按槽齿数量多少分为单齿连接和双齿连接。单齿连接用于受压构件的连接，双齿连接用于受力较大的桁架支座节点。

方木构件的齿连接的构造如图12.3.1所示。原木构件齿连接的构造如图12.3.2所示。

图12.3.1 方木构件的齿连接

a）单齿连接 b）双齿连接

单齿连接有三个主要受力面：承压面——承受压杆的压力；剪切面——承受压杆沿剪面的分力；受拉净截面——承受拉杆的拉力。

支座节点的齿连接有三样附件：保险螺栓——预防齿受剪切破坏时上弦往外推而突然倒塌；附木（用钉子将附木钉在下弦下面）——防止因安放保险螺栓垫板和螺帽而将下弦削弱，并有加强节点的刚度的作用；支座枕木——将桁架反力均匀分布给承重砖墙或砖柱。

双齿连接则有两个承压面，两个剪切面和两个保险螺栓。

图12.3.2 原木构件的齿连接

a）单齿连接 b）双齿连接

《木结构设计规范》规定：

6.1.1 齿连接可采用单齿（图6.1.1⁃1）或双齿（图6.1.1⁃2）的形式，并应符合下列规定：

图6.1.1⁃1 单齿连接

1 齿连接的承压面，应与所连接的压杆轴线垂直。

2 单齿连接应使压杆轴线通过承压面中心。

3 木桁架支座节点的上弦轴线和支座反力的作用线，当采用方木或板材时，宜与下弦净截面的中心线交汇于一点；当采用原木时，可与下弦毛截面的中心线交汇于一点，此时，刻齿处的截面可按轴心受拉验算。

图6.1.1⁃2 双齿连接

4 齿连接的齿深，对于方木不应小于20mm；对于原木不应小于30mm。

桁架支座节点齿深不应大于h/3，中间节点的齿深不应大于h/4（h为沿齿深方向的构件截面高度）。

双齿连接中，第二齿的齿深h_c应比第一齿的齿深h_c1至少大20mm。单齿和双齿第一齿的剪面长度不应小于4.5倍齿深。

当采用湿材制作时，木桁架支座节点齿连接的剪面长度应比计算值加长50mm。

6.1.2 单齿连接应按下列公式验算：

1 按木材承压

式中 f_cα——木材斜纹承压强度设计值（N/mm²），按本规范第4.2.6条确定；

N——作用于齿面上的轴向压力设计值（N）；

A_c——齿的承压面面积（mm²）。

2 按木材受剪

式中 f_v——木材顺纹抗剪强度设计值（N/mm²）；

V——作用于剪面上的剪力设计值（N）；

l_v——剪面计算长度（mm），其取值不得大于齿深h_c的8倍；

b_v——剪面宽度（mm）；

ψ_v——沿剪面长度剪应力分布不匀的强度降低系数，按表6.1.2采用。

表6.1.2 单齿连接抗剪强度降低系数

4.2.6 木材斜纹承压的强度设计值，可按下列公式确定：

当α〈10°时

f_cα=f_c （4.2.6⁃1）

当10°〈α〈90°时

式中 f_cα——木材斜纹承压的强度设计值（N/mm²）；

α——作用力方向与木纹方向的夹角（°）。

木材斜纹承压强度设计值亦可根据f_c、f_c，90°和α数值从图4.2.6查得。

6.1.3 双齿连接的承压，按本规范公式（6.1.2⁃1）验算，但其承压面面积应取两个齿承压面面积之和。

双齿连接的受剪，仅考虑第二齿剪面的工作，按本规范公式（6.1.2⁃2）计算，并符合下列规定：

1 计算受剪应力时，全部剪力V应由第二齿的剪面承受；

2 第二齿剪面的计算长度l_v的取值，不得大于齿深h_c的10倍；

3 双齿连接沿剪面长度剪应力分布不匀的强度降低系数ψ_v值应按表6.1.3采用。

表6.1.3 双齿连接抗剪强度降低系数

6.1.4 桁架支座节点采用齿连接时，必须设置保险螺栓，但不考虑保险螺栓与齿的共同工作。保险螺栓应与上弦轴线垂直。保险螺栓应按本规范第4.1.9条进行净截面抗拉验算，所承受的轴向拉力应由下式确定：

N_b=Ntan（60°-α） （6.1.4）

式中 N_b——保险螺栓所承受的轴向拉力（N）；

N——上弦轴向压力的设计值（N）；

α——上弦与下弦的夹角（°）。

保险螺栓的强度设计值应乘以1.25的调整系数。

双齿连接宜选用两个直径相同的保险螺栓（图6.1.1⁃2），但不考虑本规范第4.2.12条的调整系数。

木桁架下弦支座应设置附木，并与下弦用钉钉牢。钉子数量可按构造布置确定。附木截面宽度与下弦相同，其截面高度不小于h/3（h为下弦截面高度）。

真题 【12.3.1】 （1999年一级考题）

一榀双齿连接的方木桁架，其支座节点的上弦轴线和支座反力的作用线相交于一点，试问该交点应落在下列何项所指的位置上？

（A）下弦净截面的中心线上

（B）下弦毛截面的中心线上

（C）距下弦截面上边缘1/3截面高度处

（D）距下弦下边缘1/3截面高度处

【答案】 （A）

【解答】 根据《木结构设计规范》6.1.1条第3款，“木桁架支座节点的上弦轴线和支座反力的作用线，当采用方木时，宜与下弦净截面的中心线交汇于一点”，所以（A）正确。

真题 【12.3.2】 （1999年一级考题）

在木结构双齿连接的计算时，其受剪计算所考虑的受剪面以下何项为正确？

（A）第一齿的

（B）第二齿的

（C）第一齿和第二齿之和

（D）第一齿、第二齿和保险螺栓三者之和

【答案】 （B）

【解答】 根据《木结构设计规范》6.1.3条，“双齿连接的受剪，仅考虑第二齿剪面的工作”，故（B）正确。

真题 【12.3.3】 （2007年二级考题）

对木结构齿连接的下列认识，其中何项为不正确？

（A）齿连接的可靠性在很大程度上取决于其构造是否合理

（B）在齿连接中，木材抗剪破坏属于脆性破坏，所以必须设置保险螺栓

（C）在齿未破坏前，保险螺栓几乎不受力

（D）木材剪切破坏对螺栓有冲击作用，因此螺栓应选用强度高的钢材

【答案】 （D）

【解答】

（1）根据《木结构设计规范》6.1.1条条文说明“齿连接的可靠性在很大程度上取决于其构造是否合理”，（A）正确。

（2）根据《木结构设计规范》6.1.4条条文说明“在齿连接中，木材抗剪属于脆性工作，其破坏一般无预兆。为防止意外，应采取保险的措施。长期的工程实践表明，在被连接的构件间用螺栓予以拉结，可以起到保险的作用。因为它可以使齿连接在其受剪面万一遭到破坏时，不致引起整个结构的坍塌，从而也就为抢修提供了必要的时间。因此本规范规定桁架的支座节点采用齿连接时，必须设置保险螺栓”，所以（B）正确。

（3）根据《木结构设计规范》6.1.4条，“桁架支座节点采用齿连接时，必须设置保险螺栓，但不考虑保险螺栓与齿的共同工作”，同时条文说明中有“在齿未破坏前，保险螺栓是几乎不受力的”，所以（C）正确。

（4）根据《木结构设计规范》6.1.4条条文说明，“木材的剪切破坏是突然发生的，对螺栓有一定的冲击作用，故规定宜选用延性较好的钢材”，所以（D）不正确。

真题 【12.3.4】 （2004年一级样题）

某房屋跨度12m，采用12m有吊顶的三角形豪式木屋架，屋架间距3m，屋面为黏土平瓦，保温材料为锯末，铺设在吊顶上。采用木材为红松，其顺纹抗压及承压强度设计值f_c=10N/mm。抗弯强度设计值f_m=13N/mm²，钢筋为HPB300，屋架计算简图及几何尺寸如图12.3.3所示。

图 12.3.3

当只有恒载作用时，斜腹杆D₂的轴心压力设计值N=14kN，其截面尺寸为b×h=140mm×80mm，下弦第二中间节点如图12.3.4所示，根据承压需要，图示中的刻槽深度h_c的计算值与下列何项尺寸接近？

（A）h_c≥13.71mm （B）h_c≥10.97mm

（C）h_c≥24mm （D）h_c≥13.69mm

图 12.3.4

【答案】 （A）

【解答】

（1）根据《木结构设计规范》表4.2.1⁃1，红松的强度等级是TC13B。

（2）根据《木结构设计规范》表4.2.1⁃4，只有恒载作用，木材强度的设计值要考虑不同使用条件的调整系数0.8。

（3）根据《木结构设计规范》表4.2.1⁃3，TC13B强度等级的木材

f_c90°=0.8×2.9=2.32N/mm²f_c=0.8×10=8N/mm²

（4）根据《木结构设计规范》4.2.6条，因为α=26°34′〉10°，sin26°34′=0.447

（5）根据《木结构设计规范》式（6.1.2⁃1）：

真题 【12.3.5】 （2002年一级考题）

某一12m跨原木豪式木屋架，屋面坡角α=26.56°，屋架几何尺寸及杆件编号如图12.3.5所示，选用红皮云杉TC⁃13B制作。

屋架端节点如图12.3.5所示。在恒载作用下，假定上弦杆O₁的轴向力设计值N=-70.43kN。试确定按双齿连接木材受剪验算式中的左右端项，其数值与下列何组数值相近？

（A）0.874N/mm²，1.172N/mm² （B）0.874N/mm²，0.938N/mm²

（C）0.782N/mm²，1.172N/mm² （D）0.782N/mm²，0.938N/mm2

图 12.3.5

【答案】 （D）

【解答】

（1）根据《木结构设计规范》表4.2.1⁃3，TC13B强度等级的木材，f_v=1.4N/mm²。

（2）根据《木结构设计规范》表4.2.1⁃4只有恒载作用，木材强度的设计值要考虑不同使用条件的调整系数0.8。

f_v=1.4×0.8=1.12N/mm²

（3）根据《木结构设计规范》6.1.1条验算齿深。

（4）根据《木结构设计规范》6.1.3条验算受剪面计算长度，双齿连接。

l_v=450mm，

（5）根据《木结构设计规范》6.1.2条：

V=N·cosα=70430×cos26.56°=62997N

（6）根据《木结构设计规范》表6.1.3条，

（7）根据《木结构设计规范》6.1.2条式（6.1.2⁃2）：

ψ_vf_v=0.836×1.12=0.936N/mm2

真题 【12.3.6】 （2001年二级考题）(www.daowen.com)

如图12.3.6所示为一方木屋架端节点，其上弦杆轴向力设计值N=-120kN。该屋架采用水曲柳制作。当用木材单齿连接受剪承载力公式进行验算时，其左右端项及其关系与下列何组数值相近？

图 12.3.6

【答案】 （B）

【解答】

（1）根据《木结构设计规范》表4.2.1⁃2，水曲柳，木材强度等级TB15。

（2）根据《木结构设计规范》表4.2.1⁃3，木材强度等级TB15，f_v=2.0N/mm²。

（3）根据《木结构设计规范》4.2.3条2款，截面矩边尺寸大于150mm，强度设计值可提高10%，即

f_v=1.1×2.0=2.2N/mm²

（4）根据《木结构设计规范》6.1.1条验算齿深：

（5）根据《木结构设计规范》6.1.2条验算受剪面计算长度，单齿连接：

（6）根据《木结构设计规范》6.1.2条：

（7）根据《木结构设计规范》表6.1.2：

（8）根据《木结构设计规范》6.1.2条式（6.1.2⁃2）：

ψ_vf_v=0.67×2.2=1.474N/mm2

真题 【12.3.7】 （2004年一级考题）

某三角形木屋架端节点如图12.3.7所示。单齿连接，齿深h_c=30mm；上、下弦杆采用干燥的西南云杉TC15B，方木截面150mm×150mm，设计使用年限50年，结构重要性系数1.0。

试问，作用在端节点上弦杆的最大轴向压力设计值N（kN）应与下列何项数值最为接近？

（A）35 （B）40 （C）45 （D）50

图 12.3.7

【答案】 （B）

【解答】

（1）根据《木结构设计规范》表4.2.1⁃3，TC15B强度等级的木材，f_c=12N/mm²，f_c90°=3.1N/mm²，f_v=1.5N/mm²

（2）根据《木结构设计规范》4.2.3条，虽然最短截面尺寸为150mm，但因为要加工连接的齿深，截面最短尺寸将小于150mm，不能执行提高设计强度10%的规定。

（3）根据《木结构设计规范》4.2.6条，α=30°〉10°

（4）根据《木结构设计规范》6.1.1条验算齿深：

（5）根据《木结构设计规范》6.1.2条式（6.1.2⁃1）：

承受面积

（6）根据《木结构设计规范》6.1.2条验算剪面计算长度，单齿连接剪面计算长度为

l_v=240mm=8h_c=8×30=240mm

（7）根据《木结构设计规范》表6.1.2，，ψ_c=0.64

（8）根据《木结构设计规范》式（6.1.2⁃2）：

V=ψ_vf_vl_vb_v=0.64×1.5×240×150=34.56kN

真题 【12.3.8】 （2008年一级考题）

某三角形木桁架的上弦杆和下弦杆在支座节点处采用单齿连接，节点连接如图12.3.8所示。齿连接的齿深h_c=30mm，上弦轴线与下弦轴线的夹角α=30°。上、下弦杆采用红松（TC13），其截面尺寸均为140mm×140mm。该桁架处于室内正常环境，安全等级为二级，设计使用年限为50年。根据对下弦杆齿面的承压承载力计算，试确定齿面能受的上弦杆最大轴向压力设计值（kN），应与下列何项数值最为接近？

（A）28 （B）37

（C）49 （D）60

【答案】 （B）

【解答】

图 12.3.8

（1）根据《木结构设计规范》表4.2.1⁃3，TC13B的顺纹承压强度设计值f_c=10MPa，横纹承压强度设计值f_c，90°=2.9MPa。

（2）根据《木结构设计规范》6.1.1条验算齿深

（3）根据《木结构设计规范》6.1.2条验算剪面计算长度，单齿连接l_v=200mm〈8h_c

（4）根据《木结构设计规范》4.2.6条，α=30°〉10°，木材斜纹承压的强度设计值f_cα为

（5）根据《木结构设计规范》6.1.2条，按单齿连接强度确定的上弦杆最大轴向压力设计值为：

齿承压面积为

N=A_cf_cα=4849.74×7.657=37134N≈37.13kN

【12.3.9】 单齿连接的承载能力验算

条件：图12.3.9为原木桁架支座节点，上弦轴心压力N=70kN，木材为杉木，上弦大头直径216mm，下弦大头直径220mm，上下弦夹角为26°34′。sinα=0.448，cosα=0.894。当d=220mm，b_v=205mm，h_c=70mm时

求：（1）承压验算（已知齿深范围内与下弦轴线垂直的弓形面积A′=10400mm²）。

（2）抗剪验算。

（3）保险螺栓验算（普通4.6级螺栓）。

【解答】

（1）承压验算

1）根据《木结构设计规范》表4.2.1⁃1杉木的强度等级为TC11A。

图 12.3.9

2）根据《木结构设计规范》表4.2.1⁃3，强度等级为TC11A。顺纹抗压强度f_c=10N/mm²，横纹承压强度f_c，90°=2.7N/mm²，抗剪强度f_v=1.4N/mm²。

3）根据《木结构设计规范》4.2.3条第1款，因该原木已经切削，强度不能提高。

4）应用《木结构设计规范》式（4.2.6⁃2），夹角α=26.6°>10°，斜纹承压强度

5）根据《木结构设计规范》6.1.1条验算齿深：

6）应用《木结构设计规范》式（6.1.2⁃1）：

弓形承压面积 A_c=A′/cosα=10400/0.894=11633mm²

N/A_c=70000/11633=6N/mm²〈f_cα=8N/mm²，满足承压强度要求。

（2）抗剪验算

1）根据《木结构设计规范》6.1.2条，验算受剪计算长度，单齿连接：

l_v=560mm≤8h_c=8×70=560mm

2）根据《木结构设计规范》表6.1.2：

，降低系数ψ_v=0.64

3）应用《木结构设计规范》式（6.1.2⁃2）：

剪力设计值 V=Ncosα=70×10³×0.894=62580N

V/l_vb_v=62580/（560×205）=0.55N/mm²<ψ_vf_v=0.64×1.4=0.896N/mm²

抗剪强度满足要求。

（3）保险螺栓验算

1）应用《木结构设计规范》式（6.1.4）得保险螺栓所承受的拉力设计值

N_b=Ntan（60°-α）=70000×tan（60°-26°34′）=46215N

2）根据《钢结构设计规范》表3.4.1⁃4，普通4.6级螺栓的抗拉强度f^b_t=170N/mm²。

3）根据《木结构设计规范》6.1.4条，螺栓强度取1.25f^b_t，螺栓面积

1ϕ20，A_e=244.8mm²>217mm²，满足要求。

【12.3.10】 双齿连接的承载能力验算

条件：屋架端节点如图12.3.10所示。用红皮云杉TC13B制作，屋面坡角α=26°34′。已知上弦杆压力设计值N₁=-63kN，上弦截面为120mm×120mm，下弦杆拉力设计值N₂=56400N，下弦截面选用120mm×200mm，cosα=0.894，sinα=0.448。

求：（1）承压验算。

（2）抗剪验算。

（3）下弦受拉验算。

（4）保险螺栓计算。

图 12.3.10

【答案】

（1）根据《木结构设计规范》表4.2.1⁃3，TC13B的木材强度等级，f_c=10N/mm²，f_c，90°=2.9N/mm²，f_v=1.4N/mm²，f_t=8N/mm²

（2）根据《木结构设计规范》式（4.2.6⁃2），α>10°

（3）根据《木结构设计规范》6.1.1条，检验齿深。

第二齿的齿深，且h_c2-h_c1=65-45=20mm，均满足规定。

（4）根据《木结构设计规范》6.1.2条式（6.1.2⁃1）和6.1.3条，“双齿连接的承压，按本规范公式（6.1.2⁃1）验算，但其承压面面积应取两个齿承压面面积之和”。

承压应力为

满足承压要求。

（5）根据《木结构设计规范》6.1.3条验算剪面计算长度，双齿连接。

，l_v满足要求

（6）查《木结构设计规范》表6.1.3，；

双齿连接的强度降低系数ψ_v=0.71

（7）根据《木结构设计规范》6.1.2条式（6.1.2⁃2）：

V=N₂=56400N

，满足受剪要求。

（8）根据《木结构设计规范》5.1.1条的规定：

下弦受拉验算（本题下弦是净截面对中，故对下弦净截面为中心受拉）。

下弦面积应扣除保险螺栓所削弱的面积。此处考虑螺孔洞宽20mm。

，满足受拉要求。

（9）应用《木结构设计规范》式（6.1.4）求保险螺栓承受的拉力为

N_b=Ntan（60°-α）=63000×tan（60°-26°34′）=41604N

双齿连接需两根保险螺栓，每个保险螺栓所受的拉力为

（10）根据《木结构设计规范》表3.4.1⁃4，采用普通4.6级螺栓，f^b_t=170N/mm²。

（11）根据《木结构设计规范》6.1.4条，保险螺栓的强度设计值应乘1.25调整系数，螺栓面积

选用2ϕ18的螺栓。（ϕ18，A=254mm²）