9 — 连接计算
】
—
9.1 紧【固件连接
》
9】.1.1 —本条规定了铝—合金结构普通螺【栓和铆钉连接的计算!方法
?
— 1 关于】。普,通,螺,栓或铆钉受剪—连接的计算欧—规和英?规,的计:算公式均可转化【为同钢规相同的【形,式即分别《计算:紧固件?的受剪承载力—和连接构件的承压】承载:力,并取其较小值作【为受剪连《接的:承载:力,设计值钢规中规定】的单个螺栓抗剪强】。度设计值《是由实验数》据统计得《出的未区分受剪【面是在栓杆部位还】是在螺纹部位而本规!范,条文:中单个螺栓抗剪【强度设计值是—参,照国外铝合金结构规!范并比较强度设【计值与材《料机械性能》值的相关《关,系式得出的,因此】在计算公式》。中必须区分》不同:。受剪部位剪切面积】不同的影响欧—规,中连接构件承压承载!力计算公《式中考虑了紧固【件端距与孔洞直径比!。值、:中距与孔洞直径【比值、紧固件—抗拉强度与连接构件!抗拉强度比》值等参数的影响【计算公式较为复杂如!将欧规中规定的最】小端:距2d?0、常用中距2.5!d0代入则计—算得到的连接构件承!压强度设计值为【连接:材料抗拉《强度的?1.16倍基本相当!并略高于钢规的【规,定钢:规的:构件承压强度设【计值是根《据,受拉构件且》端距为2d》。0得到的试验统【。计值因此可从—简仍采用钢》规的公式形式不【再考虑以上参—数的影响并规定2】d,。0为允许《端距的最小值英规关!于承压承载力—的,计算不仅要验算连接!构件的?承压强度还要求【验算紧固件》的承压强度按—。照,该公式?对本次规范中所【规定的几种紧—固件材料进》行验算由于紧同件的!抗拉强度一般均大】于铝合金连接构【件的抗拉强度因此不!。会,发生紧固件先于构】。件被:挤压坏的现象故此本!规,范计:算公式中也不—考虑验算《紧固件承压强度综】上所述?受剪连接的计算公】式,采用钢?规的形式可保证满】足欧规、英规相应规!定,的安全性要求
!
:
2 见!。条文说明第4.3】.5条第《3款此处《单独列出《以强调其重要—性
! 3? , 关于普通》螺栓杆轴方向受拉连!接的计算欧规明确】要求在设计中应考虑!因,撬力作用引起的附加!力的影响即》应采用适当的方法】分析计算《撬力:的大小在钢规中不】要,。求,计算撬力而仅将螺】栓的抗拉强度设【计值:降低:20%?这相当于考虑了【25%的撬》力这样虽然简化了】设计计算但在某些】情况下撬力》与节点承受的轴向拉!。力的比?值很可能《会超过25%—在设计中不考虑撬】力作:用是:不安全的因此作出】本条规定同》时考虑到缺乏充分的!理论和实验研究为】保证结构《的安全螺栓抗拉强度!。设计值仍《按降:低,20%取值
—
【 撬力《作用是否显著主要】与连接板抗弯刚度和!螺栓杆轴向抗拉【刚度的比值》有关该比值越—小,则撬力引《起的不利影》响越大此外》撬力大小还》与受拉型连接节【点,的形式?、螺栓数目和位置等!因,素有关对于如—图,1,7所示的双T—形轴心受拉连接给出!其极限承载力—的计:算公式以供》参考:
! 图:17:中,所示的由4个螺栓连!接的双T形》节点在?轴心:拉,力, ,。P 的作用》下随T形构件翼缘】板抗弯刚度和螺栓杆!轴抗拉刚度比—值的不同可能会发】生3种不同的—破坏:。模,式见图18图1【8,中黑色圆点代表翼缘!出现塑性铰的位置下!面所示为翼缘板的】。。。弯矩图
【
破坏】模式1:T》形构件螺《栓孔洞处及》T形构件腹》板与翼缘《交接处产生塑性铰】破坏:极限承载力为—。P,1=4Mp》/a1其中Mp=0!.,25Bt2f为T】。。形构件?翼,缘板的塑性抵抗弯矩!f, 为翼缘材料的抗弯!强度设计值其余符号!参见图1《。7
:。
:
:
, 《破坏模?式,2:T?形构:件腹板与翼》缘交接处产生—。塑性:铰同时螺栓》被拉断极限承载【力为其中c》。≤1:.25a1为全部】螺栓的受拉承—载力
【。
, 破坏模式3!螺栓被拉断极限【承载力为
【
连】。接节点的承载—力应取P1、P2】和P3的最小—值当T形构件的翼缘!板较薄时《节点容?易发生?模式1的破》坏撬力 Q 是非常!显著的上《述公式来源》于欧洲钢结构规范】EC3?并经在同济》大学完成的铝合金】双T:形受拉?。节,点试验研究证—明同:样适用于铝》合金结构的计算对于!其他类型的受拉【型螺栓连接在—设计中?应结合实际》。情,况采用?适当的?方法分析计算撬【力的大小
》
,
【
图《17 双T型受拉连!接
【
》
图18 双T形!受,拉,连接的破坏模—式
》
—。4 ?关,于,普通螺栓沿杆轴方向!受拉连接的》计算欧规中除规【定应验算螺栓—的,抗拉承载力外还【。提出应验算螺栓头及!螺母下构件的抗冲】切承载?力,并将二者中的较【小值:作为受拉《螺栓连接的承—载,力设计值英规中不】考虑:构,件抗冲切承载力的】验算美规《也无:此项要求对铝—合金结构《而,言当所采用》。螺栓材料的抗拉强度!超出铝?合,金连接构件的—名义屈服强度较多时!如螺栓杆《中的拉应力较大螺栓!头或:螺母对连接构件的】压紧应力有》可,能引起?构件表?面损伤进而使—构件发生《冲,切破坏因《此考虑构《件,抗冲切的验算是必】要的参考欧规—。公式螺?栓头及螺母下构件】抗冲切承载力为【其中:为抗力?分项系数由于—构件抗冲切实—质上是验算构件的抗!剪强度?故经变换《后提出式(9—.1.1-7—),式中0.8》来源于的取整值【
【 , 5? 关?于同:时承受剪力和杆轴】方向拉力的》普通螺栓计算英【规为圆形相关公式同!钢规一致;欧规【为,直线相关公式本规范!依,据英:。。规的设计形式—这样也可《同钢规保持一致同】时应验算满足连接构!件的承?压承载力设计值和】螺栓头及螺母下【构,件抗:冲切承载力设—计值
】9.:1.2 本条【规定了铝合金结【构高强度螺栓摩【擦型连接的》计算方法
!
? 1 设计【公式:采用与钢规相同的】形式表9.》1.2中《一个:高强度螺栓的预【。拉力取值来源于【钢规的相《应,规定该预拉力—值略小于《欧规及英规中—规定的?预拉力?。值经:公式:变换该设计》公式满足《欧规及英规的安全】度要求?式,。(9.1.2—-1)中的系数0.!8是考?虑了抗力分项系数1!.2:。5得到的
—。
】2 关于》铝合金结构高强【度,螺,栓摩擦型连接的抗滑!移系数取值欧—规,仅规:。定了:“未作表面保护的标!准轻度喷砂》处,理,摩擦面”的抗滑移系!数值该?值与连接板的—总厚度有《关具:体数值?见表15采用表中数!值时摩擦面的表面】处理应符合ISO !468/13—02 N《10a的规定对【于采用?其他的表《面,处理方法欧》规规定均《应通过标准》试件试验得出—抗滑移系数》值,
》
:表15 铝合金摩擦!面抗:滑移系数(N—10a?标准:轻度喷砂处理)【。
:
《
《
【英规仅规《定了符合英国—标准BS 》2451规》定要求的《“喷铝砂处理摩【擦面”的抗滑移系数!值;对于其他—的表面处理方法规】定均应通《过标准试件试—验,得出抗?滑移系数值美规【。中只允许使》用普通螺栓对采用】有预拉力《的高强度螺栓未作相!应规定日本》。铝合金?建,筑结构设计规范【(,2002年》)规定当摩擦面的表!面处理符合日—本,铝合金建筑结构协】议会制定《的铝合金建筑结构制!作要领?的要求并且》板厚在螺栓直径的1!/4以上时》。抗滑移系数可取0】。.45
】
对—于单面摩擦》的连接板厚在螺【栓直径的1/4【以上:1,/2:以下时抗滑移—系,数取:0.:3此处的板厚指【上下两压板》厚度之和与中间板】的厚度中的较—小,值无表面《处理以及采用其【他表面处《理方法时单面摩擦】、双面摩擦的抗滑】移系:数都取0.》15
!。 由于铝—合金材料种类繁多】已有的试验数据【表明不同材料在【同一种摩擦》面处理条《件下其抗滑移系数和!摩擦抗?。力是有差别的因此摩!擦连接时不》论其处理方》法如何事《先进行摩《。擦抗力?试验确?保设计的《安全度是一条基本原!则因缺乏充》足的试验数据和【统计资料《对铝合金《构件的表面处理方】法也缺少相应的国】。家标:准国外规《范中:。的摩擦?面处理方法在实际应!用中也很难具体实】施故对高强度螺【栓摩擦型连接—的抗:滑移系数《本规范未作出具体】规定如需采》用应根据标准试【件的:试验测?定结果确《定
9.!1,.3 本条—。规定了?铝合金?结构高强度》螺栓承压《型连接的计算方【法设计公式采—用同钢规《相同:的,形式同普《通螺栓相同也要求】验算螺栓头及螺母下!构件抗冲切》承载:力设计值
》
,。
9》.1.4 》 当构件的节点【处或拼接接头—的一端螺栓或铆钉】的连接长度l1过】大时螺栓或铆钉的】受力很不均》匀端部的螺栓或铆】钉,受力最?大往往?。首先破坏《并将依次向内逐【个破:坏因此对长连接的抗!剪承载力应进行适当!。折减关于折减—系数的规定》欧规为且0》.75?≤βL?f≤1.《0长连接《的折减区段为15】d~65d》该公式来源于欧洲】。钢结构规范》EC3同钢规公【式,相比稍偏《于不安全《因此本条款参—照钢规公式制定应注!意本条?规定不适《用于沿连接》的长度方向受力【均匀的情况如粱翼缘!同腹板的紧固件连】接
《
,
9.1.5 】 ,关于借助填板或其他!中,间板件的紧固件【连接当填板》较厚时?应考虑连《接的抗剪承》载力折减《本条款参照欧规公式!制,定
?
:
9?.1.6 单面连!接会:引起荷载的偏—心使紧固件除受剪】力之外还受到—拉力的作用》因此:明确规定不》。得,采用:铆钉连接形》式且对螺《栓连接应进》行适当的抗剪承载力!折减螺栓数目—按计算增加1—0%的规定参考了钢!规相:应条款
》
:
9.1.7 】 当紧固《。件的夹紧厚》度过:大时由?于紧固件弯曲—。变形引起《的抗剪承《载力折减不》应,被,忽视英规明》确规定铆钉》连接的?。铆合总厚度不得超】过铆钉孔径》的5倍钢规对—铆合总厚度》超过铆钉孔径5倍】。时规定应《按计算适当增加铆钉!的数目且铆合总厚】度不得超过铆钉孔】径的7倍美规—规定的夹紧厚度过】大时:的强:。度折算不仅适—。。用于铆钉连接也【适用于螺栓》连接:规定当紧《固件:的夹紧厚度超—过铆钉孔径》或螺栓直径的—4.5倍时紧—固件的抗剪承载【力应当乘《以折减?。系数其?中 :G 为紧固件—。的夹紧厚度d为【铆钉孔径或螺栓直】径并规定一般—。情况下夹《紧厚度不应超—过6d
》