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。     

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。     

中欧钢结构规范螺栓连接承载力比较

根据欧洲钢结构设计规范的EN1993-1-8∶2005和GB50017-2003《钢结构设计规范》及JGJ82-2011《钢结构高强螺栓连接技术规程》对单个螺栓的设计承载力进行比较,包括抗剪连接、抗拉连接、剪拉连接和抗滑移连接的单栓承载力。比较分析可知:国标与欧标钢结构设计规范中的抗剪螺栓连接承载力二者基本一致;欧标的高强螺栓预拉力取值比中国的约高10%;抗拉螺栓连接与剪拉螺栓连接主要区别在于螺栓的抗拉承载力如何考虑撬力的影响。     

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。     

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。     

《钢结构高强度螺栓连接技术规程》修订内容简述

《钢结构高强度螺栓连接技术规程》(JGJ 82—2011)已于2011年10月1日实施,与91版规程相比,修订版补充了扩大孔连接、撬力计算及栓焊并用接头等多项新内容。简要介绍了《钢结构高强度螺栓连接技术规程》(JGJ 82—2011)的修订概况及新增内容的依据与规定要点,以及需要继续完善的内容。     

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。     

高强度螺栓应变松弛的长时间试验监测

针对钢结构端板连接中高强度螺栓的应变松弛问题,对8个试件中的31个高强度螺栓的预拉应变进行了45h以上的长时间监测。对高强度螺栓终拧后预拉力随时间变化规律进行了对比,计算了预拉力松弛最终值,由此对钢结构端板连接中高强度螺栓预拉力及其设计值提出了建议。     

钢结构T形连接高强度螺栓受力分析及数值模拟

为了分析钢结构T形连接高强度螺栓受力性能,对10个不同构造参数的T形连接件进行试验及有限元研究,比较T形件构造参数变化对高强度螺栓力学性能的影响,并对高强度螺栓受力进行数值模拟。结果表明:螺栓直径、翼缘板厚度及螺栓间距等构造参数变化对T形件连接高强度螺栓受力产生不同程度的影响,设计中可根据具体情况选择最优的构造形式;高强度螺栓除受到撬力的影响外,还受到弯矩的影响;根据试验数据拟合的高强度螺栓拉力及弯矩的半经验计算公式计算值与试验结果吻合良好,可供工程应用参考。     

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。     

考虑撬力的高强螺栓T形受拉连接设计现状

通过分析T形高强螺栓受拉连接的破坏机理,讨论了撬力作用产生的原因及影响因素;着重提出了高强螺栓外伸端板连接存在的3种可能的承载能力极限状态;当端板的刚度较小时,其弯曲变形将造成明显的撬力,从而增大了螺栓受力,使整个连接破坏。通过比较国内外钢结构设计中对T形及外伸端板连接的相关设计方法,指出现行的《钢结构设计规范》(GB50017-2003)以及《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS102∶2002)中关于端板厚度计算公式中均没有考虑实际撬力的大小,过于保守。     

对国内规范关于端板连接中撬力计算的建议

本文根据《钢结构高强度螺栓连接技术规程》(JGJ 82-2011)给出的端板厚度和撬力计算公式,提出了三个方面的问题:螺栓抗拉极限取值偏低;系数α'没有给出合理解释;撬力合力点默认为端板外伸顶部.对于前两个问题,根据相关研究进行了系统性的解释论述.而对于第三个问题,则通过有限元软件ABAQUS中自带的对板间挤压力数据提...     

钢结构T型接头抗拉承载力研究

螺栓抗拉连接中撬力减少了连接节点的强度,对结构的性能产生不利影响。我国《钢结构高强螺栓连接技术规程》通过限制端板厚度来减少撬力的影响,文章通过有限元方法对T型连接接头抗拉性能进行分析,变换多个参数分析影响T型接头t承载力的因素,并和规范进行比对,分析规范的可靠程度。     

高强螺栓外伸端板撬力作用的有限元分析与设计方法

针对外伸端板与T型连接设计中考虑撬力影响的问题,利用ANSYS进行了三维非线性有限元分析,考虑了材料非线性、几何非线性、高强螺栓的预拉力、端板间接触压力的影响。证明了撬力的存在以及螺栓拉力的分布是以受压翼缘位置为转动中心的梯形分布,提出了外伸端板连接中螺栓拉力的计算模型。研究了高强螺栓受拉连接采用外伸端板或T型接头的破坏机理以及撬力作用计算理论。介绍了国内外关于外伸端板与T型连接设计中考虑撬力作用的端板厚度设计方法,为工程设计提供了参考依据。     

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。     

钢结构中弯矩作用下螺栓连接计算方法的探讨

钢结构是一种具有强度高、自重轻、可靠性好等优点的结构,目前,在我国钢结构也得到了广泛的应用。根据作者长期从事钢结构的教学研究及设计实践,本文就弯矩作用下普通螺栓连接的计算问题进行探讨。 普通螺栓连接,螺栓受拉可分为3种情况:见图1 钢结构设计规范GBJ—17—88给出的抗拉普通螺栓连接的计算公式为:N_1≤N_t~b。式中N_1表示最大受拉螺栓的拉力设计值,N_t~b表示一个受拉螺栓的抗拉强度设计值(N_t~b=     

高强螺栓端板连接的撬力分析与研究

利用有限元软件ANSYS分析和研究了外伸端板高强螺栓受拉连接接头破坏的Mises等效应力云图、端板变形、撬力分布以及螺栓拉力变化及分布。证明了撬力在端板连接中是显著存在的;增加端板厚度及设置加劲肋能够减小撬力影响;撬力的作用使高强螺栓拉力提高,外伸端板高强螺栓拉力的分布是以受压翼缘为转动中心的梯形分布。提出了考虑撬力作用的理论计算公式,算例结果表明,考虑撬力设计的计算公式较为简单并具有较好的设计适用性。     

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。     

新型高强度螺栓单边连接应变松弛及抗剪性能研究

装配式钢结构的快速发展对于可靠、简单、高强的单边螺栓连接提出了更高的要求。但目前市场上常见的单边螺栓构造复杂、价格较高且强度有限,国内尚无针对单边螺栓的设计标准。为此,提出了一种基于传统高强度螺栓的单边连接方式,并对其应变松弛及抗剪性能进行研究。试验结果表明,该新型高强度单边连接螺栓应变松弛较小,且松弛时间较短;该种连接形式的节点与传统承压型高强螺栓连接的破坏形式及承载力均非常接近,可以沿用现行GB 50017—2017《钢结构设计标准》进行设计计算。但是,该单边连接构造形式在施拧中的扭矩系数偏大,仍需要更进一步的研究,以确保其螺栓上的预拉力达到设计要求。     

高强度钢材高强度螺栓摩擦型连接抗剪承载力试验研究

高强度螺栓摩擦型连接是钢结构连接的主要形式,现行标准规范对其设计和计算方法已有详细的规定,各国规范都给出了不同表面处理方式下的抗滑移系数和预拉力取值等要求,但大多规定都是基于普通强度钢材的试验和应用研究成果,特别是对高强度钢材的抗滑移系数研究更少。完成了4组Q550和4组Q690高强度钢材的高强度螺栓摩擦型连接抗剪试验,监测了48h内螺栓预拉力的变化情况,得到了喷砂和轧制表面两种表面处理方式下的抗滑移系数,并与各国规范进行了比较,发现抗滑移系数实测值低于大多数现行规范建议值。直接使用大部分规范建议值进行高强度钢材高强度螺栓摩擦型连接设计可能偏于不安全。