谈谈高强度螺栓连接的设计

1、谈谈高强度螺栓连接的设计蔡益燕钢结构设计规范GB50017对高强度螺栓 承压型连接的应用规定1）目前制造厂生产供应的高强度螺栓并无 用于摩擦型和用于连接型之分；2）承压型连接中构件接触面仅需清理油污 及浮锈；3）予拉力与摩擦型连接相同；4）因剪切变形比摩擦型的大，所以只适用于 承受静力荷载和间接承受动力荷载的结构,（不能用于吊车梁的连接）5）受剪按螺纹处有效面积计算；6）GB50017没有用于抗震设计的规定。7）同时受拉受剪应符合下列要求：高强度螺栓连接在抗震设计中的应用要求1）主要承重结构构件间，应采用高强度螺栓摩 擦型连接（参考日本规定）。2）连接设计分为两个阶段：a）第一阶段按设计荷载进

2、行弹性设计，要求摩 擦面不滑移。b）第二阶段进行极限承载力计算，此时考虑摩 擦面已滑移，螺杆与孔壁接触，摩擦型连接 成为承压型连接，要求连接的极限承载力大 于构件的全塑性承载力。最近有人提出：承压型连接高强度螺栓的 承载力比摩擦型连接高出很多，摩擦面滑移 量不大，对结构构件定位影响不大，可以节 省很多螺栓，是一项技术革新“。对于这个问 题应该怎样认识？ 如果在设计内力下就按承压型连接设计，虽然 螺栓用量省了，但是设计荷载下承载力已用尽。 如果再来地震，螺栓连接注定要破坏，房屋势必 倒塌。我国大部分地区的设防烈度很低，但地震的发生 目前仍无法准确预报，低烈度区发生较高烈度地震 的概率虽然不多，但

3、不能排除。我国是一个多地震 国家，对结构抗震不能吊以轻心。钢结构的尺寸以毫米计的，现代技术设备对加 工精度要求越来越高，例如，磁悬浮列车的轨道与 车体间的间隙，允许偏差仅零点几毫米，要求在恒 温箱中加工的。央视斜楼为例，现代超高层钢结构 对加工精度的要求也越来越高,允许摩擦面滑移将不 能保证便用要求。“用承压型代替摩擦型”是个歪点子！2 .高强度螺栓连接设计的新动向国家标准钢结构设计规范GB50017-2003 在7.5节“连接节点板的计算”中，提出了支撑 连接和次梁端部连接处板件块状拉脱(block shear)的形式(图2)，类似破坏形式也见于节点板连接，是属于对传统连接计算所考虑 破坏形

4、式的补充。94年美国加州北岭地震和95年日本兵库县南部地震，是两次地震烈度很高的强震，引起钢框 架梁柱连接的大量破坏，受到国际钢结构界的 广泛关注。震后，两国都进行了大规模的广泛而 深入的研究，出台了很多新规定、新标准。其中，在高强度K栓连接方面，增加了设计时需要验算的新的破坏形式。建筑抗震设计规范GB50011在计算钢结构高强 度螺栓连接的极限承载力计算时，规定取下列二式计算的较小者，式中符号说明可参见GB50011。Nb = minN , Nb Nb = 0.58nn Abfb f e vu=ndLtfbvuNvuNbcu图1螺栓连接板件的撕裂（原载GB50017图7.5.1）图2美国FE

5、MA350对螺栓连接破坏形式的举例(a)梁柱连接的螺栓布置(b) A心和A的取法图3日本梁腹板与柱现场螺栓连接计算示例高钢规程修订组参考日本建筑学会钢结构连接 设计指南2001的规定，结合我国情况，在现行 GB50011基础上，拟定了修订方案，尚未最后确 定，在此附带作一介绍，供了解情况之用。其中， 梁端连接系数是按照螺栓连接的承载力抗震调整 系数 取与梁的该系数相同的设想，即取075采 用的丁耗据日本的研究，螺栓连接的连接系数应高 于焊缝的连接系数。但对不同强度的钢材取不同值， 钢材性能越高，连接系数越低，连接系数的作用是 使连接的极限承载力大于构件的塑性承载力，并要 考虑构件所用钢材的超强

6、和应变硬化效应。附录A高强度螺栓连接计算A.0.1高强度螺栓连接的受拉承载力，应符合下列要求：Nb a - N u式中，Nb 一高强度螺栓连接的极限受拉承载力；N螺栓连接的设计拉力，按连接板件或连接螺栓屈服时承载力中的较小值采用的设计内力：抗震设计时应除以Y /REa 连接系数，按表A-1的规定采用。表A-1连接系数建议值a钢材牌号梁端连接时支撑连接、构件拼接焊缝和母材螺栓受 剪焊缝和母材螺栓受剪Q2351.401.451.251.30Q3451.301.351.201.25GJ钢材连 接系数1.251.301.151.20注：低合金结构钢屈服强度高于Q345的钢材可按Q345的规定采用； 母

7、材是指与其强度有关的连接强度系数，如承压强度等。A.0.2仅考虑螺栓受剪和板彳件承压时的高强度螺栓极限受拉承载力，应按下列规定计算:Nb = min Nb，Nb /Nb = 0.58nn Abfb vufeuNb = ndXtfbcu1cuA.0.3单列高强度螺栓连接时的极限受拉承力应按下式计算Nb = min Nb，Nb，Nb /式中 Nb 2一板边拉:脱时的受拉:承载力（图b）；Nbcu板件沿螺栓中心线挤穿时的受拉承载力（图c）；A.0.4多列高强螺栓连接时的极限受拉承载力，应按下式计算：Nb = min Nb，Nb，Nb，Nb J式中Nb 中部脱商的受拉:承载力（图a）；cu 4A.0.5连接板件挤穿或拉脱时的承载力NbNb应按下式计算：N（J5气 + A/ f式中A滞平行于拉脱方向的板件受剪净截面面积（图A.0.5）Ant 垂直于拉脱方向的板件受拉净截面面积（图A.0.5）（!）中部担脱 4 密IK 峋# E）板边柯脱乩，=-+ 少、（t）整列挤穿 = 2n2（jjL -1）/7 + /图41板件拉脱、挤身时的受拉利受四栽面计算一点说明图1和图2中的破断线都是沿孔中心线（整列挤穿除外），其面积较小；而附录A中图A - 1的破断线的剪切破坏部分是与孔边相切的，后者