高強(qiáng)度螺栓連接的構(gòu)造和計(jì)算

t第三章連t§3-6

高強(qiáng)度螺栓連接的構(gòu)造和計(jì)算3.6.1強(qiáng)螺連的作能和造求一高度栓接工性能1、高強(qiáng)度螺的抗剪性由圖3.5.2中以看出，由高強(qiáng)度螺連接有較的預(yù)拉力從而使被連板疊中有很大的預(yù)壓力當(dāng)連接受時(shí)，主要依摩擦力傳的高強(qiáng)度栓連接的抗剪承載力可達(dá)到1點(diǎn)通過1點(diǎn)后，連接生了滑解當(dāng)栓桿與孔壁接觸后，連又可繼續(xù)載直到破。如果連接的承載力只用到1點(diǎn)即為高強(qiáng)螺栓摩擦連接；如連接的承載力用到4點(diǎn)，即為高度螺栓承型連接。2、高強(qiáng)度螺的抗拉性高強(qiáng)度螺栓承受外拉前桿中已有很高的預(yù)拉力P之間則壓力C與C維持平3.6.1a當(dāng)對(duì)螺栓施外拉力Nt，則栓桿板層之間的壓力未完全消失前被拉，此時(shí)螺中拉力增為ΔP，同時(shí)把緊的板件拉松，壓力減少ΔC（3.6.1b）。計(jì)算表明，加于螺桿的外拉力Nt為預(yù)拉P的80%時(shí)螺桿內(nèi)的拉增加很少因此可認(rèn)此時(shí)螺桿的預(yù)拉力基本不。同時(shí)由驗(yàn)得知，外加拉力大于螺桿的預(yù)拉力時(shí)荷螺桿中的拉力會(huì)變，即生松弛現(xiàn)象。但當(dāng)外加拉小于螺桿拉力的80%時(shí)，即松弛現(xiàn)象生。也就說，被連板件接觸面間仍能保持一定的壓緊力，可以假整個(gè)板面終處于緊接觸狀態(tài)。但上述取值沒有考慮杠作用而引的撬力影。實(shí)際上種杠桿作用存在于所螺栓的抗連接中。究表明，當(dāng)外拉力N≤0.5P時(shí)不出現(xiàn)撬，如圖3.6.2所示，撬力大約在N達(dá)到0.5P時(shí)始出現(xiàn)起初增加緩慢，以后逐漸加快，到臨近破壞時(shí)螺栓開始服而又有下降。

由于撬力Q的在，外力的極限值Nu下降到N'。因此如果在設(shè)計(jì)不計(jì)算撬，應(yīng)N≤0.5P；或者增大T形連件翼緣板的剛度。分析明，當(dāng)翼板的厚度1不小2倍螺栓徑時(shí)，螺栓中可完全不產(chǎn)生撬力。實(shí)際上很難足這一條，可采用3.5.7所示的加肋代替。在直接承受力荷載的構(gòu)中，由高強(qiáng)度螺栓連接受拉時(shí)的疲勞強(qiáng)度低，每個(gè)強(qiáng)度螺栓外拉力不超過0.5P當(dāng)需考慮撬力影響時(shí)，外拉力還得降低。二、高強(qiáng)度栓連接的造要求1、高強(qiáng)度螺預(yù)拉力的立方法為了保證通摩擦力傳剪力，高度螺栓的預(yù)拉力P的準(zhǔn)確控制常重要。針對(duì)不同類型的高強(qiáng)度螺，其預(yù)拉力的建立法不盡相。（）大六頭螺栓的預(yù)拉力控制方有：①力矩法一般采用指式扭力（力）扳手或預(yù)置式扭力（定力）扳。目前用多的是電扭矩扳手力矩法是通過控?cái)Q緊力矩實(shí)現(xiàn)控制拉力緊力可由試驗(yàn)確定使施工控制的預(yù)力為設(shè)計(jì)拉力的1.1倍。當(dāng)采用電動(dòng)矩搬手時(shí)所需要的工扭矩T為：為了克服板和墊圈等變形，基消除板件之間的間隙，使擰緊力矩?cái)?shù)有較好線性度，而提高施控制預(yù)拉力值的確度，在裝大六角高強(qiáng)度螺栓時(shí)，應(yīng)先按擰緊力矩的50%進(jìn)初擰，然后100%擰力矩進(jìn)行終擰。對(duì)于型節(jié)點(diǎn)在擰之后，應(yīng)按初擰力矩進(jìn)行復(fù)擰，然后再行擰。力矩法的優(yōu)是較簡(jiǎn)單易實(shí)施、用少，但由于連接件和被連接件的面和擰緊度的差異測(cè)得的預(yù)力值誤差大且分，一般誤為±25%。②轉(zhuǎn)角法先用普通扳進(jìn)行初擰使被連接板件相互緊密貼合，再以擰位置為點(diǎn)，按終角度，用扳手或風(fēng)動(dòng)扳手轉(zhuǎn)螺母，至該角度時(shí)，螺栓的拉力即達(dá)到施工控制預(yù)力。（）扭剪高強(qiáng)度螺栓是我國60年開始研，年制訂出標(biāo)準(zhǔn)的新型連接件之一。它有強(qiáng)度高安裝簡(jiǎn)單和質(zhì)量于保證、以單面擰、對(duì)操作人員沒有特殊要求等優(yōu)點(diǎn)扭剪型高度螺栓如3.1.9(b)所示，螺頭為盤頭，紋段端部一個(gè)承受緊反力矩的十二角體和一個(gè)能在規(guī)力矩下剪的斷頸槽扭剪型高強(qiáng)螺栓連接的安裝需特制的電動(dòng)扳手，該扳手有兩個(gè)套，一個(gè)套螺母六角上；另一套在螺栓的十二體上。擰時(shí)，對(duì)螺施加順時(shí)針力矩，對(duì)螺栓十二角體加大小相的逆時(shí)針矩，使螺斷頸部分承受扭剪，初擰力矩?cái)Q緊力矩，復(fù)擰矩等于初力矩，終擰至斷頸剪斷為止，安裝束，相應(yīng)安裝力矩即為擰力矩。安后一般不卸。2、預(yù)拉力值確定高強(qiáng)度螺栓預(yù)拉力設(shè)值P由下式算得到：

式（3.6.2）的系數(shù)考了以下幾個(gè)因素：①擰緊螺帽螺栓同時(shí)到由預(yù)拉引起的拉應(yīng)力和由螺紋力矩引起的轉(zhuǎn)剪應(yīng)力用。折算力為：根據(jù)試驗(yàn)分，系數(shù)在職1.15~1.25之，取平均為。式（3.6.2）中分的既為考擰緊螺栓時(shí)扭矩對(duì)螺桿的不影響系數(shù)②為了彌補(bǔ)工時(shí)高強(qiáng)螺栓預(yù)拉的松馳損失，在確定施工控制預(yù)拉時(shí)，考慮預(yù)拉力設(shè)值的的張拉，故式3.6.2）右端子應(yīng)考慮張拉系數(shù)0.9。③考慮螺栓質(zhì)的不定系數(shù)0.9再考慮用u而不是fy作為準(zhǔn)值的系數(shù)0.9。各種規(guī)格高度螺栓預(yù)力的取值表3.6.1和3.6.2。3、高強(qiáng)度螺摩擦面抗移系數(shù)高強(qiáng)度螺栓擦面抗滑系數(shù)的大與連接處構(gòu)件接觸面的處理方法和件的鋼號(hào)關(guān)。試驗(yàn)明，此系值有隨連接構(gòu)件觸面間的緊力減小降低的現(xiàn)象，故與物理學(xué)中的摩擦數(shù)有區(qū)別我國規(guī)范推采用的接面處理方有：噴砂、噴砂后涂無機(jī)富鋅漆、砂后生赤和鋼絲刷除浮銹或干凈軋制表面不作處等，各種理方法相的值詳見表3.6.3和3.6.4。由于冷彎薄型鋼構(gòu)件壁較薄，抗滑移系數(shù)均較普通鋼結(jié)構(gòu)的有所低。鋼材表面經(jīng)砂除銹后表面看來滑平整，實(shí)際上金屬表面尚存在著觀的凹凸平，高強(qiáng)螺栓連接很高

的壓緊力作下，被連構(gòu)件表面互嚙合，鋼材強(qiáng)度和硬度愈高，要這種嚙合面產(chǎn)生滑的力就愈，因此，μ值與種有關(guān)。試驗(yàn)證明，擦面涂紅后μ，即使經(jīng)處后仍然很，故嚴(yán)禁在摩擦面上涂刷紅丹。另，連接在濕或淋雨條件拼裝，也降低μ值，故應(yīng)采取有措施保證連接處表面的燥。4、其他構(gòu)造求高強(qiáng)度螺栓接除需滿與普通螺連接相同之排列布置要求外，尚須意以下二：（）當(dāng)型構(gòu)件拼接采用高強(qiáng)度螺連接時(shí)，拼接件宜用鋼板。以使被連接部分能緊密貼合，保證預(yù)力的建立。（）在高度螺栓連接范圍內(nèi)，構(gòu)接觸面的理方法應(yīng)施工圖中說明。3.6.2高度栓擦連接算1、受剪連接載力摩擦型連接承載力取于構(gòu)件接面的摩擦力，而此摩擦力的大小與栓所受預(yù)力和摩擦的抗滑移數(shù)以及連接的傳摩擦面數(shù)關(guān)。因此一個(gè)摩型連接高強(qiáng)度螺栓的受剪承力設(shè)計(jì)值：試驗(yàn)證明，溫對(duì)摩擦高強(qiáng)度螺抗剪承載力無明顯影響，但當(dāng)溫度t=100~150℃，螺栓的預(yù)拉力將產(chǎn)生溫度損失故應(yīng)將摩型高強(qiáng)度栓的抗剪承載力設(shè)計(jì)值降低10%；t＞150℃時(shí)應(yīng)采取隔措施，以連接溫度在150℃或100℃下。2、受拉連接載力如前所述，提高強(qiáng)度栓連接在受拉力作用時(shí)，能使被連接扳間保一定的壓力，規(guī)范定在桿軸向承受拉力的高度螺栓摩連接中，個(gè)高強(qiáng)度螺栓受拉承載力設(shè)計(jì)值為3、同時(shí)承受力和拉力接的承載如前所述，螺栓所受拉力時(shí)，雖螺桿中的預(yù)拉力P基本不變但板層間力將減少到P-Nt。試驗(yàn)研究明，這時(shí)接面的抗滑系數(shù)值也有降低，而隨Nt

的增大而減，試驗(yàn)結(jié)表明，外剪力N

和拉力N與高強(qiáng)螺栓受拉、受承載力設(shè)值之間具有線性相關(guān)關(guān)系，故規(guī)范定，當(dāng)高度螺栓摩型連接同承受摩擦面間的剪力螺栓桿軸向的外拉時(shí)，其承載力應(yīng)按下式計(jì)算：3.6.3高度栓壓連接算1、受剪連接載力高強(qiáng)度螺栓壓型連接計(jì)算方法普通螺栓連接相同，仍可用式（3.5.1和式3.5.2）計(jì)算個(gè)螺栓的抗剪承載力設(shè)計(jì)，只是應(yīng)用承壓型接高強(qiáng)度螺栓的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。當(dāng)剪面在螺紋時(shí)，承壓連接高強(qiáng)螺栓的抗剪承載力應(yīng)螺紋處的效截面計(jì)。但對(duì)于普通螺栓，其抗剪強(qiáng)度設(shè)值是根據(jù)接的試驗(yàn)據(jù)統(tǒng)計(jì)而的，試驗(yàn)

時(shí)不分剪切是否在螺處，故計(jì)抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值時(shí)用公稱直徑。2、受拉連接載力的計(jì)算公式普通螺栓同，只是拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值不同。3、同時(shí)承受力和拉力接的承載同時(shí)承受剪和桿軸方拉力的承型連接高強(qiáng)度螺栓的計(jì)算方法與普螺栓相同即：由于在剪應(yīng)單獨(dú)作用高強(qiáng)度螺對(duì)板層間產(chǎn)生強(qiáng)大壓緊力當(dāng)板層的摩擦力克服螺桿與孔接觸時(shí)，板件孔前區(qū)成三向應(yīng)場(chǎng)，因而壓型連接高強(qiáng)度螺栓的承壓強(qiáng)度比通螺栓高多，兩者差約50%。當(dāng)壓型連接高強(qiáng)螺栓受有軸拉力時(shí)板層間的壓緊力隨外拉力的增加而小，因而承壓強(qiáng)度計(jì)值也隨降低。為了計(jì)算簡(jiǎn)便我國現(xiàn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)范規(guī)定，只要有外拉力存在，就將壓強(qiáng)度除1.2予降低，而考慮承壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值變幅度隨外力大小而化這一因素因?yàn)樗邚?qiáng)度螺栓外拉力一均不大于0.8P此時(shí)可為整個(gè)板層間始處于緊密觸狀態(tài)，用統(tǒng)一除以1.2的做法來降承壓強(qiáng)度，一般能保證安全。強(qiáng)螺群計(jì)一高度栓受1、軸心受剪此時(shí)，高強(qiáng)螺栓連接需螺栓數(shù)應(yīng)由下式確定：2、高強(qiáng)度螺群的非軸受剪高強(qiáng)度螺栓在扭矩或矩、剪力同作用時(shí)的抗剪計(jì)算方法與普通螺群相同，應(yīng)采用高度螺栓承力設(shè)計(jì)值進(jìn)行計(jì)。二高度栓受1、軸心受拉高強(qiáng)度螺栓連接所需栓數(shù)目：2、高強(qiáng)度螺群受彎矩用

高強(qiáng)度螺栓摩擦型和壓型）的拉力總是小于預(yù)拉力，在連接受彎矩而使螺沿栓桿方受力時(shí)，連接構(gòu)件的接觸一直保持密貼合；此，可認(rèn)為中和軸在螺栓群的形心上（圖3.6.3），外排螺栓受最大。最大拉力及其算式為：3、高強(qiáng)度螺群偏心受由于高強(qiáng)度栓偏心受時(shí)螺拉的大拉力不得超過0.8P能夠保證板之間始終保持緊密貼合端板不拉開，故摩擦連接高強(qiáng)螺栓和承型連接高強(qiáng)度螺栓均可按普通螺栓偏心受拉算，即：三、高強(qiáng)度栓群承受力、彎矩剪力的共同作用1、摩擦型連的計(jì)算圖3.6.4所示為摩擦連接高強(qiáng)度栓承受拉、彎矩和力共同作用時(shí)的情況。由于螺栓連接板層間的緊力和接觸面的滑移系數(shù)隨外拉力增加而減小。已知摩擦型連接高強(qiáng)螺栓承受力和拉力合作用時(shí)螺栓的承載力設(shè)計(jì)值符合相關(guān)程：即公式（）和