紧固件和结构连接件讲课文档

紧固件和结构连接件第1页，共52页。木产品的连接Connectingwoodproducts三种基本的连接：Threebasiccategoriesofconnections:木材和木材连接

Wood-to-wood木材和混凝土连接

Wood-to-concreteormasonry木材和钢材连接

Wood-to-steel3第2页，共52页。木产品的连接Connectingwoodproducts结构构件、覆面板同其它木产品或混凝土或砌体的连接有多种方法：Severalmethodscanbeusedtoconnectorreinforcejointsbetween

framingmembers,sheathingandotherwoodproductsorconcreteormasonry:紧固件（例如–钉子、码钉、螺丝和螺栓）Fasteners(e.g.nails,staples,screwsandbolts)轻型金属结构连接件Lightmetalframingconnectors结构用胶Constructionadhesives4第3页，共52页。木产品的连接Connectingwoodproducts现代梁柱式结构和传统重木结构有其他的连接方法：Othermethodsareusedforconnectionsinmodernpostandbeamandtraditionaltimberframeconstruction梁柱式结构上一般使用特殊的重型金属连接件，可以快速、经济地实现高强度的连接

Postandbeamtypicallyusesspecialheavymetalconnectorsforspeed,

economyandstrength传统重木结构采用榫卯和木钉连接

Traditionaltimberframeusesjointgeometryandwoodenpegs在这两种建筑中，连接件大多暴露在外作为建筑的一部分

Forbothformsofconstruction,connectionsareoftenexposed

asanarchitecturalfeature5第4页，共52页。重型金属连接件Heavymetalconnectors现代梁柱式建筑的隐形连接Exampleofconcealedconnectionsformodernpostandbeamconstruction6木柱子和梁的连接

Woodposttowoodbeamconnection木柱子和混凝土的连接Woodposttoconcreteconnection第5页，共52页。重型金属连接件Heavymetalconnectors现代梁柱式建筑中暴露在外的连接Exampleofexposedconnectionformodernpostandbeamconstruction7第6页，共52页。传统细木工Traditionaljoinery传统重木结构建筑的接头样式Examplesofjointsfortraditionaltimberframeconstruction8木钉用于紧固连接部位

Woodpegsusedtosecurejoint第7页，共52页。传统细木工Traditionaljoinery传统重木结构建筑的接头样式Examplesofjointsfortraditionaltimberframeconstruction9第8页，共52页。钉子Nails钉连接是现代木结构施工中最常见的连接方式Nailingismostcommonmethodtojoinmembersinmodernwoodframeconstruction钉子就像是削尖的螺栓被压到木材中

Nailsaresharpenedmetalpinsdrivenintowood木质纤维和钉子表面之间的摩擦力形成了钉子握钉力

Pressureofthewoodfibersagainstthesurfaceofthenailgiveititsholdingpower常见的钉子具有光滑的钉径，也有扭曲的或者带圈的钉子，握钉力更强

Nailsusuallyhavesmoothshanksbutcanbetwistedorringedforgreaterholdingpower10光滑的钉径（常规的握钉力）

Smoothshank(normalholdingpower)麻花或者螺纹钉径（增加的握钉力）

Twistedorspiralshank(increasedholdingpower)带圈的钉径（最大的握钉力）

Ringedshank(mostholdingpower)第9页，共52页。钉子Nails钉子种类Typesofnails普通钉是木结构建筑中最常用的钉子

Commonnailsareusedmostofteninwoodframeconstruction箱钉与普通钉外观类似，但钉径较细，钉头偏小，不易使木材开裂

Boxnailsaresimilarinappearancetocommonnailsbuthavethinnershanksandsmallerheadsmakingthemlesslikelytosplitwood双头钉有两个钉头，用于临时性建筑或构件（比如支撑，模板或脚手架等），便于拆除

Duplexnailshaveadoubleheadforeasilyremovalintemporaryconstruction(e.g.braces,formworkorscaffolding)11普通钉Commonnail箱钉Boxnail双头钉

Duplexnail第10页，共52页。钉子Nails钉子的钉尖形状决定其劈裂木材的力度Shapeofanail’spointaffectsitstendencytosplitthewood钉尖越尖，钉子越容易钉入

Sharperpointmakesthenailactmorelikeawedgethanapunch钉尖越尖，越易钉入，握钉力越强，同时也越容易造成木材开裂

Easiertodriveandresultsinhigherholdingpowerbutismorelikelytosplitthewood12钝菱形钉尖:连接较硬木材，减少劈裂

Bluntdiamond(forharderwoodtoreducesplitting)长菱形钉尖：更易钉入

Longdiamond(foreasierdriving)锥形钉尖：连接木材和砌砖

Conical(toattachwoodtomasonry)菱形钉尖：最常见的钉尖形状

Diamond(mostcommonshape)第11页，共52页。钉子Nails钉子尺寸Sizesofnails钉子长度尺寸范围为13mm至150mm

Nailsarespecifiedbytheirlength

andrangefrom13mmto150mm美制用“便士尺寸”（penny)表示普通钉子尺寸，表示为字母“d”，例如8d=64mm,10d=76mm,16d=89mm

U.S.systemofmeasurementforcommonnailsisthe“penny”abbreviated‘d’

(e.g.8d=64mm,10d=76mm,16d=89mm)长钉

长度大的钉子称作长钉，其长度为100mm到350mm

Largenailsarecalledspikesandrange

from100mmto350mminlength13长钉

Spike钉子

Nails第12页，共52页。钉子Nails三种基本钉钉方法：Threebasicmethodsofnailing:水平钉钉：三种方法中连接强度最大

Facenailing:strongestofthreemethods垂直钉钉：力度偏弱，主要用于连接并对齐结构构件，再依靠重力作用和覆面板作用力来加强垂直钉钉的连接强度

Endnailing:muchweakerandusedprimarilytoholdframingmembersinalignmentuntilgravityforcesandsheathingisappliedtostrengthentheconnection斜向钉钉：正确操作下，连接强度几乎与水平钉钉一样强

Toenailing:Correctlydone,canbealmostasstrongasfacenailing14水平钉钉

Facenailing斜向钉钉

Toenailing垂直钉钉

Endnailing第13页，共52页。钉子Nails钉枪的使用可以有效地提高施工效率Usingaframingnailersignificantlyimprovesproductivity绝大多数是钉枪都是气动的

Mostframingnailersarepneumatic两种类型：排钉枪和卷钉枪

Twotypes:Stick-styleandcoil-style15卷钉枪

Coil-styleframingnailer排钉枪

Stick-styleframingnailer第14页，共52页。钉子Nails避免钉子钉入连接件过深或未完全钉入，尤其是钉接覆面板时Avoidoverdrivingorunderdrivingfasteners,

especiallyforsheathing

钉枪使用不当会造成钉子钉入过深

Improperlyadjustedframingnailercanoverdrivefasteners钉子钉入不当会减弱连接强度，同时也会减少覆面板的剪力强度

Improperlydrivennailsweakentheconnectionand

reduceshearstrengthprovidedbysheathing连接墙体和屋面覆面板时，紧固件钉入覆面板过深，过深长度不能多于3mm

Forwallandroofsheathing,limitoverdriving

offastenerstoamaximumof3mm如果超过20%的紧固件件钉入过深且过深长度超过3mm时，必须增加坚固件的数量

Ifmorethan20%offastenersareoverdriven

morethan3mm,additionalfastenersmustbeadded16钉子应与覆面板表面平齐

Nailsshouldbedrivenflushtothefaceofasheathingpanel第15页，共52页。钉子Nails17钉子与连接件表面平齐

Nailsareflush钉子钉入过深

Nailsareoverdriven部分钉子未完全钉入

Somenailsareunderdriven钉接连接件时务必留意，切勿钉入过深或未完全钉入Careshouldalsobeexercisedwhennailingconnectorstoavoidoverdrivingorunderdrivingfasteners第16页，共52页。钉子Nails钉钉子时对眼睛和听力的保护非常重要Eyeandhearingprotectionareessentialwhendrivingnails有时钉钉子会有小块金属碎片飞溅开来

Smallflyingmetalfragmentssometimesresultfromhammeringanail有时钉枪会意外走火或打击到别的物体

Framingnailerscanaccidentallyfireorstrikeotherobjects钉枪操作过程中会搅动灰尘和尘垢飞扬

Dustanddirtarestirred-upwhenaframingnailerisfired钉枪操作过程中会产生非常大的噪音

Framingnailersalsogenerateveryloudburstsofnoise18第17页，共52页。码钉Staples专用的码钉在特定情况下可以替代钉子Specialstaplescanbeusedincertainapplicationsinsteadofnails码钉是U形的金属坚固件

StapesareU-shapedmetalwirefasteners通常用于墙体或屋面覆面板与结构构件的连接固定

Typicalapplicationisforfasteningwallorroofsheathingtoframing与预先装好码钉的码钉枪配套使用

Appliedwithastaplegunusingpre-packagedstripsoffasteners19覆面板码钉Sheathingstaple第18页，共52页。螺丝钉Screws当要求达到更强的握钉力时，需要使用木螺钉Woodscrewsareusedwhengreaterholdingpowerisrequired由于木螺钉的成本比钉子和码钉都高，且安装更加耗时，所以在木结构施工中很少用木螺钉

Regularwoodscrewsareseldomusedinframingbecausetheycostmore

thannailsorstaplesandrequiremoretimetodrive但方头木螺钉例外。方头木螺钉的钉头为六角或四方形状，使用扳手而不是螺丝刀进行固定

Anexceptionarelagscrewswhichareheavywoodscrewswithasquareor

hexheadthataredrivenwithawrenchratherthanascrewdriver20方头木螺钉

Lagscrew钉头下方可松紧的垫圈用于分担荷载

Loosewasherunderheadtodistributeload第19页，共52页。螺丝钉Screws21格栅横托木用于支撑阳台格栅

Ledgerboardtosupportdeckjoists使用套筒扳手安装木螺钉

Lagscrewinstalledwithsocketwrench在格栅横托木和外墙间安装隔块

Spacerinstalledbetweenledgerandexteriorwall第20页，共52页。螺丝钉Screws结构木螺钉正在逐渐取代木螺钉Structuralwoodscrewsarebeginningtoreplacelagscrews结构木螺钉是用更高强度并经过热处理的钢材加工而成，达到强度的最大化

Structuralwoodscrewsaremadefromstrongersteelandheat-treatedtomaximizestrength结构螺钉的钉尖起到钻头的作用，无需再钻定位孔

Pointofstructuralscrewsactasadrillbiteliminatingneedtodrillpilothole结构螺钉比木螺钉的操作更快，更简单

Muchquickerandeasiertoinstallthanlagscrews22结构木螺钉的三大品牌

Threemajorbrandsofstructuralwoodscrews第21页，共52页。螺栓Bolts螺栓可以替代木螺钉或结构木螺钉Boltscanbeanalternativetolagorstructuralwoodscrews螺栓分为两种：机械螺栓和车身螺栓

Twotypes:machineboltsandcarriagebolts常用的螺栓直径为9.5mm到25mm

Commonlyusedboltsrangefrom9.5mmto25mmindiameter位于螺母和机制螺栓栓头下方的垫圈可以分布荷载，减少拧紧螺栓时对木材的破坏

Washersareusedundernutsandtheheadsofmachinebolts

todistributeloadsandlimitcrushingofthewood车身螺栓包括：-宽且方的栓头，无需垫圈-圆形螺栓轴肩，位于栓头下方。栓轴肩钉入木材，可以在拧紧螺母的的过程中防止螺栓发生转动

Carriageboltshave:

-abroad,roundedheadthatneedsnowasher;and

-asquareshoulderundertheheadthatisforcedintothewood

topreventtheboltfromturningasthenutistighten23机械螺栓

Machinebolt车身螺栓

Carriagebolt垫圈

Washers第22页，共52页。螺栓Bolts轻型木结构施工中，螺栓有四种常见应用：Fourcommonapplicationsofboltsinwoodplatformframeconstruction:锚栓用来稳固地梁板和混凝土基础的连接（参见第四讲，19至22页）

Anchorboltstosecuresillplatestoconcretefoundations

(refertoLesson4,slides19to22)木钉或结构构件与钢梁钢或钢柱的连接固定

Attachingwoodnailersorframingmembers

tosteelbeamsorcolumns连接固定大型的组合木梁

Laminatinglargebuilt-upwoodbeams稳固重型金属连接件（尤其是抗震连接件）

Securingheavy-dutymetalconnectors

(especiallyseismicconnectors)24第23页，共52页。螺栓Bolts25木钉板与钢梁一侧锚固，用于支撑楼板格栅托架Woodnailertobolted

tosideofsteelbeam

tosupportfloorjoisthangers第24页，共52页。锚栓Bolts26抗震连接件和混凝土基础的锚固

Bolttosecureseismicanchortoconcretefoundation抗震连接件和木构件的锚固

Boltstosecureseismicanchortowoodframing第25页，共52页。紧固件的耐久性Durabilityoffasteners钉子，码钉，螺钉和螺栓上可以涂上各种涂料Variouscoatingsmaybeappliedtonails,staples,screwsandbolts当紧固件暴露于室外或潮湿室内时，会发生腐蚀。刷过涂料的紧固件可以减少腐蚀现象的产生

Mostcommonreasontousecoatedfastenersistominimizecorrosionwhen

exposedtoweatherorwetindoorlocations被腐蚀的紧固件会影响结构强度和外观

Corrodedfastenerscanimpactbothstructuralstrengthandappearance另外部分涂料还可以紧固件的抗握钉力并美化外观

Somecoatingsalsoimproveholdingpowerandappearance27第26页，共52页。紧固件的耐久性Durabilityoffasteners部分涂料还可以提高紧固件的握钉力，并美化紧固件的外观Somecoatingsalsoimproveholdingpowerandappearance例如，可以根据阳台木材和装饰材料的树种，来选择与之相配的阳台螺钉涂料颜色

Forexample,deckscrewswithacolouredcoatingareoftenused

tomatchdifferentspeciesofwoodsandfinishes28第27页，共52页。紧固件的耐久性Durabilityoffasteners钢制紧固件最常用的涂料是锌Mostcommoncoatingforsteelfasteners

istogalvanizethemwithzinc热镀锌紧固件-将紧固件浸入具有高强度耐腐蚀性的热熔锌液中

Hot-dippedgalvanizedfasteners–

fastenersdippedintomoltenzincthat

haveahighdegreeofcorrosionresistance电镀锌紧固件-价格较低，锌涂料较薄，耐腐蚀性偏低

Electroplatedfasteners–

lessexpensivebuthaveamuchthinner

zinccoatingandlessresistancetocorrosion29热镀锌紧固件（左图）：表面颜色比一般钢材灰暗灰暗电镀或不锈钢紧固件（右图）

Hot-dippedgalvanizedfasteners(left)

haveamuchdullerfinishthanplainsteel,

electroplatedorstainlesssteelfasteners(right)第28页，共52页。紧固件的耐久性Durabilityoffasteners30镀锌钉子和金属格栅托架

Galvanizednailsand

metaljoisthanger镀锌的木螺钉

Galvanizedlagscrew无涂料，被腐蚀的普通钢制垫圈

Corrodeduncoated

plainsteelwasher第29页，共52页。紧固件的耐久性Durabilityoffasteners不锈钢紧固件比热镀锌紧固件的防腐蚀性更强Stainlesssteelfastenersprovideanevenhigherlevel

ofcorrosionprotectionthanhot-dippedgalvanizedfasteners不锈钢紧固件的抗腐蚀性可以分为多个级别

Stainlesssteelfastenersareavailableindifferentlevelsofcorrosionresistance304和305不锈钢适用于绝大数地区；沿海地区建议使用316不锈钢

Grades304and305offersufficientprotectioninmostregionsbut

Grade316isrecommendedforcostalareas不锈钢紧固件的缺点：-成本高-供应有限

Drawbacksofstainlesssteelfasteners:

-highcost

-limitedavailability31第30页，共52页。紧固件的耐久性Durabilityoffasteners通常使用热镀锌或不锈钢紧固件固定防腐木Alwaysusehot-dippedgalvanizedorstainlesssteelfasteners

withpreservative-treatedwood用于处理防腐木的化学品对普通钢材有腐蚀性

Chemicalsusedtotreatwoodarecorrosivetoplainsteel请勿使用电镀锌紧固件（涂料不够厚）

Donotuseelectroplatedgalvanizedfasteners

(thecoatingisnotthickenough)32第31页，共52页。紧固件的耐久性Durabilityoffasteners不同的金属材料不能混合在一起使用Donotmixdissimilarmetals不同的金属接触时会发生腐蚀现象

Corrosionresultswhenmostdissimilarmetalscomeincontact热镀锌紧固件必须和热镀锌的连接件一起使用，不锈钢紧固件必须和不锈钢的连接件一起使用

Galvanizedfastenersmustbeusedwithgalvanizedconnectorsandstainlesssteelfastenerswithstainlesssteelconnectors33不同的金属接触时会导致腐蚀产生

Corrosioncausedbydifferentmetalsincontact第32页，共52页。结构连接件Framingconnectors连接件是用来连接木材和木材、混凝土或砌砖的五金件Connectorsaremetalhardwareusedtojoin

woodtowood,concreteormasonry连接件可以是简单的金属板或金属条，也可以是复杂样式的连接件

Connectorsrangefromsimpleplatesorstraps

tocomplexspecialtyitems每个连接件的名称通常反映其功能用途（例如：格栅托架，地脚螺栓和椽条抗风件等）

Thenameofaspecificconnectoroftenrelatestoitsfunction

(e.g.joisthanger,sillanchor,hurricaneraftertie,etc.)连接件让结构的连接更坚固和更简便

Connectorsmakeframingconnectionsstrongerandeasier34第33页，共52页。结构连接件Framingconnectors辛普森的Strong-Tie连接件主导了整个住宅结构连接件行业SimpsonStrong-Tiedominatestheresidentialframingconnectorindustry项目的大多数说明规定都引用参考辛普森的产品

Mostspecificationsforprojectsreferenceitsproducts其他厂家常将自产成品定位为“等效于辛普森产品”

Othermanufacturersoftenidentifytheirownproductsas“Simpsonequivalent”35第34页，共52页。结构连接件Framingconnectors常用的结构连接件有：Commonlyusedframingconnectors:托架：用于楼板格栅，工字梁，屋面桁架和梁式桁架的连接

Hangersforfloorjoists,I-joists,rooftrussesandgirders柱帽和柱基座

Postorcolumncapsandbases抗震和抗风紧固板或卯固件

Seismicandhurricane/typhoontiesorholdowns36第35页，共52页。结构连接件Framingconnectors楼板格栅托架Floorjoisthangers37带隐蔽式凸缘的楼板格栅托架

Floorjoisthangerwithconcealedflanges标准楼板格栅托架

Standardfloorjoisthanger第36页，共52页。结构连接件Framingconnectors工字梁托架I-joisthangers38侧面固定的工字梁托架

FacemountI-joisthanger上方带凸缘的工字梁托架

TopflangeI-joisthanger第37页，共52页。结构连接件Framingconnectors屋面桁架/梁式桁架托架Rooftruss/girderhangers39屋面梁式桁架托架

Roofgirdertrusshanger端坡桁架托架

Hip/jacktrusshanger第38页，共52页。结构连接件Framingconnectors柱基座Postorcolumnbases40木柱与混凝土连接的可调式连接件

Adjustableelevatedwoodpost

toconcreteconnector木柱与混凝土连接的固定式连接件

Fixedwoodpost

toconcreteconnector第39页，共52页。结构连接件Framingconnectors柱帽Postorcolumncaps41固定木梁和木柱的连接件

Woodbeamtowoodpostconnector固定木梁和钢柱的连接件Woodbeamtosteelcolumnconnector第40页，共52页。结构连接件Framingconnectors抗震和抗风紧固板或卯固件Seismicandhurricane/typhoontiesorholdowns42第41页，共52页。结构连接件Framingconnectors抗震和抗风紧固板或卯固件Seismicandhurricane/typhoontiesorholdowns43第42页，共52页。结构连接件Framingconnectors抗震和抗风紧固板或卯固件Seismicandhurricane/typhoontiesorholdowns44第43页，共52页。结构连接件Framingconnectors连接件必须使用质量好、规格尺寸正确的紧固件来安装，同时紧固件也需要满足厂家的要求并符合建筑规范的规定Connectorsmustbeinstalledwiththequantity,typeandsize

offastenersspecifiedbythemanufacturerandthebuildingcodes紧固件尺寸类型不符或安装不正确，会减弱和破坏连接效果

Incorrectfastenerselectionorinstallationcancompromisetheconnectorperformance4538mm83mm76mm64mm90mm第44页，共52页。结构连接件Framingconnectors46

第45页，共52页。结构连接件Framingconnectors绝大多数紧固件以90度角钉入连接件Mostfastenersaredriventhroughconnectorsata90°angle也有部分紧固件必须以45度角钉入连接件

Somefastenersmustbedrivenata45°angle47以90度角将紧固件钉入连接件和结构构件

Fastenerdrivenat45°angletoconnectorandframingmember以90度角将紧固件钉入连接件和结构构件

Fastenerdrivenat90°angletoconnectorandframingmember连接件上的圆顶状表示需以45度角对紧固件钉钉

Domeonconnectorindicatesthatfasteneristobeat45°快速钉入到位后临时固定连接件

‘Speedprong’topositionandtemporarilysecuretheconnector第46页，共52页。结构连接件Framingconnectors48通常在连接件上盖章标明要求用来安装连接件的紧固件类型。Typeoffastenersrequiredtoinstallaconnectorisoftenstampedontheconnector第47页，共52页。结构连接件Framingconnectors49圆孔-必须用特定的紧固件连接（例如钉子，螺钉或螺栓）

Roundhole–Mustalwaysbefilledwithspecifiedfastener

(e.g.nail,screworbolt)六角孔-只与特定的砌砖螺钉一起使用

Hexagonalhole–Onlytobeusedwithaspecialmasonryscrew菱形孔-在安装连接件时可以用来临时固定住连接件

Diamondhole–Canbeusedtotemporarilyholdaconnectorinplacewhileitisbeinginstalled连接件上的孔眼形状同时表明所需用的紧固件类型和数量Shapeofholesinaconnectoridentifynumberoffastenerstouse椭圆孔-所需紧固件类型和圆孔一样（用特定的紧固件连接）

Ovalhole–Treatsameasroundhole(i.e.alwaysfillwithspecifiedfastener)三角孔-如果需要额外的支撑力时，用紧固件固定

Triangularhole–Fillifextrasupportcapacityisneeded第48页，共52页。结构用胶Constructionadhesives楼面板的安装需要使用结构用胶，除此以外结构用胶的使用很有限Exceptforinstallingsubfloors,theuseof

structuraladhesivesforframingislimited绝大多数结构胶的连接处必须紧实，同时在可控的自然条件下可以进行固化

Mostadhesivejointsmustbeclampedandallowed

tocureundercontrolledenvironmentalconditions因此，结构用胶主要在生产工程木产品（例如胶合板，工字梁，OSB板）的工厂使用

Asaresult,constructionadhesivesareusedmainlyinfactoriestoproduceengineeredwoodproducts

(e.g.plywood,I-joists,OSB,etc.)50第49页，共52页。术语表Glossaryofnewterms箱订-与普通钉外观类似，但钉径较细，钉头偏小，不易使木材开裂

Boxnail–Anailissimilarinappearancetoacommonna