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9 连接计算
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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
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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2d0、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2!d0: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2》0%: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】
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? , 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,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=4Mp》/,a1其中Mp—=0.25B—t2: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1—7
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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≤1.2!5a1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、:P,2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E—。C3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《
! 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
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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》IS:O 4?68/1302 】N10a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(N10】a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0.45
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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
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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15d~65!d该公式来源于欧】。。洲,钢结构规范E—C3: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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