?
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》2d0、常用中距2!.5d?0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1.1【6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《
:
:
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?。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》
?
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,
【 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/a1!其中:Mp=0.2—。。5,Bt2?f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≤1.25a1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P》1、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》.25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IS【O 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
【
,
,
表15》 铝合金摩擦面抗滑!移系数(N10【a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(200》2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l【1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≤βL《f≤1.0长连【接的折减区段为【。15d?~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
》
,