论高强度螺栓连接的分类和抗拉连接的计算

高强度螺栓连接分为摩擦型和承压型两类,是依照受剪螺栓连接的两种不同极限状态划分的。《钢结构设计规范》(GB 50017—2003)(简称03规范)不恰当地把受拉螺栓连接也纳入这两种分类,造成混乱。对此进行讨论,并提出改变分类的建议。受拉螺栓连接中螺栓通常要承受撬力。03规范不直接计算撬力,而是采用降低螺栓抗拉承载力设计值的方法,计算不够精确。《钢结构高强度螺栓连接技术规程》(JGJ 82-2011)虽然给出撬力计算方法,但存在值得商榷之处。在分析的基础上推出撬力的简化计算公式,并提出梁、柱之间抗弯连接的计算方法。最后,还提出了提高高强度螺栓抗拉承载力设计值的建议。     

各国规范高强度螺栓抗剪连接设计方法比较分析

高强度螺栓抗剪连接作为钢结构连接的一种有效方法得到了广泛的应用,而各国规范对高强度螺栓抗剪连接设计方法的规定有所差异。尤其是随着高强度钢材在实际工程中的推广和应用,各国规范规定的适用性有待进行深入探讨。本文对中国钢结构设计规范GB50017-2003、欧洲钢结构设计规范Eurocode 3、美国钢结构设计规范ANSI/AISC360-05、英国钢结构设计规范BS5950和澳大利亚钢结构设计规范AS4100中高强度螺栓抗剪连接设计方法进行对比,其中包括承压型连接和摩擦型连接,并给出了相关实例计算。     

腹板连接用高强度螺栓直径与连接板厚度匹配关系探讨

根据高强度螺栓摩擦型连接和承压型连接承载力极限状态的不同,分别就铰接和刚接两种连接方式,对腹板连接用高强度螺栓的直径与连接板厚度匹配关系进行探讨,提出一些建议,可供设计人员参考.     

考虑孔周应力集中的摩擦型高强度螺栓抗滑移性能分析与设计方法研究

抗滑移性能是摩擦型高强度螺栓受剪连接的重要力学性能之一。为研究抗滑移性能的影响因素,设计并完成了单个高强度螺栓抗滑移性能试验和高强度螺栓群抗滑移性能试验,连接试件均为双面剪切且表面进行了抛丸处理。基于试验结果,建立了准确、可靠的有限元验证模型,据此对高强度螺栓受剪连接进行了参数分析,主要研究参数包括：螺栓预紧次序、连接板件厚度、垂直于内力方向的螺栓间距与边距以及顺内力方向的螺栓间距与边距。分析结果表明：连接板件最危险截面的塑性区分布对摩擦型高强度螺栓的抗滑移性能有着显著影响,设计时应考虑孔周应力集中现象对抗滑移承载力的折减;不同的截面受力情况对应的孔周应力集中系数存在明显差异。通过计算分析给出了螺栓抗滑移承载力折减系数建议值。相关研究成果可为摩擦型高强度螺栓受剪连接的设计提供改进思路。     

承压型连接高强度螺栓承受弯矩作用时的计算探讨

承压型连接高强度螺栓受弯矩作用时,绕何轴旋转计算螺栓受力说法不一。从抗拉承载力设计值入手,分析规范规定存在的矛盾,给出解决办法,供参考和讨论。     

外伸端板高强度螺栓抗拉连接设计方法研究

通过建立系列有限元分析模型研究了外伸端板高强度螺栓抗拉连接的力学性能,分析中考虑了不同端板厚度和螺栓直径变化对连接节点受力性能的影响。研究结果表明,高强度螺栓总拉力应由外加荷载引起的螺栓拉力和端板弯曲变形产生的撬力组成。通过分析拟合得到由外加荷载产生的螺栓拉力和螺栓撬力的分布模型和计算公式,并分别给出摩擦型和承压型两种类型的高强度螺栓考虑撬力影响抗拉连接承载力计算公式。     

摩擦型高强度螺栓抗剪连接研究进展及评述

装配式钢结构建筑在我国的迅速发展对高强度螺栓的连接性能及经济性能提出了更高的要求。通过大量检索国内外相关学者的研究,对影响摩擦型高强度螺栓抗剪连接性能的各个因素进行了总结,并对这些影响因素的研究现状进行了分类评述;在中国、欧洲、美国和澳大利亚相关规范比较的基础上,对比分析了摩擦型高强度螺栓抗剪承载力设计值的计算公式,计算了8.8S摩擦型高强度螺栓抗剪连接承载能力的设计值,比较了摩擦面抗滑移系数和高强度螺栓的预拉力。最后,指出了当前摩擦型高强度螺栓抗剪连接性能研究的不足之处,对其未来研究的内容和方向提出了建议。     

中美摩擦型连接高强度螺栓承载力计算方法对比分析

对比分析了中美两国常用摩擦型连接高强度螺栓的力学性能,以及两国摩擦型连接高强度螺栓抗剪承载力和剪拉承载力的设计方法。探讨了按AISC 360-2010《美国钢结构设计规范》对中国高强度螺栓进行设计时的预拉力转换问题,根据两种规范的比较结果,提出了预拉力转换建议。根据中美两国规范的计算方法,讨论得出抗剪承载力和剪拉承载力比较结果,供设计人员参考。     

承压型和摩擦型连接高强螺栓的应用探讨

通过对国内外相关规范的分析、整理,对钢结构设计中承压型和摩擦型连接高强螺栓设计方法进行分析与探讨,揭示了目前工程界对摩擦型和承压型高强螺栓连接应用所存在歧义的实质,进一步得出摩擦型和承压型高强螺栓连接的计算方法实质是一致的,论述了在实际工程中大量应用承压型高强螺栓的合理性、经济性和可行性;同时指出,预拉力可大大加强节点的刚度且对高强螺栓的抗拉性能影响甚微。     

高强度螺栓连接各种计算方法的分析

本文对承压型高强度螺栓连接的各种计算方法进行了分析,与对应的摩擦型高强度螺栓连接的计算方法进行了比较,提出了较合理的计算方法,并举例加以说明。     

高强螺栓连接考虑杠杆力作用的设计方法

分析和研究了钢结构高强螺栓受拉连接采用外伸端板或T型接头的破坏机理、杠杆力产生的原因以及杠杆力的计算理论。介绍了我国《钢结构高强度螺栓连接技术规程》JGJ82征求意见稿中关于接头设计考虑杠杆力影响的设计方法。通过算例分析和比较了国内外几种高强螺栓节点连接考虑杠杆力作用的计算方法,为工程设计提供参考依据。     

《钢结构》中高强度结构钢高强度螺栓摩擦型连接抗滑移系数取值的探讨

在钢结构的设计中,节点是保证钢结构安全的重要环节,而高强度螺栓摩擦型连接是钢结构节点连接的重要形式,其具有连接紧密、受力性能稳定、耐疲劳、可拆换、安装简单以及承受动力荷载时不易松动的优点。高强度结构钢在工程中的推广和应用,对连接的设计和应用提出了新的要求,需要发展新的计算理论和方法,而抗滑移系数作为计算承载力最基本的参数,它的取值是否合适直接影响计算结果的精确程度。本文通过调研相关文献的最新研究成果探讨了高强度结构钢抗滑移系数的取值,为土木工程专业钢结构课程的教学和钢结构设计提供一些参考。     

高强度螺栓连接抗剪性能研究

为解决试验和实体模型有限元方法在研究高强度螺栓连接抗剪性能上的局限性,寻找一种简单准确的高强度螺栓连接抗剪性能的简化模型十分必要。采用通用有限元软件ABAQUS建立高强度螺栓连接的非线性有限元模型,对单元选取、螺栓受力行为、材料本构以及接触模型等方面进行详细说明;结合典型高强度螺栓抗剪试验,验证了所建立有限元模型的准确性和适用性,对高强度螺栓连接抗剪性能进行深入探讨。通过参数分析,确定了高强度螺栓连接抗剪简化模型的3个特征点,提出了此类螺栓抗剪简化模型以及循环荷载作用下的滞回模型。实例计算分析表明：建议的抗剪简化模型以及循环荷载作用下滞回模型能准确地模拟此种连接的受力性能,其构造形式简单,计算准确,为工程分析提供依据。     

高强度钢材螺栓连接抗剪性能试验研究

近年来高强度钢材在工程中得到了逐步推广和应用,尤其是Q460强度等级的高强度钢材。但是目前各国规范都尚未对高强度钢材螺栓连接设计方法做出具体规定,仍沿用普通强度钢材的设计方法。因此,需对端距、边距和螺栓间距等几何构造对高强度钢材螺栓抗剪连接性能的影响进行深入的试验研究。针对10,12 mm厚的Q460强度等级的高强度钢材进行螺栓抗剪连接试验,通过改变两个10.9级M27高强度螺栓的几何布置,研究不同端距、边距和螺栓间距情况下,高强度钢材的承压性能的变化情况。由试验可以观察到螺栓抗剪连接的3种不同的破坏模式:端部撕裂、孔壁拉长和板净截面拉断。同时还将试验得到的极限承载力与欧洲和美国钢结构设计规范设计值进行比较。结果发现,现有规范并不能很好地预测高强度钢材螺栓抗剪连接的破坏模式和极限强度,建议更深入地进行参数分析以完善规范设计方法。     

高强钢螺栓连接电弧热喷铝接触面抗滑移系数试验研究

高强钢结构对连接承载力的要求提高,为在高强钢结构中应用高强度螺栓摩擦型连接,需改进接触面处理方式以提高抗滑移系数.电弧热喷铝是一种新的接触面处理方式,其抗滑移系数较高,但目前电弧热喷铝接触面相关研究较少,应用于高强钢结构时缺少设计依据.针对Q460C,Q460D,Q890C三种牌号的高强钢,以及电弧热喷铝、轧制表面砂轮除锈和轧制表面钢丝刷除锈三种接触面处理方式,进行了 7组高强度钢材螺栓摩擦型连接试件的抗剪试验,分析了钢材强度、板件厚度、螺栓预拉力及接触面处理方式对抗滑移系数的影响.试验结果表明:荷载引起的10.9级高强度螺栓预拉力损失可达10％以上,经电弧热喷铝处理过的高强度钢材接触面抗滑移系数可达0.71,设计中建议按最小值取0.60.     

高强度螺栓承压型连接适用范围的讨论

针对现行规范中高强度螺栓承压型连接不应用于直接承受动力荷载结构的规定,引出关于动力荷载的讨论,进而讨论承压型连接高强螺栓的适用范围,比较了各种规范对于高强度螺栓连接的规定,明确其基本要求之一是弹性阶段连接不能滑移,据此要求,对高强度螺栓承压型连接未滑移时和已滑移时的承载力与摩擦型连接承载力进行比较,最后总结了高强度螺栓承压型连接的各种适用范围。     

高强度螺栓咬合型连接的受拉试验研究

为研究支吊架用高强度螺栓咬合型连接的破坏机理与受拉承载力,分别进行了单个螺栓咬合型连接和典型连接的抗拉试验及有限元分析。考虑了槽钢和高强度螺栓规格等参数的影响,单个螺栓抗拉试验中共有66个试件,由六家企业提供。试验结果表明,在螺栓拉力作用下槽钢两侧卷边均绕腹板顶部棱线转动,并形成两条塑性铰线;螺栓安装扭矩对受拉承载力无影响。采用门式支架进行典型连接抗拉试验,按槽钢壁厚不同共设计6个试件。通过试验研究发现,角钢连接件对螺栓产生明显的撬力。为研究单个螺栓连接中槽钢塑性铰线长度和典型连接受拉承载力随固定螺栓间距和槽钢规格的变化情况,又对4个试件补充了有限元分析。结果表明：塑性铰线长度仅与槽钢卷边尺寸有关;角钢连接件的撬力作用能够约束卷边的竖向位移,提高卷边屈服荷载。根据试验和有限元分析结果,给出了单个螺栓连接受拉承载力设计值的计算方法,理论计算值与试验结果吻合较好。     

抗拉连接高强度螺栓的工作性能及设计计算

分析了抗拉连接高强度螺栓的工作性能,指出高强度螺栓的抗拉承载力与很多因素如连接板翼缘和螺栓的刚性性质,撬力,预拉力等有关。当连接板翼缘的刚度较小时,其弯曲变形将造成明显的撬力,从而增大了螺栓力,使整个连接过早破坏,考虑到撬力的作用,各种设计方法被提出来,我国现行《钢结构设计规范》GB50017中没有具体的撬力设计公式,只是在螺栓抗拉强度设计值公式中引入系数0．8来考虑撬力,设计应用较方便,但高强度螺栓抗拉承载力计算方法过于保守,其设计值明显低于国外标准,建议对高强度螺栓的抗拉承载力设计值予以适当提高。     

钢结构高强度螺栓连接抗火性能的有限元分析

为研究钢结构高强度螺栓受拉与受剪连接的抗火性能,建立有限元分析模型。采用块单元,考虑几何非线性和材料非线性,及高强度螺栓连接安装、受力及受火过程,编制了有限元分析程序。通过与有关的试验结果对比,验证了有限元分析程序计算的准确性和可靠性。在利用程序进行大量参数分析的基础上,导出了钢结构高强度螺栓受拉与受剪连接的抗火临界温度实用计算公式,可供工程上高强度螺栓连接抗火设计采用。     

中美钢结构用高强度螺栓及其连接的比较

从材质、类型、预拉力、计算公式、应用及安装方法等方面,对中国规范和美国规范规定的钢结构用高强度螺栓及其连接进行全面比较。有关对比分析结果可供工程技术人员了解美国钢结构用高强度螺栓和在涉外工程设计中参考。