本文转载自 公众号:钢结构Cost-steelstructure 1、GB 50017-2017 钢结构设计标准 2、高强度螺栓连接设计与施工指南 2.1.4 高强度螺栓的标准孔径 高强度螺栓的标准孔径应根据 表2.8 确定。 孔径通常比螺栓公称直径大1~2毫米,以方便安装。
本文转载自 公众号:钢结构Cost-steelstructure
1、GB 50017-2017 钢结构设计标准
2、高强度螺栓连接设计与施工指南
2.1.4 高强度螺栓的标准孔径
高强度螺栓的标准孔径应根据 表2.8 确定。
孔径通常比螺栓公称直径大1~2毫米,以方便安装。
尽管孔径存在2~3毫米的间隙( 这里指的应该是栓和孔壁之间的间隙 ),但由于高强度螺栓连接中材料间存在较大的压缩力,这种间隙对 滑动承载力或分离 承载力 的影响较小。
但是另一方面,考虑到钢结构构件的制作 精度 和安装精度,采用过大的螺栓孔是不可取的,从这种情况看, 表2.8 所示的孔径是合理的。
孔径对连接性能的影响
最大承载力计算 : 孔径是计算连接部最大承载力的重要参数。
即使孔径比规定值大0.5~1毫米,也可能会导致螺栓孔引起的截面损失率增加,根据螺栓孔的直径与拼接板宽度的比率(截面损失率)与钢材的屈服比的关系(有效截面面积),从而使连接部的最大承载力低于被连接材料的全塑性承载力。
在梁接头或支撑构件的连接部设计中,必须充分考虑这一点。
扩大孔和长圆孔的使用
特殊情况 : 在钢板墙与框架的连接、现有建筑与扩建部分的连接等特殊情况下,可能需要使用比标准孔径更大的扩大孔或长圆孔。
承载力降低 : 使用扩大孔或长圆孔可能导致螺栓预紧力显著降低,从而降低滑移抗力。
欧美的设计标准通过将承载力设计值降低到规定值的70~ 80%,允许采用扩大孔或插槽孔。
日本的规定 :
在1998年以前,扩大孔和长圆孔需要通过建筑基准法第38条获得大臣认定才能使用。
2000年建筑基准法修订后, 由于根据第38条进行的认证已失效, 扩大孔和长圆孔的使用一度不被允许。
2003年7月修订后,扩大孔和长圆孔可以通过国土交通大臣的认定再次使用。
学术研究与设计指南
研究背景 :
1995年,日本钢结构协会成立了“高强度螺栓孔径研究委员会”,对扩大孔和长圆孔的使用进行了系统性研究。
用3年时间, 通过720个试件的实验,提出了扩大孔的适用条件和滑移抗力的降低标准。
设计指南 :
日本钢结构协会的《钢结构连接部设计指南》中, 表2.9 提出了扩大孔的适用条件和滑移抗力的降低标准。
对于长圆孔,由于其力学影响因使用情况而异,无法制定一般性规定,需根据具体情况依据建筑基准法第67条的例外规定,获得国土交通大臣的评估后使用。
不管是标准孔还是扩大孔,日标和钢标都略有差异。
标准孔 钢标 M12、M16 的栓孔径+1.5mm,日标小于M27的+2mm;
大圆孔 钢标 M22 的栓 孔径 +6mm,日标 小于 M24的+4mm;
3、GB 50017-2017 钢结构设计标准
4、 高强度螺栓连接设计与施工指南
关于大圆孔承载力设计值的折减系数钢标与日标都一样,为0.85。
两个规范大圆孔孔径尺寸要求不完全一致,但是折减系数却完全一样,这里是不是会有点小疑问……
5、GB 50017-2017 钢结构设计标准
6、图说钢结构疑难问题
7、高强度螺栓连接设计与施工指南
2.1.3 高强度螺栓的布置
在接头中,高强度螺栓的布置应由设计者适当确定,以确保每个螺栓能够有效发挥设计功能。
考虑到接头中的应力传递情况、接头的安全性以及螺栓的紧固作业等因素,设置了一些限制。
螺栓间距
最小间距 :
沿应力方向的高强度螺栓孔中心之间的距离应不小于螺栓公称直径的2.5倍。
钢标不管垂直内力方向,还是顺内力方向,不管是中间还是外排,或者对角线,螺栓孔的中心间距最小允间距为3倍的 螺栓孔径 ,日标是2.5倍的螺栓 公称直径 ,一个是孔径的倍数,一个是螺栓公称直径的倍数。
标准间距 :
为了实现更平滑的应力传递,通常采用比最小值稍大的间距。
表2.6 中规定了标准间距。
实际设计 :
为了避免接头长度过大,通常采用介于最小值和标准值之间的中间值。
最大间距 :
对于组装压缩构件的部分,为防止局部屈曲,保证连接强度,适当的螺栓间距可以确保连接部分的强度和刚度,避免因间距过大而导致连接失效。
螺栓的最大间距应满足以下条件:
:材料的弹性模量(通常为钢材的弹性模量,约为206,000 MPa)。
:材料的屈服强度(根据具体钢材的等级确定,单位为MPa)。
:构件中最薄板的厚度(单位为mm)。
在设计组装压缩构件时,需根据构件的材料特性和几何尺寸计算最大允许间距。
对于特殊结构或高应力区域,可能需要进一步减小螺栓间距以提高安全性。
钢标 外排(垂直内力方向或顺内力方向) 8d 0 或12t;
钢标 中间排(垂直内力方向) 16d 0 或24t;
钢标 中间排(顺内力方向) 构件受压力 12d 0 或18t;
钢标 中间排(顺内力方向) 构件受拉力 16d 0 或24t;
钢标 沿对角线方向 无限制。
最小边缘距离:
螺栓孔中心到被连接材料边缘的最小距离(最小边缘距离)如 表2.7 所示。
该规定旨在确保通过螺栓的应力传递顺畅,并防止在被连接材料断裂之前螺栓无法充分发挥其承载力。
钢标顺内力方向 不管什么边缘 最小容许间距均为2.0倍螺栓的孔径;
钢标 垂直内力方向不管什么边缘 最小容许间距 均为1.5倍 螺栓的孔径。
拉伸接头中的边缘距离 :
在传递剪力的螺栓沿应力方向排列不足3根的情况下,为防止端部断裂,端部螺栓孔中心到材料端部的距离应不小于螺栓公称直径的2.5倍(根据《钢结构设计规范》)。
但如果已对端部断裂承载力进行了评估,则可以不遵守此规定。
最大边缘距离 :
如果边缘距离过大,可能会导致连接板翘曲或产生间隙。
因此,规定螺栓头侧或螺母侧直接接触的板材厚度的12倍且不超过150毫米为最大边缘距离 。
钢标不管是顺内力还是垂直内力方向,也不管何种加工边缘,中心至构件边缘距离的最大容许间距均为4d 0 或8t。
他们螺栓的计算和我们不同!