摘要：近年来新型环保木-混凝土组合结构的发展较为迅速，国内、外大量学者开展了对木-混凝土组合梁连接件的研究。木-混凝土组合梁受力性能优劣的关键是剪力连接件的设置，连接件的剪切性能决定着组合梁的刚度、承载力和破坏形式。木-混凝土组合梁在弯曲受力过程中，剪力连接件承担着传递混凝土与木材之间纵向剪力和抵抗混凝土结构与木结构之间掀起的重要角色。本文主要分析探讨了木-混凝土组合梁剪力连接件方面的内容，以供参阅。
关键词：木-混凝土；组合结构；剪力连接件
引言
木-混凝土组合梁是利用各种不同的剪力连接件把木和混凝土这两种材料结合而成的一种新型整体受力构件．能承受冲击和震动作用．使建筑具备了坚固耐用的特性。而且密度小、质量轻、方便安装，工程建设费用得以减少；具有可再生和加工时低耗能的优点．在欧洲已取得了较大发展及应用。实践表明，木-混凝土组合梁中剪力连接件的性能直接影响结构的强度、使用寿命和可靠性，因此，木-混凝土组合梁中连接技术的应用尤为重要。
1剪力连接件的分类
（1）按形式分类。木－混凝土组合梁剪力连接件按照连接件形式的不同大致可分为：销钉型连接件（钢钉、螺钉、螺栓等）、管状型连接件（刚性环连接件、空心圆柱体连接件等）、剪力榫－锚钉型连接件（凹口式剪力榫加上螺栓、螺杆等）、胶合金属板连接件四大类。（2）按刚度分类。木－混凝土组合梁剪力连接件根据刚度的大小可分为刚性连接件和柔性连接件两大类。刚性连接件在传递交界面的剪力时变形很小，适合于桥梁结构等要求承载能力较大的结构；而柔性连接件传递交界面的剪力时具有很好的变形能力，适合于房屋等要求承载力一般的结构。
2木一混凝土组合梁剪力连接件的研究现状
2.1国外木一混凝土组合梁剪力连接件的研究现状
1987年Kung的研究表明。与垂直放置相比，剪力连接件倾斜放置时组合梁的刚度和承载力大约提高1倍。其余条件相同，比较螺栓或螺钉等剪力连接件与木梁倾斜一定角度放置与垂直木梁放置条件下木一混凝土组合梁的刚度、承载力情况，得出倾斜放置45°时的构件整体刚度和承载力匹配较好。并且这时连接件是受拉而非受剪状态；螺钉或螺栓的排数不同（一排或两排），在其余条件相同的情况下，构件的破坏形态也会受到影响。Martin S.Mungwa，Jean-Franc，0is Jullien，Amos Foud-jet，Guy Hentges等人在1999年参考欧洲规范4种剪力连接件的推出试验方案，对INSA—Hilti这一新型柔性连接件进行了试验研究，并根据试件的荷载一滑移曲线，得出了不同破坏模式条件下连接件极限设计承载力的计算公式。Klaus Holsehemacher，Sven Klotz和Dirk Weibe 在2002年研究了木-钢纤维混凝土组合梁的工作性能，其中的连接件（螺钉）推出试验结果显示，在木与钢纤维混凝土的交界面设置剪力连接件与不设置剪力连接件的情况相比，前者为两种材料组合协调工作，而后者为两种材料单独工作。前者的极限承载力比后者高。Bruce L.Deam，Massimo Fragiacomo，Andrew H．Buchanan等人在2007年对12种不同形式的剪力连接件分别进行了推出试验和梁式试验，通过比较各种不同剪力连接件的强度、刚度、极限荷载和破坏模式，总结发现矩形槽式螺钉（栓）剪力连接件各方面的工作性能表现最好，为延性破坏。
2.2国内木一混凝土组合梁剪力连接件的研究现状
国内对于木－混凝土组合梁的研究有限，仅有少量有关该类型剪力连接件的研究成果。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆兰旭焘通过室内推出试验，重点研究了螺钉连接件的螺钉尺寸、螺钉布局等因素对木－混凝土组合结构抗剪承载力和破坏形态的影响。试验发现，试样的破坏形态主要有螺钉的拔出破坏、螺钉的弯曲破坏和混凝土压碎破坏，同时参考国外木－混凝土组合结构连接件抗剪承载力计算公式提出了螺钉抗剪承载力计算公式，并建议采用30%极限抗剪承载力处的割线刚度作为螺钉的初始抗剪刚度。曹雪娇在兰旭焘的研究基础上，研究了工程木－混凝土的剪力连接件性能，增加考虑了混凝土强度对螺钉连接件抗剪性能的影响。试验得到了与兰旭焘相似的结论，且证实了工程木－混凝土连接件的抗剪承载力随混凝土强度的增大而增大，提出了类似的螺钉连接件抗剪承载力计算公式，以及取滑移值为2mm时对应的荷载～滑移曲线割线斜率作为连接件初始抗剪刚度。兰旭焘和曹雪娇的研究过程基本相似，连接件形式、推出件试样、考虑的因素类似，但是兰旭焘采用的是普通木板，而曹雪娇采用的是工程木，两者材料存在差别，得到的抗剪承载力和滑移模量计算公式不同，但形式类似。试验表明不同的组成材料，其剪力件的受力性能也存在少量差异。
3建议
针对我国木-混凝土组合梁连接件研究空白的现况，应充分利用国外已有的设计规范和研究结果，进行相应的连接性能测试，明确我国结构用材的连接特性，建立相关设计规范和强度计算方法、计算模型，并在此基础上，设计研制国产木结构建筑专用的连接件，在注重木材与基本连接件连接性能的研究同时，展开对当前实际使用常见的成型连接件（如螺栓，栓钉等）的性能测试。建立相应的评价标准和测试体系。具体为：（1）开展钉、螺栓金属连接件和其他销类与国产木材连接性能的研究，掌握这些基础连接件的连接特性，既能为我国制定木-混凝土组合结构连接设计规范提供基本的数据，又能为我国进一步开展木一混凝土组合结构连接性能的研究奠定基础。（2）针对我国大量使用人工林木材作结构用材的特点。明确其连接性能。并在此基础上，设计研制具有自主产权的专用连接件，建立国产木结构建筑的连接设计体系，为我国人工林木材在木结构方面应用提供依据。（3）针对国内外现有的各种木结构建筑连接件，建立与国际有关规范相接轨，又符合我国实际发展状况的分类标准、性能评价和测试体系，在质量上进行把关。
4结论
（1）从木-混凝土组合结构剪力连接件的国内、外研究成果可以得知，销钉型连接件抗剪承载能力一般，抗剪刚度较小；管状型连接件抗剪性能较销钉型连接件有所提高，但研究应用较少；剪力榫-锚钉型连接件抗剪承载力和抗剪刚度都比较大，而且延性非常好，其中大直径螺钉加固矩形凹口型连接件是剪切性能最好、应用最多的剪力榫－锚钉型连接件；金属板连接件抗剪承载力和刚度非常高，但是其滑移量较小，延性较差，易发生脆性破坏。所以，大直径螺钉加固矩形凹口型连接件是木－混凝土组合结构中相对较好的连接件形式。（2）木－混凝土组合结构剪力连接件的破坏形式较多，大致可以分为连接件自身剪切破坏、混凝土板剪切破坏和木板剪切破坏３种，不同的连接件形式破坏模式有一定的差别。其中，连接件自身剪切破坏是所希望得到的结果，因此为保证连接件充分发挥作用，木-混凝土组合结构中混凝土和木材的强度等级不能过低，连接件与木板间所用的胶粘剂粘结强度也需要符合设计要求。（3）虽然目前欧洲规范和标准中并没有木-混凝土组合结构剪力连接件抗剪承载力和抗剪刚度的标准计算公式，但上述研究成果中已给出了不少经验确定方法和试验数据拟合公式，并都经过了相应试验的验证和校核，为实际工程设计木-混凝土组合梁提供了较好的理论基础。不过具体经验方法的选择还需要进行更多的工程试验，比较现有各方法的变异性和置信度，选择最佳的方法进行组合结构的设计计算，积累较多的实际工程应用数据，为最终将其纳入相应木－混凝土组合结构设计规范提供更充足的应用基础。
参考文献：
[1]俞宏，宋林，吴文清.木－混凝土组合梁剪力连接件研究现状[J].世界桥梁.2014（06）
[2]王斌，肖飞.木-混凝土组合梁剪力连接件研究现状综述[J].江苏建筑.2012（13）
[3]兰旭焘，胡夏闽.木-混凝土组合梁剪力连接件的研究现状[J].江苏建筑.2010（03）
论文作者:孙世鑫
论文发表刊物:《基层建设》2019年第19期
论文发表时间:2019/9/21
标签：剪力论文; 连接件论文; 组合论文; 混凝土论文; 承载力论文; 螺钉论文; 刚度论文; 《基层建设》2019年第19期论文;