第3章-连接-6钢结构.ppt
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A、B两级的区别只是尺寸不同。
A级用于d24mm,l150mm的螺栓,B级用于d24mm,l150mm螺栓。
3.5普通螺栓连接的构造和计算,常用螺栓直径为d=16,20,24mm,用M表示,如M16。
螺栓符号,螺栓孔为d0=d+1.53mmM12、M16大1.5mm,M18、M20、M22、M24大2mm,M27、M30大3mm,3.5.1螺栓的排列和构造要求,螺栓的排列应简单、统一而紧凑,满足受力要求,构造合理又便于安装。
排列的方式有并列排列和错列排列两种。
图3.5.1螺栓的排列方式,1.螺栓的排列,并列比较简单整齐,所用连接板尺寸小,但由于螺栓孔的存在,对构件截面的削弱较大;错列可以减小螺栓孔对截面的削弱,但螺栓空排列不如并列紧凑,连接板尺寸较大。
3.5普通螺栓连接的构造和计算,
(1)受力要求,中心距太大,
(2)构造要求螺栓的中距及边距过大,则构件接触面不够紧密,潮气易侵入缝隙而发生锈蚀。
(3)施工要求要保证有一定的空间,以便转动扳手,拧紧螺母。
3.5普通螺栓连接的构造和计算,根据规范规定(P86表3.5.1)的螺栓最大、最小容许间距,排列螺栓时宜按最小容许间距取用,且宜取5mm的倍数,并按等距离布置,以缩小连接的尺寸。
3.5普通螺栓连接的构造和计算,3.5普通螺栓连接的构造和计算,为了保证连接的可靠性,每个杆件的节点或拼接接头一端不宜少于两个永久螺栓;,2.螺栓的其它构造要求,直接承受动荷载的普通螺栓连接应采用双螺帽,或其他措施以防螺帽松动;,C级螺栓宜用于沿杆轴方向的受拉连接,以下情况可用于抗剪连接:
承受静载或间接动载的次要连接;承受静载的可拆卸结构连接;临时固定构件的安装连接。
沿杆轴方向受拉螺栓连接的端板,应适当加大刚度,以减小撬力对螺栓抗拉承载力的不利影响。
3.5普通螺栓连接的构造和计算,3.5.2普通螺栓的受剪连接,螺栓连接的受力形式分为:
只受剪力,只受拉力。
有时受剪力和拉力的共同作用。
A剪力螺栓,B拉力螺栓,C剪力和拉力共同作用,受力垂直螺杆,承剪、承压。
连接件有错动趋势,受力平行螺杆,承拉连接件有脱开趋势,3.5普通螺栓连接的构造和计算,对图示螺栓连接做抗剪试验,即可得到板件上a、b两点相对位移与作用力N的关系曲线,该曲线清楚的揭示了抗剪螺栓受力的四个阶段,1.受剪连接的工作性能,
(1)摩擦传力的弹性阶段(01段)直线段连接处于弹性状态;该阶段较短摩擦力较小。
(2)滑移阶段(12段)克服摩擦力后,板件间突然发生水平滑移,最大滑移量为栓孔和栓杆间的间隙,表现在曲线上为水平段。
抗剪螺栓连接受力后,首先由构件间的摩擦力来传递外力。
当外力增大超过极限摩擦力后,构件间相对滑移,螺杆开始接触构件的孔壁而受剪,孔壁则受压。
图3.5.2单个螺栓抗剪试验结果,3.5普通螺栓连接的构造和计算,(3)栓杆传力的弹性阶段(23段)该阶段主要靠栓杆与孔壁的接触传力。
栓杆受剪力、拉力、弯矩作用,孔壁受挤压。
由于材料的弹性以及栓杆拉力增大所导致的板件间摩擦力的增大,N-关系以曲线状态上升。
(4)弹塑性阶段(34段)达到3后,即使给荷载以很小的增量,连接的剪切变形迅速增大,直到连接破坏。
4点(曲线的最高点)即为普通螺栓抗剪连接的极限承载力Nu。
3.5普通螺栓连接的构造和计算,图3.5.3受剪螺栓的破坏情况,螺杆被剪断;b)连接件孔壁挤压破坏;c)钢板拉断;d)钢板冲剪破坏;e)螺杆弯曲破坏。
2.受剪螺栓的破坏形式,a)、b)、c)通过计算解决,d)、e)通过构造解决,3.5普通螺栓连接的构造和计算,单个剪力螺栓的设计承载力:
受剪承载力设计值:
承压承载力设计值:
3.单个普通螺栓的受剪计算,剪力螺栓的承载力取决于螺栓杆受剪和孔壁承压两种情况,故单栓抗剪承载力由以下两式决定:
(3.5.1),(3.5.2),假定螺栓受剪面上的剪应力均匀分布;假定挤压力沿栓杆直径平面(实际上是相应于栓杆直径平面的孔壁部分)均匀分布,验算:
3.5普通螺栓连接的构造和计算,受剪承载力设计值:
承压承载力设计值:
图3.5.4剪力螺栓的剪面数和承压厚度,3.5普通螺栓连接的构造和计算,试验证明,栓群在轴力作用下各个螺栓的内力沿螺栓群长度方向不均匀,两端大,中间小。
当l115d0(d0为孔径)时,连接进入弹塑性工作状态后,内力重新分布,各个螺栓内力趋于相同,故设计时假定N由各螺栓平均分担。
4.普通螺栓群抗剪连接计算,
(1)普通螺栓群轴心受剪计算,3.5普通螺栓连接的构造和计算,当连接长度l115d0(d0为孔径)时,各个螺栓内力难以均匀,端部螺栓受力最大首先破坏,然后依次破坏。
由试验可得连接的抗剪强度折减系数与l1/d0的关系曲线。
3.5普通螺栓连接的构造和计算,因此规范采用承载力折减系数考虑螺栓群受力不均。
(2)普通螺栓群偏心受剪,F作用下每个螺栓受力:
基本假设连接件绝对刚性,螺栓弹性;T作用下连接板件绕栓群形心转动,各螺栓剪力大小与螺栓至形心的距离ri成正比,方向与它和形心的连线垂直。
3.5普通螺栓连接的构造和计算,V=FT=Fe,(a),显然,T作用下1号螺栓所受剪力最大(r1最大)。
3.5普通螺栓连接的构造和计算,根据平衡条件得:
(c),将(c)式代入(a),得用N1T表达的T式:
由各螺栓剪力与r成正比:
(b),由各剪力都用N1表示:
螺栓1离形心最远是危险螺栓,最大剪力N1T:
将N1T它分解为水平和竖直分力:
(3.5.8),(3.5.7),验算剪力最大螺栓:
(3.5.9),此时计算F作用下的螺栓内力时,不需考虑长接头的折减系数,(3.5.10),3.5普通螺栓连接的构造和计算,(3.5.10*),
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