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钢材螺栓连接

306 2021-12-20 14:43:38

一、螺栓连接的类型(图3.31)

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(一)普通螺栓连接

普通螺栓连接分为精制螺栓(A级与B级)和粗制螺栓 (C级)连接两种,材质一般采用Q235钢或铆螺钢。

(二)高强螺栓连接

高强螺栓连接按工作性能及极限状态不同可分为摩擦型连接及承压型连接,所用高强螺栓按构造及施拧工具不同可分为组剪型和大六角型。前者施拧时以拧掉梅花头为力矩计值标准,后者需采用力矩搬于施拧。高强螺栓按强度等级分为8.8级和 10.9级(扭剪型高强螺栓仅有10.9级一个级别),材质一般相应为35号钢、45号钢、40B钢及 20 MnTiB钢等。

各类螺栓连接的特性及适用范围可见表 3.3-1。二-、普通螺栓连接设计

(一)普通螺栓的规格与技术标准

1. 普通螺栓 A 级、B级、C级及其配套的螺母和垫圈等均应符合下述技术标准。A级、B级六角头螺栓(GB5782—86)A级、B级1型六角螺母(GB6170—88)

A级平垫圈、A 级平垫圈(倒角型)(GB97.1 85、GB97.2·--85)(;级六角头螺栓(GB5780 -86)C级1型六角螺母(GB41一86)C级平垫圈((B95—85)C>级螺栓规格及尺寸详见附录三。

2.普通螺栓的有效自径和截面积。计算螺栓受拉、受剪承载力时,应按表3.3-2所列栓杆有效直径 d。或有效截面积 A。进行计算。

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(二)普通螺栓与锚栓的强度(设计值)

计算普通螺栓或承压型高强度螺栓连接的强度时,螺栓的强度设计值按表3.3-3 选用。(三)普通螺栓及锚栓承载力计算公式及承载力计算表

1.普通螺栓按其构造不同(图 3.3-1)可分别按单剪、双剪、承压或受拉以及拉剪共同作用等状态计算其承载力,对同一连接节点,应以同时具有几种承载力中的最小承载力为控制值进行连接设计,有关承载力计算公式及每个螺栓承载力(设计值)可分别见表 3.3-4~3.3-6。

(四)普通螺栓连接的设计及构造要求

1. 普通螺栓连接一般采用C级螺栓,其螺栓连接的制孔应采用钻成孔。

2. 螺栓连接不宜用于重要的抗剪连接,同时连接构造应尽量使螺纹不进入剪切面。3.每--杆件在节点上或拼接连接一侧的永久性螺栓数目不宜少于2 个,对组合结构的小截面杆件〈如输电塔架等),其端部连接可采用-一个螺栓。

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7.在下列情况的连接中,螺栓的数量应予增加∶

()一个构件借助填板或其它中间板件与另一构件连接时的螺栓数量,应按计算增加10%。

(2)搭接或用拼接板的单面连接,螺栓数量应按计算增加 10%。

(3)在构件的端部连接中,当增加辅助短角钢连接型钢的外伸肢以减少连接长度时,在短角钢两肢中的一肢上,所用的螺栓数应按计算增加 50%。

三、高强度螺栓连接设计(一)高强螺栓连接的类别

设计时应注意高强螺栓只按自身构造不同分为大六角及扭剪型两类,而高强螺栓的连接则按受力机理不同分为承压型及摩擦型两类,任何一种高强螺栓均可用于这两类连接。

1. 承压型连接。其工作以强度 (抗前或承压)达到极限为极限状态。其承载力较高(较摩擦型抗剪强度高 30%),但在连接接近极限状态时,连接部位可能产生相对微量滑移,在承载不大时,其工作性能与摩擦型连接相同。承压型连接的抗剪、承压计算方法与普通螺栓连接相同。

2.摩擦型连接。其工作以连接板件间摩擦面开始产生相对滑移为极限状态,虽强度稍低但连接的紧密性及抗疲劳性能很好,其设计计算可按照表 3.3-10公式进行。

以上两类连接可采用任何类型(扭剪型或大六角型)高强度螺栓作为连接紧固件,此两类连接的材料、施工、摩擦面处理及质量检验等要求均相同,其设计与施工应符合《钢结构高强度螺栓连接的设计施工及验收规程》(JG;82—91)的要求。

(二)高强螺栓的规格与标准

高强螺栓及其配套的螺母和垫圈统称为连接付,其强度有8.8级及 10.9级(扭剪型高强螺栓仅有10.9级强度级别)分别相当于抗拉强度为80kgf 及100 kgf级别,设计选用的大六角高强螺栓连接付或扭剪型高强螺栓连接位均应分别符合技术标准《钢结构用高强度大六角螺栓标准》(CB1229--84)及《钢结构用扭剪型高强度螺栓标准》(GrB3632—-83),其规格及尺寸详见附录三,其经热处理后的机械性能可见表3.3-8∶

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三)高强度螺栓连接的承载力计算及承载力表

1.高强度螺栓连接的计算公式。摩擦型高强度螺栓连接由先对螺栓施加预拉力后板件间挤压而产生的摩擦阻力提供抗剪承载力,而抗拉承载力则由板件间预压变形的恢复力与螺杆拉力两部分组成;承压型高强螺栓连接由于允许连接有微量的滑移,除抗拉承载力外,其抗剪、承压等承载力计算与普通螺栓相同。

高强螺栓连接承载力的计算公式见表3.3 9~3.3.12。

2.高强度螺栓的承载力表。按上述各式计算的摩擦型连接中一个高强螺栓的承载力值及承压型连接中一个高强螺栓的承载力值可分别由表3.3-13、表3.3-14查得。

3. 计算高强螺栓连接承载力的注意事项。

(1) 当摩擦型连接同时承受摩擦面间的剪切和螺栓杆轴方向的外拉力时。每个高强度螺栓仍按抗剪验算强度,其抗剪承载力设计值仍按公式3.3-16 计算,N, 为每个高强度螺栓在其杆轴方向的外拉力、其值不应大于0.8 P。

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(四)高强度螺栓连接的构造要求

l. 高强度螺栓孔均应采用钻成孔。摩擦型高强度螺栓的孔径可按比螺栓公称直径 d 大1.5~2.0 mm 采用,承压型高强度螺栓的孔径可按比螺栓公称直径 d 大1.()~1.5 mm 采用。

2.在高强度螺栓连接范围内。构件的接触面应进行摩擦面处理(处理方法见表 3。3-11),

此摩擦面不得涂漆或其它涂料。对可能较长时间置于现场不能安装的麾擦面应采取防护措施,同时抗滑移系数及处理要求应在设计文件中说明。

3. 高强度螺栓连接中,螺栓排列宜采用较小的容许间距并列或错列布置,其行距、间距以及螺栓与构件边缘的距离应符合表 3.3-7的要求。

4. 高强螺栓的布置应考虑施拧工具操作空间的要求。四、螺栓群连接的承载力计算公式

在实际工程中,螺栓连接大都以栓群连接为常用构造,如拼接及常用节点连接等,当承受轴力或剪力时,栓群按所有螺栓平均承担计算,当承受弯矩作用时,其承载力则以端部或角部受力最大的螺栓进行控制性验算。常用的栓群验算公式可按表 3.3-15采用。

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