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
】 《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!2d0?、,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2d0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2d0【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《
— 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
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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1】8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P1=《4Mp/a》1其中Mp=0.2!5Bt2f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
】 《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P!1,、P2?。和P:3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EC》。。3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—18 《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
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: 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.》25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:ISO 468【/1302 N【1,0a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【。15 铝合金摩【。擦面抗滑移系数【(N10a》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 24!51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】
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, 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
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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
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≤βLf≤!1.0长连接的折减!区段为15》d~65《d该:公式来源于》欧洲钢结构》规范:EC:3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
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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
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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:
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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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