钢结构高强螺栓连接的设计

钢结构高强螺栓连接的设计是一个复杂的工程过程，它涉及到螺栓的规格、预紧力以及连接节点的设计。设计者需要根据结构的要求和受力情况确定螺栓的类型和规格。对于承受高强度载荷的结构，可能需要使用高强度钢或钛合金制成的螺栓。设计者需要考虑螺栓的预紧力，以确保连接的稳定性和可靠性。预紧力的计算通常基于材料的力学性能、螺栓的尺寸和预期的工作条件。设计者还需要确保螺栓在连接过程中不会发生滑移或过度变形，这通常通过增加垫片厚度或采用特殊的连接方式来实现。设计者需要对整个连接系统进行详细的有限元分析，以验证其在实际工况下的性能和安全性。钢结构高强螺栓连接的设计是一个综合性的技术问题，需要综合考虑多种因素，以确保结构的可靠性和耐久性。

钢结构高强螺栓连接的设计

钢结构高强螺栓连接的设计是一个复杂且重要的过程，涉及到多个方面的技术和规范。以下是几个关键的设计要点：

1. 抗滑移系数

• 重要性：抗滑移系数是高强度螺栓连接的主要设计参数之一，直接影响构件的承载力。因此，无论是制造厂处理还是现场处理，均应对抗滑移系数进行测试，测得的抗滑移系数最小值应符合设计要求。
• 测试要求：在安装现场局部采用砂轮打磨摩擦面时，打磨范围不小于螺栓孔径的4倍，打磨方向应与构件受力方向垂直。

2. 高强度螺栓的类型

• 大六角头螺栓：主要应用于钢结构件的连接和固定，标准为GB/T1228，每套包括一个高强度大六角螺栓、一个高强度螺母和两个高强度垫圈。
• 扭剪型螺栓：在某些情况下，因安装顺序或方向考虑不周，或终拧时对电动扳手使用掌握不熟练，可能导致螺栓尾部梅花头上的棱端部滑牙，无法拧掉梅花头。

3. 施工扭矩

• 计算方法：施工扭矩是通过定扭矩扳手拧紧螺母来实现的。对于10.9级高强度大六角头螺栓，施工扭矩 $T$ 可以通过以下公式计算：$$T = K \cdot P_c \cdot d$$其中：
  • $T$：施工扭矩 (N·m)
  • $K$：实测扭矩系数平均值
  • $d$：螺栓螺纹规格 (mm)
  • $P_c$：螺栓施工预拉力 (KN)
• 扭矩系数：同批10.9S高强度大六角头螺栓连接副的扭矩系数平均值为0.110~0.115，扭矩系数的标准偏差小于或等于0.010。

4. 连接设计

• 承压型连接：承压型连接中构件接触面仅需清理油污及浮锈，预拉力与摩擦型连接相同。由于剪切变形比摩擦型的大，承压型连接只适用于承受静力荷载和间接承受动力荷载的结构，不能用于吊车梁的连接。
• 摩擦型连接：主要承重结构构件间应采用高强度螺栓摩擦型连接。连接设计分为两个阶段：
  • 第一阶段：按设计荷载进行弹性设计，要求摩擦面不滑移。
  • 第二阶段：进行极限承载力计算，此时考虑摩擦面已滑移，螺杆与孔壁接触，摩擦型连接成为承压型连接，要求连接的极限承载力大于构件的全塑性承载力。

5. 抗震设计

• 规范要求：在抗震设计中，主要承重结构构件间应采用高强度螺栓摩擦型连接。连接设计需考虑两种破坏形式：
  • 螺栓连接的受拉承载力
  • 板件的撕裂破坏
• 连接系数：根据《建筑抗震设计规范》GB50011，螺栓连接的连接系数应高于焊缝的连接系数。具体值见表A-1。

6. 施工注意事项

• 螺栓孔的扩孔：螺栓孔应自由穿入螺栓，不得气割扩孔，最大扩孔量的限制是基于构件有效截面和摩擦传力面积的考虑。
• 施工顺序：对于大型节点，强调安装顺序是为了防止节点中螺栓预拉力损失不均，影响连接的刚度。

通过以上几点，可以更好地理解和设计钢结构高强螺栓连接，确保其安全性和可靠性。

高强螺栓抗滑移系数测试方法钢结构螺栓连接施工扭矩计算承压型与摩擦型连接的区别高强螺栓抗震设计规范要求钢结构高强螺栓连接的设计