胶合木节点设计勘误（一）之梁端支撑节点

简介

对木框架结构房屋而言，合理的节点设计是结构可靠与舒适的重要保证。用锯材或胶合木建造木结构房屋时毫无疑问都需要注意节点的设计。跨度、规模较大的建筑往往采用胶合木建造，那么合理的节点设计在胶合木建筑中可能显得更为重要。节点细部的构造需要仔细考虑木材的干缩湿涨的特性，避免在节点处产生横纹拉应力。同时节点处需避免应力集中，应力集中可能导致节点在此处失效。
另外，节点处应采取一定隔离措施，避免木构件过度受潮。首先要注意木材会随着湿度循环而干缩湿胀，其次，含水率超过20%时，未经防腐处理的木材可能由于微生物的生长而腐烂。

构造不合理时干缩可能带来的后果

木材含水率变化时会收缩或膨胀，顺纹方向的干缩湿胀可以忽略不计，但横纹方向的干缩湿胀相对较大，不可忽视，设计节点时需要特别注意。举例来说，24英寸高的梁，当含水率由12%降至8%时，截面高度由于干缩会减小1/8英寸。设计胶合木节点时，应注意节点处不约束构件的横纹干缩变形，如果约束的话，会在构件中产生横纹应力，如果横纹应力超过构件的横纹抗拉承载力，构件将产生横纹裂缝。一旦形成裂缝，构件的抗剪和抗弯能力将会显著下降。
除了湿度变化可导横纹裂缝外，另有一些原因也可导致类似结果。比如梁的不合理开槽、桁架节点处的荷载偏心、以及梁受拉一侧的不合理受力均可导致木构件产生弯矩以及在构件内部产生横纹拉应力。


湿度累计的后果

一般而言，节点总是位于梁端，梁端是木纹暴露最明显的地方，因此节点构造应避免此处造成湿气累积。通常而言，在连接处设置雨水孔、方形的槽并且保证木构件与混凝土或砌体之间至少有1/4英寸的间隙，可以避免上述现象。由于螺栓孔的原因，大多数连接中木构件需要暴露端木纹，即使不在梁端，也应考虑潜在的湿气累积现象。研究发现，金属连接件或连接件的一部分位于“冷区”(即保温层外部)时，该处极容易造成湿气累积。通过螺栓或者端木纹，水分很容易侵入木构件内部。存在上述问题的例子有悬挂件、悬臂梁连接件以及梁柱连接件等。


连接示例

下文包括了一些常见的不同连接的图示。这些示意图展示了连接的正确做法以及常见的错误做法，并且讨论了错误做法可能造成的后果。这些例子并未包括所有的连接情况，他们仅仅是下文所述连接构造原则的一些例子，通过这些图，设计者能够更好的理解下文所述的设计原则并将这些原则用于设计中，设计出合理的节点。
需要说明的是，本文是从构造的角度去讲解节点设计，在此基础上，设计者还应考虑节点应能承受和传递相应的荷载。如今有许多专门生产胶合木框架连接件的产家，如果可以的话也可采用这些厂家的商品。
有时候为满足建筑要求，结构师需要采用一些隐式或半隐式的节点。对于梁-梁节点或者如图所示梁-柱节点，钢销或埋头螺钉以及内置钢板是不错的解决方案。

总结

本文提供了胶合木结构节点构造的正确和错误的做法。胶合木节点构造设计主要考虑如下7项原则，如果依照这些原则进行设计建造，能保证节点的可靠以及适用性。这些原则是：

1. 尽可能使节点传递压力

2. 允许构件尺寸随环境湿度变化

3. 避免在节点处产生横纹拉应力

4. 避免节点处湿气聚集

5. 不要让胶合木直接接触混凝土和砌体

6. 避免节点处偏心

7. 避免端木纹暴露

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