第8-2章钢结构的连接计算

第八章钢结构的连接计算1第八章钢结构的连接计算第二节普通螺栓连接一、普通螺栓的抗剪承载力抗剪螺栓的四种破坏情况：螺栓杆剪切破环；孔壁挤压或承压破坏；构件强度破坏；螺栓杆弯曲。一般板连接钢材总厚度小于5倍螺栓直径，不会发生螺栓杆弯曲破坏。抗剪螺栓的承载力设计值：),min()4/(min2bcbvbvbcbcbvvbvNNNftdNfdnN其中：nv-螺栓受剪面数，单剪时nv=1；双剪时nv=2；t-同一受力方向承压构件的较小厚度，单剪时取min(t1,t2)双剪时取min(2t1,t2)；d-螺栓直径；fvb-普通螺栓抗剪强度设计值，查P68表3-5；fcb-普通螺栓孔壁承压强度设计值，查P68表3-5；注意：螺栓沿受力方向的连接程度l1太长时，各螺栓受力严重不均匀，两端的螺栓受力大于中间螺栓可能首先达到极限承载力而引起破坏。规范规定：当l115d0时，螺栓承载力设计值应乘以折减系数：7.0),150/(1.101取dl二、抗剪螺栓的计算第八章钢结构的连接计算21．构件受轴心力时，轴力N穿过螺栓群形心，螺栓均匀受剪，每个螺栓的剪力为：Nv=N/n，n-螺栓个数；minminmin//bvbvbvvNNnNNnNN取2．螺栓群受扭矩TbviiiNyxTrrTrN)/(/22max2maxmax其中：ri-第i个螺栓离螺栓群形心的连线距离；xi、yi-第i个螺栓对螺栓群形心的x坐标、y坐标；T-螺栓群形心处的扭矩；3．螺栓群受扭受剪：扭矩T，剪力Fx，FynFNnFNxFxixyFyiy//)/()/(2222iiiTixiiiTiyyxTyNyxTxNmin22)()(bvTixFxixTiyFyiyiNNNNNN其中：Fx、Fy-螺栓群形心处的x向剪力、y向剪力；三、抗拉螺栓的计算1．一个抗拉螺栓的承载力设计值最不利截面为螺栓有效截面，螺栓有效直径de，有效截面面积4/2eedAde、Ae根据螺栓直径查P109表4-1。抗拉螺栓的承载能力设计值：btebtebtfAfdN)4/(22．轴心力作用下螺栓群的抗拉计算第八章钢结构的连接计算3所需螺栓数n=N/Ntb有时螺栓群受拉受剪，竖向力即剪力V可通过端板下部焊接承托板并且刨平顶紧来传递，故不必再考虑竖向力。3．弯距作用下的螺栓群计算螺栓群受弯矩时，中和轴以上的螺栓受拉，中和轴以下的钢板受压，由于受拉螺栓只是孤立的几个螺栓点，而受压钢板则是宽度很大的实体矩形面积，故钢板受压区高度总是很小，实际计算时中和轴可以偏于安全取中和轴位于最下排螺栓O’处。每个螺栓的拉力：2/iiiyMyN受力最大的螺栓应满足：btiNyMyN211/4．弯矩和轴拉力共同作用下的螺栓群计算第一种情况：等效的偏心力其偏心矩较小时，全部螺栓受拉，但不均匀分布。弯矩引起的力以螺栓群形心O处为中和轴。e=M/N0////2minmin2maxmaxibtiyNeynNNNyNeynNN第二种情况：Nmin0，偏心矩较大，端板底部出现受压区，重新取中和轴为最下排螺栓O’处。btiNyyeNN211/第八章钢结构的连接计算4四、同时抗拉抗剪螺栓的计算bcvbttbvvxtvNNNNNNnNNnVN1)/()/(//22五、螺栓连接的构造1．螺栓直径有M12、（14）、16、（18）、20、（22）、24、27、30mm，受力螺栓一般用≥M16，对冷弯薄壁型钢可用≥M12。2．C级普通螺栓的孔径d0比螺栓直径d大1～2mm，比如1mm(M12～16)、1.5mm(M18～24)、2mm(M27～30)；摩擦型高强度螺栓的孔径比螺栓直径大1.5～2mm,比如1.5mm(M12～16)、2mm(M18～30)。3．螺栓制图符号见P109图4-49；4．螺栓的排列和间距螺栓排列应符合最小距离要求和最大距离要求，分别见P110图4-50、图4-51。普通工字钢和角钢、普通槽钢上面螺栓线距表见P111表4-2、4-3、4-4。第三节摩擦型高强度螺栓的连接计算一、摩擦型高强度螺栓的承载能力受剪时以外剪力达到板件间可能发生的最大摩擦力为极限状态。高强度螺栓的钢材：采用8.8级和10.9级两种，8和10分别表示最低抗拉强度fu为800N/mm2(实际830N/mm2)或1000N/mm2（实际1040第八章钢结构的连接计算5N/mm2）。.8和.9表示屈强比uyff/为0.8或0.9。高强度螺栓的预拉力PP=(0.9*0.9/1.2)fyAe=0.675fyAe高强度螺栓的预拉力设计值见P124表4-5。比如：直径为16mm的8.8级高强度螺栓的预拉力设计值为：70kN二、摩擦型高强度螺栓的连接计算1.摩擦型高强度螺栓连接的抗剪承载力PnNfbv9.0其中：nf-传力摩擦面数，单剪时1，双剪时2。-连接处构件接触面的抗滑移系数，见P125表4-6比如喷砂或喷砂后生赤锈，Q235钢时=0.45。2.摩擦型高强度螺栓连接的抗拉承载力Ntb=0.8P3．摩擦型高强度螺栓连接的构件净截面计算fAnnNANnn/)/5.01(/1其中：n-节点上或接头一边的螺栓总数，n1为第一列螺栓数。3．抗剪摩擦型高强度螺栓的计算n=N/Nvb3．抗拉摩擦型高强度螺栓的计算摩擦型高强度螺栓连接，弯矩引起的拉力名义上由螺栓承受，实际上主要靠钢板接触面预压力的减少来承受，而且减小后接触面间还有一定的夹紧力；压力则由钢板受压区承受。每个螺栓预压力面积Ac约为螺栓杆截面积的10～20倍，实际上比较接近于该螺栓第八章钢结构的连接计算6处的全部钢板面积。为方便计算并偏于安全，可假定弯矩受拉区和受压区，受力面积均按每个螺栓Ac计算。中和轴在全部螺栓的形心O处水平轴。则：btiNyMyN211/若螺栓群形心处受弯矩和轴拉力同时作用，则中和轴总是在螺栓群形心O处。0////2minmin2maxmaxibtiyNeynNNNyNeynNNNmin为负也可以。4．同时抗拉抗剪摩擦型高强度螺栓的计算螺栓群形心处受拉力Nx和剪力Ny时，应满足：1////bttbvvyvxtNNNNnNNnNN螺栓群形心处受弯矩M和剪力Ny时，有两种计算方法：第一种：按最大受拉螺栓验算，认为总剪力由全部n个螺栓均匀分担，然后按最大受拉螺栓1的拉力Nt1和剪力Nv=V/n验算螺栓的承载力。即：211/ityMyN)25.1(9.01///1)1(1tftbvvbttbvvvNPnNNNNNNnVN或：第二种：认为不可能发生某一个螺栓处板件间的摩擦力被克服的局部单独滑移，只有当端板总剪力V达到和超过各螺栓处提供的板件间摩擦力总和时，端板才会发生整体的滑移，连接整体失效。此时应满足：第八章钢结构的连接计算7nitifnitbvbttNPnNVPNN1111)25.1(9.08.0简化为：1)8.0/()9.0/(////1PNPnNNNNNnNNnVNtfvbttbvvnititv我国规范采用第二种方法。作业：P136习题4-2、4-4、4-6、4-9、4-18