加強連接，同時使梁柱連接得榫頭在最不利情況下不發生脫卯，加強各構件之間連接，提高結構的剛度，充分去發揮材料的力學性能，那么結構的承載能力將提高。

2.膠合連接

膠合連接是木材之間或木材與其他材料之間用膠合劑進行連接的技術總稱。由于木材的結構也是天然的膠黏劑連接成的管狀組織，從相面上看，對于木材來說用膠黏劑連接或許是最理想的選擇。膠合連接具有初期強度大，剛度高的特點，但是一旦發生初期破壞，比較容易引起連接部位的全體崩潰，在強度可靠性上還有待改善。膠合連接常采用的一些連接形式包括：縱向接頭形式，成角接口形式，現場膠合，植筋膠合。

膠合連接的運用主要體現在膠合木的使用方面。膠合木用于現代木結構橋梁，使得木結構橋梁在跨度、承載力、耐久性能方面有了很大的提升。膠合木具有很多的優點，包括：綠色再生；環保節能；美觀舒適；耐火阻燃性能好；施工周期短；耐腐蝕性能好；抗震性能好；設計靈活。膠合連接中縱向接頭形式的連接在增大膠合木使用跨度上起到了很大的作用，而植筋膠合在提高膠合木的使用性能方面作用顯著。

3.連接件連接

連接件連接是使釘、銷、螺栓、齒板等金屬連接件對構件進行連接的總稱。大體上可分為：釘類、螺栓和銷類連接件、齒板連接件、木結構鉚釘、剪盤和裂環連接件、構架連接件以及梁托等7大類。雖然有人批評連接件的方法，說連接件連接“與木材的相容性差”“缺少創意”，但這種方法簡單實用，從小規模結構到大規模結構，用連接件連接已經成為木質結構連接的主流。連接件連接常采用的一些連接形式包括：縱向接頭形式、成角接口形式。

金屬連接件的使用是現代木結構的主流，主要包括釘，螺栓和齒板的連接。釘連接是連接件中使用最早、最廣泛的一種，釘在木結構中主要是用于傳遞剪力、抵抗拔力，由釘連接的節點吸能能力強，有良好的抗震性能，而且釘的布置方便，受力性質明確；螺栓連接具有制作簡單、施工快捷、安全可靠等特點，也是木結構常用的一種連接形式，根據所連接構件的數量，螺栓連接可分為單剪連接、雙剪連接和多剪連接，根據連接所用螺栓的數量，又可分為單螺栓連接和群螺栓連接；齒板連接主要用于輕型木桁架節點連接和木構件的接長。因其施工方便、安全可靠，在國外齒板被廣泛運用于由規格材制成的輕型木桁架節點的連接或是木構件的接長與接厚。

三種連接方式的比較

金屬連接件具有韌性，其施工性能好、可靠性高，但是美觀和耐久性不好；相反，膠合連接初期剛性和最大承載能力優越，但在可靠性和施工性能方面較低；傳統的榫卯連接，雖然在承載能力上比其他的差，但是在其他方面是獲得了平衡的種連接方法。事實上并不能說哪種連接方法最優秀，應該考慮對象木質結構的用途、重要性、要求性能、成本、立地條件等各種因素，并根據具體情況來選擇連接方法。

三種連接方式在木結構橋梁的綜合運用

木結構橋梁的結構形式主要包括：應力疊合板梁橋；桁架橋；拱橋；斜拉橋；懸索橋；鋼-木組合結構橋梁。

榫卯連接有著較好的抗震作用，因此在地震多發的地區可以較多地使用。雖然其承載力相對較差，不過現代的加工工藝，加上膠合木材料的使用，在非主要受力部位，可以予以運用。例如，橋面欄桿以及木橋的裝飾部位，均可以使用榫卯連接，其好處在于體現綠色環保的理念，也更具美感。同時在梁柱之間，斜撐與梁柱之間的連接也可以使用榫卯結構，對抗震有著較好的緩沖效果。

膠合連接可單獨使用，也可配合連接件連接使用。膠合連接初期的高強度，高剛度可以使木橋某些連接部位達到對受力的要求。而當木材的長度，厚度不能滿足設計使用要求時，膠合連接恰恰可以滿足這一要求，其中膠合木的使用尤為典型。

金屬連接件連接的使用比較多樣也比較廣泛，既可以承受較大的承載力，也可以作為連接構件之用。但是金屬連接件耐火性、耐腐蝕性相對較差，而榫卯結構的配合使用則可以很好地彌補這個缺陷。

因此，雖然連接件連接是現代木結構橋梁連接的主流，但是三種連接方式的綜合運用，各取所長，才能建造出更好的建筑，也才能使其更具特色，更經得起時間的考驗。

結語

木質結構的連接方式從大的方面來說雖然只有三種，但是具體的連接方法卻是多種多樣，而且每種連接都有著自己的特征，因此怎樣更好的運用這些連接方式很重要。現代木結構橋梁在國內的發展才剛開始，連接方式在其中起著至關重要的作用，如何將各種連接方法綜合運用到木結構橋梁中去，還需要更進步的探索。