?2015年第3期 重工與起重技術(shù)?。危希场。玻希保怠】偟冢矗菲凇。龋牛粒郑佟。桑危模眨樱裕遥桑粒蹋Γ龋埃桑印。睿危恰。停粒茫龋桑危牛遥佟。樱澹颍椋幔伞。危铮矗贰「邚?qiáng)度螺栓連接設(shè)計計算 大連華銳重工集團(tuán)股份有限公司設(shè)計研究院 段春燕賈鋒 摘 要:主要分析介紹了鋼結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)度螺栓的連接原理、 連接均無差異?!∮绊懸蛩丶澳Σ列瓦B接與承壓型連接的計算方法。 關(guān)鍵詞:高強(qiáng)度螺栓;摩擦型連接;承壓型連接;摩擦面;承 3 影響因素及處理方法 載力 對高強(qiáng)度螺栓連接產(chǎn)生不利影響的因素很?。薄∏把浴《啵奢d的類型、結(jié)構(gòu)受力特點及連接部位等主 觀因素外,客觀因素主要有:被連接件接觸面的間 高強(qiáng)度螺栓連接具有受力性能好、施工簡單、 隙、粗糙度以及表面清潔程度?!⊙b配方便、耐疲勞可拆換以及在動載作用下不易?。常遍g隙的影響 松動等優(yōu)點,廣泛應(yīng)用于大跨度結(jié)構(gòu)、廠房結(jié)構(gòu)、 如果接觸面的間隙較大,將導(dǎo)致被連接件實 橋梁及高層建筑框架等相關(guān)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接, 際接觸面積減小。因此被連接件接觸面的間隙應(yīng) 并逐步取代了鉚接連接和部分焊接,成為鋼結(jié)構(gòu) 按照頂緊面要求處理,即接觸面應(yīng)有70%的面緊 工程現(xiàn)場安裝的主要連接方式?!≠N?!。策B接形式和受力特點?。常泊植诙鹊挠绊憽】刂颇Σ撩娴拇植诙仁悄Σ撩嫣幚淼年P(guān)鍵。 采用高強(qiáng)度螺栓連接,螺栓受拉力時,螺栓的 摩擦面的粗糙度直接影響其抗滑移系數(shù),要想讓 預(yù)拉力增加不多,外拉力主要靠板件問夾緊力的 節(jié)點的承載力達(dá)到最大,選擇摩擦面的粗糙度就 減少來承受,板件間始終保持夾緊狀態(tài)。受剪力 顯得至關(guān)重要。實踐表明,摩擦面的粗糙度在50~ 時,按照設(shè)計和受力要求的不同,螺栓可分為摩擦?。罚担簦碇g最為理想?!⌒秃统袎盒蛢煞N?!。常撸潮砻媲鍧嵆潭鹊挠绊憽∧Σ列透邚?qiáng)度螺栓連接:通過連接的板層間 被連接件的摩擦面之間如果存在水分、油污、 的抗滑移力來傳遞剪力,按板層間出現(xiàn)滑動作為 灰塵或浮銹等雜物,都會降低節(jié)點的承載力.水分 其承載能力的極限狀態(tài)。這種連接適用于重要結(jié) 和油污的存在相當(dāng)于摩擦面間加了潤滑劑,摩擦 構(gòu)和承受動力荷載的結(jié)構(gòu),或用于可能出現(xiàn)反向 面間存在灰塵和浮銹,明顯地能降低節(jié)點的承載 內(nèi)力的構(gòu)件的連接,其孔徑通常比螺栓公稱直徑 力。因此,高強(qiáng)度螺栓連接件在安裝時必須保持摩 大1.5—2.0mm。 擦面的干燥和清潔,不允許冒雨安裝。浮銹的清除 承壓型高強(qiáng)度螺栓連接:以連接板層間出現(xiàn) 要使用鋼絲刷,清除浮銹即可?!。颉』瑒幼鳛檎J褂茫丛诤奢d標(biāo)準(zhǔn)值作用下)的極?。常茨Σ撩娴奶幚怼∠逘顟B(tài),而以連接的破壞(螺栓或板件的破壞)作為 被連接件的摩擦面處理方式共有噴砂后生赤 其承載能力的極限狀態(tài)。這種連接的計算方法與 銹、噴丸后摩擦面涂無機(jī)富鋅漆、砂輪打磨、使用 構(gòu)造要求與普通螺栓相同,可用于允許產(chǎn)生少量 鋼絲刷及酸洗五種方式,通過對比,第二種方法效 滑移的靜載結(jié)構(gòu)或間接承受動力荷載的構(gòu)件。當(dāng) 果最好,但成本偏高,第一種方法效果不錯,比較 某一方向產(chǎn)生較大滑移時,可采用長圓孔。采用圓 經(jīng)濟(jì)實惠?!】讜r,其孔徑通常比螺栓公稱直徑大1.0一1.5mm?!煞N連接形式比較:由于承壓型螺栓孔的孔?。捶治鲇嬎恪奖饶Σ列偷男。埃担恚?,連接的整體性和剛度也 4.1摩擦型連接的計算 比摩擦型的差,且變形較大,強(qiáng)度儲備相對較低?!∧Σ列瓦B接中,每個高強(qiáng)度螺栓的受剪承載 因此,在重要結(jié)構(gòu)以及承受動荷載的結(jié)構(gòu)中不允 力設(shè)計值應(yīng)按下式計算: 許采用承壓型螺栓,而在材料、預(yù)拉力、接觸面的?。狻√幚硪约笆┕ひ蟮确矫?,承壓型連接和摩擦型?。危觯剑耄欤耄玻椋小≈毓づc起重技術(shù)?。龋牛粒郑佟。桑危模眨樱裕遥桑粒蹋Γ龋希桑樱裕桑危恰。停粒茫龋桑危牛遥佟∈街校骸?。一系數(shù),對冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)(板厚t≤?。叮恚恚┤。埃?,其他情況?。埃梗弧≡诼菟U軸方向受拉的連接中,每個高強(qiáng)度 螺栓的受拉承載力設(shè)計值應(yīng)按下式計算:?。剑希福小。ǎ玻S孔型系數(shù),標(biāo)準(zhǔn)孔?。保?,大圓孔?。埃福担『奢d與槽孔長方向垂直時?。埃?,荷載與 槽孔長方向平行時取0.6; n廣傳力摩擦面數(shù)目; 一式中: b一早l/r局強(qiáng)度嫘任明賞弳水或刀設(shè)計值, kN?!∧Σ撩娴目够葡禂?shù),可按表l、表2選取; 高強(qiáng)度螺栓連接同時承受剪力和螺栓桿軸方 尸L一每個高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力,kN,可按表3 向的外拉力時,其承載力應(yīng)按下式計算: 選??; — +— ≤?。 埽保薄 獑蝹€高強(qiáng)度螺栓的受剪承載力設(shè)計值,kN?!。巍。危簟”恚薄′摬哪Σ撩娴目够葡禂?shù) 構(gòu)件的鋼號 連接處構(gòu)件接觸面的處理方法?。眩玻常怠。眩常矗导捌湟陨稀娚埃ㄍ瑁。铮矗怠。希担怠娚埃ㄍ瑁┖笊噤P?。铮矗怠。埃担怠娚埃ㄋ嵯矗┖笸繜o機(jī)富鋅漆 0.35?。埃矗啊′摻z刷清除浮銹或未經(jīng)處理的干凈軋制表面 0.30?。埃常怠”恚病⊥繉幽Σ撩娴目够葡禂?shù) 涂層類型 鋼材表面處理要求 涂層厚度 抗滑移系數(shù) 無機(jī)富鋅漆 o.40爿c 鋅加底漆(ZINGA)?。螅帷。病。叮啊福啊。埃矗怠》阑冷P硅酸鋅漆?。福啊保玻啊。埃矗怠【郯滨ジ讳\底漆或醇酸鐵紅底漆 Sa?。布耙陨稀。叮啊福啊。希保怠∽ⅲ海保?dāng)設(shè)計要求使用其他涂層(熱噴鋁、鍍鋅等)時,其鋼材表面處理要求、涂層厚度以極抗滑移系 數(shù)均應(yīng)經(jīng)試驗確定;?。玻‘?dāng)連接板材為Q235鋼時,對于無機(jī)富鋅漆涂層抗滑移系數(shù) 值取0.35;?。常阑冷P硅酸鋅漆、鋅加底漆(ZINGA)不應(yīng)采用手工涂刷的施工方法。 表3 單個高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力P(kN) 螺栓的性能等級 螺栓規(guī)格?。停欤丁。停欤浮。停玻啊。停玻病。停玻础。停玻贰。停常啊。停常场。停常丁。停常埂。福福蟆。罚啊。福丁。欤保稀。保常怠。保担浮。玻希怠。玻担啊。常保啊。常叮丁。矗常贰。保埃梗蟆。梗埂。欤玻啊。保担怠。欤梗啊。玻玻场。玻梗铩。常矗怠。矗常贰。担保怠。叮保怠。保玻梗蟆。欤保埂。保矗怠。保福怠。玻玻埂。玻叮贰。常矗贰。矗玻础。担玻怠。叮簦浮。罚常浮∈街校骸?qiáng)度應(yīng)按下列公式計算: 慧 害 一某個高強(qiáng)度螺栓所承受的拉力,囂?。搿 。巍?。?。健。痢。睢≥S心受力構(gòu)件在摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接處的 一2一 (3)?。ǎ矗。ǎ担≈毓づc起重技術(shù)?。龋牛粒郑佟。桑危模眨螅裕遥桑粒蹋Γ龋埃桑樱裕桑危恰。停粒茫龋桑危牛遥佟∈街校骸。矗渤袎盒瓦B接的計算 承壓型高強(qiáng)度螺栓連接接觸面應(yīng)清除油污及?。烈挥嬎憬孛嫣帢?gòu)件毛截面面積,mm ; A 計算截面處構(gòu)件凈截面面積,mm?。弧、簦咭惠S心拉力或軸心壓力,kN;?、簟∫徽鬯爿S力,kN,N =f?。煲唬埃怠。簦弧。钜辉诠?jié)點或者拼接處,構(gòu)件一端連接的高強(qiáng) 度螺栓數(shù); n 一計算截面(最外列螺栓處)上高強(qiáng)度螺栓 數(shù)?!≡跇?gòu)件節(jié)點或拼接接頭的一端,當(dāng)螺栓沿受 力方向連接長度z >15 時,螺栓承載力設(shè)計值應(yīng)?。。妗。堋「′P等,保持接觸面清潔或按設(shè)計要求進(jìn)行涂裝?!≡O(shè)計和施工時不應(yīng)要求連接部位的摩擦面抗滑移 系數(shù)值?!〕袎盒瓦B接的強(qiáng)度設(shè)計值按表4選取?!〕袎盒瓦B接的構(gòu)造、選材、表面除銹處理以及 施加預(yù)拉力等要求與摩擦型連接相同?!〕袎盒瓦B接承受螺栓桿軸方向的拉力時,每 個高強(qiáng)度螺栓的受拉承載力設(shè)計值應(yīng)按下式進(jìn)行 計笪. . , 』Vt;A?。蹋稀〕艘哉蹨p系數(shù)l 1.1一?。剩?dāng)/ ̄>60do時,折減系 式中: 數(shù)為0.7,do為相應(yīng)的標(biāo)癱孔孔徑。 表4 螺栓的性能等級、構(gòu)件鋼材的牌號和連接類型 高強(qiáng)度?。福福蟆。痢∫桓邚?qiáng)度螺栓螺紋處的有效面積,mm2,按 表5選取?!】估瓘?qiáng)度?。矗铮啊〕袎盒透邚?qiáng)度螺栓連接的強(qiáng)度設(shè)計值(N/mm2) 抗剪強(qiáng)度?。玻担啊〕袎簭?qiáng)度,c 螺栓連接副 承壓型連接?。保埃梗蟆。眩玻常怠。担铮啊。常保啊。矗罚啊∵B接處構(gòu)件?。眩常矗怠。眩常梗铩。眩矗玻铩。担梗啊。叮保怠。叮担怠”恚怠÷菟ㄔ诼菁y處的有效截面面積A?。ǎ恚怼。÷菟ㄒ?guī)格l?。停保丁。停保浮。停玻啊。停玻病。臁。停玻础。伞。停玻贰。停常稀。停常场。停常丁。停常埂 。撸??!。保担贰。保梗病。玻矗怠。常埃场。欤臁。常担场。桑伞。矗担埂。担叮薄。叮梗础。福保贰。梗罚丁≡谑芗舫袎盒瓦B接中,每個高強(qiáng)度螺栓的受 剪承載力應(yīng)按下列公式計算,并取受剪和承壓承 載力設(shè)計值中的較小者?!∈芗舫休d力設(shè)計值:?。玻 疲粢徊煌芰Ψ较蛑幸粋€受力方向承壓構(gòu)件 總厚度的較小值,mmo 同時承受剪力和桿軸方向拉力的承壓型連接 的高強(qiáng)度螺栓,應(yīng)分別符合下列公式要求:?、簦觯猓剑睿觥。骸。ǎ罚。ǎ福〕袎撼休d力設(shè)計值:?。悺堋。保病 ??。ǎ保埃。幔∈街校骸。?。一螺栓受剪面數(shù)目; 螺栓公稱直徑,mm,式(7)中,當(dāng)剪切面在 螺紋處時,應(yīng)按螺紋處的有效截面面積A 計算受剪承載力設(shè)計值; 軸心受力構(gòu)件在承壓型高強(qiáng)度螺栓連接處的 強(qiáng)度與摩擦型相同?!≡跇?gòu)件節(jié)點或拼接接頭的一端,當(dāng)螺栓沿受 力方向連接長度11>15do時,螺栓承載力設(shè)計值同 摩擦型連接一樣乘以折減系數(shù)?!∫弧。场∫弧≈毓づc起重技術(shù)?。龋牛粒郑佟。桑危模眨樱裕遥桑粒蹋Γ龋埃桑樱蜇#危恰。停粒茫龋桑危牛遥佟】辜舫袎盒瓦B接正常使用極限狀態(tài)下的設(shè)計 汁算按照4.1節(jié)有關(guān)規(guī)定進(jìn)行。?。矗尺B接其他要求 表7的規(guī)定選取;?。ǎ担┰O(shè)計布置螺栓時,應(yīng)考慮工地專用施工工 具的可操作空間要求。常用扳手可操作空間尺寸 應(yīng)符合表8的要求?!。矗常猜菟ńM連接結(jié)構(gòu)設(shè)計原則?。矗常备邚?qiáng)度螺栓連接構(gòu)規(guī)定 (1)高強(qiáng)度螺栓孔應(yīng)與表6匹配,承壓型連接 螺栓孔徑不應(yīng)大于螺栓公稱直徑2mm;?。玻┎坏迷谕粋€連接摩擦面的蓋板和芯板 同時采用擴(kuò)大孑L型(大圓孔、槽孔); (3)當(dāng)蓋板按大圓孔、槽孔制孔時,應(yīng)增大墊 (1)連接的結(jié)合面通常設(shè)計成軸對稱的簡單 幾何形狀; 圈厚度或采用孔徑與標(biāo)準(zhǔn)墊圈相同的連續(xù)型墊 板。墊圈或連續(xù)墊板厚度應(yīng)符合下列規(guī)定:?。ǎ玻┞菟ǖ牟贾脩?yīng)使各螺栓受力合理,即應(yīng)使 普通螺栓受拉力,鉸制孑L螺栓受剪力;各螺栓受力 應(yīng)盡可能小且均勻; (3)螺栓排列應(yīng)有合理的間距和邊距;?、伲停玻醇耙韵乱?guī)格的高強(qiáng)度螺栓連接副,墊 圈或連續(xù)墊板厚度不宜小于8ram; ②M24以上規(guī)格的高強(qiáng)度螺栓連接副,墊圈 或連續(xù)墊板厚度不宜小于10mm;?、劾鋸澅”谛弯摻Y(jié)構(gòu)的墊圈或連續(xù)墊板厚度 不宜小于連接板(芯板)厚度?!。ǎ矗└邚?qiáng)度螺栓孔距和邊距的容許間距應(yīng)按 表6 螺栓公稱直徑 標(biāo)準(zhǔn)圓孔 孔 型?。ǎ矗┓植荚谕粓A周上的螺栓數(shù)目,應(yīng)取成4、 6、8等偶數(shù);?。ǎ担┩宦菟ńM中的螺栓,其直徑、長度材料 等應(yīng)用相同的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)格; (6)避免螺栓承受附加的彎曲載荷;?。ǎ罚┖侠磉x擇螺栓組的放松裝置?!「邚?qiáng)度螺栓連接的孔徑匹配(mm)?。停保丁。停保浮。停玻啊。停玻病。停玻础。停玻贰。停常啊。停常场。停常丁。停常埂。保罚怠。玻啊。玻啊。保罚怠≈睆健≈睆健¢L 度 短向.?。玻病。玻础。玻病。玻础。玻浮。玻础。玻丁。常啊。玻丁。常啊。常怠。常啊。常场。常浮。常场。常丁。矗病。常丁。常埂。矗怠。常埂。矗病。矗浮。矗病〈髨A孔 槽孔?。玻病。玻啊¢L向?。常啊。常础。常贰。常埂。矗础。担啊。担丁。叮啊。叮丁。罚病”恚贰∶Q 高強(qiáng)度螺栓孔距和邊距的容許極限尺寸(mm) 位置和方向 外排(垂直內(nèi)力方向或沿內(nèi)力方向) 最大容許間距(兩者較小值) 最小容許間距 8do或12?。簟。欤丁』颍玻础。簟。保玻洌盎颍保浮。簟≈行摹¢g距 中間排 垂直內(nèi)力方向 受壓構(gòu)件 沿內(nèi)力方向 3do 受拉構(gòu)件 沿對角線方向 中心至 構(gòu)件邊緣 垂直于 沿內(nèi)力方向 剪切邊或手工氣割邊?。保叮洌盎颍玻础。簟。矗洌锘颍浮。簟。玻洌铩。保担洌铩〉木嚯x 內(nèi)力方向 軋制邊自動氣割邊或鋸割邊 、注:1.d0為高強(qiáng)度螺栓的孔徑,t為外層較薄板件的厚度;?。玻摪暹吘壟c剛性構(gòu)件(如角鋼、槽鋼)相連的高強(qiáng)度螺栓的最大間距,可按中間排的數(shù)值選用。 一d一 重工與起重技術(shù)?。龋牛粒郑佟。桑危模眨樱裕遥桑粒蹋Γ龋埃桑樱裕桑危恰。停粒茫龋欤危牛遥佟”恚浮∈┕ぐ馐挚刹僮骺臻g尺寸 參考尺寸(ram) 扳手種類 示意圖 a?。狻∈謩佣ㄅぞ匕馐帧。保担洌扒也恍∮冢矗怠。保矗埃谩 弧∨ぜ粜碗妱影馐帧。叮怠。担常埃恰 保帷 。摹‰妱影馐帧〈罅恰。停玻醇耙韵隆。担啊。矗担埃谩》。停玻匆陨稀。叮啊。担铮铮谩。。。怠〗Y(jié)論 參考文獻(xiàn) 綜上所述,在大型鋼結(jié)構(gòu)連接設(shè)計中,由于加 [1】GB?。担埃埃保贰玻埃埃充摻Y(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范 工設(shè)備與運輸安裝條件的,鋼結(jié)構(gòu)需設(shè)計成?。郏玻荩牵隆。担埃保常怠玻埃埃陡呗柦Y(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范 分體結(jié)構(gòu),為了保證其在截斷重新連接后,受力狀?。妫常场俊。牵拢裕常叮常病玻埃埃镐摻Y(jié)構(gòu)用扭剪型高強(qiáng)度螺栓連接副 況不變,通常采用高強(qiáng)度螺栓連接或現(xiàn)場焊接。通?。郏矗荩剩牵省。福病玻埃薄。变摻Y(jié)構(gòu)高強(qiáng)度螺栓連接技術(shù)規(guī)程 過對高強(qiáng)度螺栓連接原理、影響因素及處理方法 【5】Q/DZQ?。保叮薄玻埃保颁摻Y(jié)構(gòu)用高強(qiáng)度螺栓連接通用技術(shù)要求 的分析,闡述了鋼結(jié)構(gòu)用摩擦型與承壓型高強(qiáng)度 【6】VDI 2230高強(qiáng)度螺栓連接系統(tǒng)計算 螺栓連接的快速計算方法,對分體式鋼結(jié)構(gòu)連接?。郏罚萃跞瘢畽C(jī)械設(shè)計計算手冊.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2008,12 【8】GB/T3811-2008起重機(jī)設(shè) 汁規(guī)范.中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2008,10 有一定的指導(dǎo)作用?!。ㄉ辖拥冢讽摚。臁。椤。辍。搿。伞。怠〗Y(jié)論?。簦铮В剑薄。啊。啊。臁。桑ā。摇。悖铮螅埃ǎ摇。。螅椋睿啊。啊。伞⊥ㄟ^對卡羅塞爾卷取機(jī)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速的分析計 算,得到其卷取速度等于卷筒轉(zhuǎn)動的線速度與卡?。揭唬埃梗穑ǎ遥穑?。)sinOi+top(R?。撸簦铮铮螅×_塞爾卷取機(jī)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動線速度的疊加??_塞爾 由(1)式得"。: 卷取機(jī)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動的時候,有兩種控制方案。一種是?。保常模健 痢。剑?,R,sin0/+w ̄zosOj-oJp 。十尺t) 控制卷筒的卷曲速度不變,根據(jù)帶鋼的軋制速度?。螅椋睿埃椋簦铮稹。穑撸簟。悖铮螅埃辏剑郏簦铮簦遥簦螅椋睿埃恚稹。穑撸簦螅椋睿埃荩椋】刂妻D(zhuǎn)盤的速度。另一種是控制轉(zhuǎn)盤的角速度不?。郏铮?,Rtcos?。?。根t)cos0 ̄ 變,應(yīng)用卷筒轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)功能使之符合軋制速度 整理得: 要求。兩者比較后一種控制技術(shù)比較好,卡羅塞爾 13D=oJtRt+?。稹?。根t)?。ǎ玻【砣C(jī)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速的設(shè)計定量分析,對進(jìn)一步研究 即得到轉(zhuǎn)盤角速度: 卡羅塞爾卷取機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)、轉(zhuǎn)盤控制系統(tǒng)、以及 優(yōu)化連軋機(jī)組參數(shù)有一定的參考意義?!。蓿臁铮?,+R?。?,一?。ǎ常?。通過計算分析,從設(shè)計角度對卡羅塞爾卷取 參考文獻(xiàn) 機(jī)的核心技術(shù)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速有一個定性認(rèn)識;由式(3) 【1】趙家竣,魏立群.冷軋帶鋼生產(chǎn)問答.冶金工業(yè)出版社 可以看出轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動中轉(zhuǎn)盤角速度與卷筒角速度、?。郏病磕暇┕W(xué)院,西安交通大學(xué)主編.理論力學(xué).人民教育出 帶鋼軋制速度及各旋轉(zhuǎn)體回轉(zhuǎn)半徑的物理關(guān)系?!“嫔?,1978 —?。怠∫弧?
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