钢结构普通螺栓连接:工作机理、变形量与螺栓选择

   日期:2024-06-11     来源:网络整理    作者:佚名    浏览:309    
核心提示:一、普通螺栓钢结构普通螺栓连接是将普通螺栓、螺母、垫圈机械地和连接件连接在一起形成的一种连接形式(图3-2~常用钢结构螺栓连接的垫圈,按形状及其使用功能可以分成以下几类。(5)普通螺栓的构造要求扭剪型高强度螺栓连接副含一个螺栓一个螺母、一个垫圈。

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1.普通螺栓

钢结构普通螺栓连接是将普通螺栓、螺母、垫圈和连接件机械连接在一起的一种连接形式(图3-2~图3-4)。从连接的工作机理上看,载荷是通过螺栓杆的剪切和连接板孔壁的受压来传递的。连接螺栓与连接板孔壁之间存在间隙,接头受力后会产生较大的滑移变形。因此钢结构螺栓施工,对于应力较大的结构或承受动载荷的结构,当采用普通螺栓连接时,应采用精制螺栓,以减少接头的变形。

普通螺栓连接一般采用C级螺栓,俗称毛螺栓;极少数情况下,也可采用质量要求更高的A、B级螺栓,俗称精制螺栓。精制螺栓连接属紧配合连接,即螺栓孔径与螺栓直径之差一般为0.2~0.5mm。有的要求螺栓孔径等于螺栓直径,施工时需强行压入螺栓。精制螺栓连接加工成本高,施工难度大,工程中很少采用,已逐渐被高强度螺栓连接所取代。

1.常见螺栓类型

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(1)普通螺栓的材料特性

螺栓按性能等级分为3.6级、4.6级、4.8级、5.6级、5.8级、6.8级、8.8级、9.8级、10.8级、12.9级十个等级。8.8级以上螺栓材质为低碳合金钢或中碳钢经热处理(调质)而成,俗称高强度螺栓,8.8级以下(不含8.8级)螺栓一般称为普通螺栓。

螺栓性能等级数字由两部分数字组成,分别代表螺栓的公称抗拉强度和材料的屈强比。例如性能等级为4.6的螺栓含义为:数字的第一部分(4.6中的“4”)为螺栓材料公称抗拉强度(N/mm2)的1/100,数字的第二部分(4.6中的“6”)为螺栓材料屈强比的10倍,两部分数字的乘积(4x6=24)为螺栓材料公称屈服点(N/mm2)的1/10。

各性能等级普通螺栓的材料性能如表3-3所示。

(2)常用螺栓规格

普通螺栓按其形式可分为六角头螺栓、双头螺栓、沉头螺栓等;按其制造精度可分为A、B、C三个等级。A、B级为精制螺栓,C级为毛坯螺栓。钢结构用连接螺栓,除另有规定外,一般为普通毛坯C级螺栓。

(3)螺母(图3-5)

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钢结构中常用的螺母的公称高度h大于或等于08D(D为与其配合的螺栓直径)。螺母的强度设计应采用配合螺栓中最高性能等级的螺栓强度。螺母拧紧到螺栓上保证载荷时,螺纹不得脱开。螺母性能等级有4、5、6、8、9、10、12等。其中8级以上(含8级)螺母与高强度螺栓配合,8级以下螺母与普通螺栓配合。

(4)垫圈(图3-6)

钢结构螺栓连接常用垫圈按其形状和作用可分为以下几类。

圆平垫圈:一般置于紧固螺栓头和螺母的支撑面下方,以增加螺栓头和螺母的支撑面,防止损伤被连接零件的表面。

方形垫圈:一般放置在锚栓头和螺母的承载面下方,以增加承载面并覆盖较大的螺栓孔。

角垫圈:主要用于垫平工字钢、槽钢法兰的斜面,使螺母支撑面垂直于螺杆,避免拧紧时螺母支撑面与被连接的斜面发生局部接触。

弹簧垫圈(图3-7):防止螺栓在动载荷作用下紧固后发生振动而松动。依靠垫圈的弹性作用和斜角摩擦面来防止螺栓松动。一般用于有动载荷(振动)或拆卸频繁的结构连接。

(5)普通螺栓的结构要求

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①螺栓布置

构件上螺栓的排列应简单、均匀、整齐、紧凑钢结构螺栓施工,通常分为平行和交错两种形式(图3-8)。平行较简单、整齐,所用连接板尺寸较小,但由于螺栓孔的存在,构件截面受到的削弱较大。交错可以减小螺栓孔对截面的削弱,但螺栓孔排列不如平行紧凑,连接板尺寸较大。

2. 高强度螺栓

1、高强度螺栓连接的分类

高强度螺栓从外形上可分为大六角头和扭剪型两种;按性能级别可分为8.8级、10.9级、12.9级等。目前,我国使用的大六角头高强度螺栓有8.8级和10.9级两种,扭剪型高强度螺栓只采用10.9级。

1.1高强度螺栓的组成

(1)大六角头高强度螺栓连接副。大六角头高强度螺栓连接副包含一个螺栓、一个螺母和两个垫圈(螺杆头和螺母两侧各一个垫圈),见图3-10。钢格栅螺栓球节点螺栓不带平垫圈。螺栓、螺母、垫圈组成连接副时,其性能等级必须匹配。表35列出了钢结构用大六角头高强度螺栓连接副的配套组合。

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(2)扭剪型高强螺栓连接副(图3-11)。扭剪型高强螺栓连接副包含一个螺栓、一个螺母和一个垫圈,目前国内仅有10.9级性能等级。

4.高强螺栓摩擦面抗滑移系数

高强度螺栓摩擦面抗滑移系数的大小与连接构件接触面的处理方式及构件钢级有关,试验表明,该系数值随连接构件接触面间压紧力的减小而减小,因此与物理学上的摩擦系数不同。

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国家标准推荐的接触面处理方法有:喷砂、喷砂后涂无机富锌漆、喷砂后除红锈并用钢丝刷清除松散的锈迹,或将干净的轧制表面不作处理。各种处理方法对应的μ值详见表3-10和3-11。

螺栓、孔、电焊铆钉的表示方法应符合表3-12的规定。

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