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《9 连接计算【
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9.1 》 紧固?件连:接
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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
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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【.5d0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:2,。d0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2d【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?。
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? 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
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《 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2【。5%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
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? :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17》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
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》 图1?7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18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
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》 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,=4:Mp/a1其中M】p=0.25B【t2f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17
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》 ,。 ?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≤1.25!a1为全《部螺栓的受拉承【。载力
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》破坏模式《3螺栓被拉断—极限承载力为
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— , 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!
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—。图17 双T型受拉!连接:
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图1》8 双T》形受:拉连接的破坏模式
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》。 : 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
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— :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,
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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
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》 ? 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IS—O 46《8/1?302 N10【a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
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表1—5 铝合金摩擦面】抗滑移系数(—N,10a标准轻度喷】砂处理)
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【 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(20【02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0.4》5
【 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
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, ? 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
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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
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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0.7》5≤βLf≤1.0!长连接的折减区【段为1?5d~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10%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
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