钢结构构件连接形式除焊接外钢结构紧固件,最常见的就是钢结构紧固件连接。紧固件是指用于将两个或多个构件紧固连接成一个整体的机械零件的统称。在钢结构连接中,主要指高强度螺栓、普通螺栓、地脚螺栓或铆钉等。
1.普通螺栓、锚栓或铆钉的承载力
(1)普通螺栓或铆钉剪力连接,每个螺栓的承载力设计值宜取其剪力设计值与压力设计值中较小者,并应对剪力、压力承载力进行校核;
(2) 当普通螺栓、锚栓或铆钉的杆部受到轴向拉伸时,应校核每个普通螺栓、锚栓或铆钉的承载能力;
(3)对同时承受剪力和轴拉力的普通螺栓、铆钉,应分别进行承载力计算,并满足规范的要求;
2、在剪力连接中,每只高强螺栓的承载力与其孔系系数、传力摩擦面数量、摩擦面抗滑移系数及高强螺栓的预拉力有关;标准孔的孔系系数取1.0;大圆孔取0.85;内力垂直于槽孔长度方向取0.7;内力平行于槽孔长度方向取0.6;
3、高强度螺栓承压连接,应按下列规定计算:
(1)承压连接用高强度螺栓的拧紧工艺及预拉力P的设计值宜与摩擦型连接用高强度螺栓相同;
(2)承压连接中每个高强度螺栓的抗剪承载力设计值计算方法与普通螺栓相同,但当剪切面位于螺纹处时,应按螺纹处的有效截面面积计算抗剪承载力设计值。
(3)在杆件与轴承受受拉作用的连接中,每个高强度螺栓的抗拉承载力设计值的计算方法与普通螺栓相同;
(4)对于同时承受剪力和轴向拉力的压缩型连接,其承载力应符合规范公式的要求:
4.下列情况应增加螺栓或铆钉的数量:
(1)用垫板或其他中间板将一个构件与另一个构件连接的螺栓(摩擦型连接的高强度螺栓除外)或铆钉的数量,应按计算增加 10%;
(2)当采用搭接或拼接板件单面连接传递轴向力时,且连接部位因偏心而产生弯曲,螺栓数量(摩擦型连接采用的高强度螺栓除外)应按计算增加10%;
(3)构件端部连接时,当型钢(角钢或槽钢)向外延伸部分采用短角钢连接以缩短连接长度时,短角钢两腿中某一腿上使用的螺栓或铆钉数量应按计算增加50%;
(4)铆钉连接总厚度超过铆钉孔直径的5倍时,总厚度每超过2mm,铆钉数量应增加1%(至少增加1颗铆钉),但铆钉连接总厚度不得超过铆钉孔直径的7倍。
5.在构件连接节点一端钢结构紧固件,当螺栓沿轴力方向的连接长度l1大于15d0(d0为孔径)时,螺栓承载力设计值应乘以折减系数(1.1-l1/150d0),当大于60d0时,折减系数取常数0.7。
6.螺栓孔的直径和形状应符合下列要求:
(1)B级普通螺栓孔径d0比螺栓公称直径d大0.2mm至0.5mm,C级普通螺栓孔径d0比螺栓公称直径d大1.0mm至1.5mm;
(2)当高强度螺栓承压连接采用标准圆孔时,孔径d0可按表1采用;
(3)高强螺栓摩擦型连接可采用标准孔、大圆孔或长槽孔,孔径大小可按表11.5.1采用。采用大孔连接时,在同一连接面上的盖板、芯板中仅一块采用大圆孔或长槽孔,其余仍采用标准孔;
表1 高强度螺栓连接孔尺寸配合比(mm)
(4)高强螺栓摩擦型连接盖板制成大圆孔或长条孔时,应增加垫片厚度或采用连续垫片,其孔径与标准垫片相同。M24及以下螺栓,厚度不宜小于8mm;M24以上螺栓,厚度不宜小于10mm。
7.螺栓(铆钉)连接应布置紧凑,连接中心应与被连接构件截面重心一致。螺栓或铆钉的间距、边距、端距的允许值应符合表2的规定。
表2 螺栓或铆钉的孔距、边距、端距允许值
注:1 d0 为螺栓或铆钉孔径,对于长孔为短尺寸,t 为较薄外板厚度;
2 钢板边缘与刚性构件(如角钢、槽钢等)连接的高强度螺栓最大间距可按中间排数值采用;
3 计算螺栓孔引起的截面削弱时,可取d+4mm与d0中较大者。
8.直接承受动载荷的零部件的螺栓连接应符合下列规定:
(1)剪力连接宜采用摩擦型高强度螺栓;
(2)普通螺栓拉紧连接应采用双螺母或其他有效措施,防止螺母松动。
9、高强度螺栓连接设计应符合下列规定:
(1)所有高强度螺栓连接均应施加预拉力;
(2)当采用承压连接时,连接处构件接触面应清除油污、松散的锈迹。对于仅承受拉力的高强度螺栓连接,接触面可不做防滑处理;
(3)直接承受动荷载的结构不宜采用高强度螺栓承压连接,剪切承压连接在正常使用极限状态下应符合摩擦连接的设计要求;
(4)高强度螺栓连接环境温度为100℃~150℃时,其承载力应降低10%。
10.采用高强度螺栓连接钢构件时,应采用钢板作为接头。
11、螺栓连接设计应符合下列规定:
(1)连接处应具有螺栓紧固所需的空间;
(2)在螺栓连接或拼接节点中,每个构件一端的永久螺栓数量不宜少于2个;对于复合材料构件的拉杆,可采用1个螺栓进行端部连接;
(3)沿杆件轴线方向承受拉力的螺栓连接端板(法兰板)上应设置加强肋。