高强度螺栓承压型连接适用范围的讨论.docx
《高强度螺栓承压型连接适用范围的讨论.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高强度螺栓承压型连接适用范围的讨论.docx(11页珍藏版)》请在第一文库网上搜索。
1、高强度螺栓承压型连接适用范围的讨论摘要: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。关键词:动力荷载;高强度螺栓;承压型连接;摩擦型连接目前我国对建筑用高强度螺栓开展了十分广泛的研究,但由于我国的研究起步较晚,致使现行规范中,对高强度螺栓尤其是高强度螺栓承压型连接的适用范围,规定的不够详细,这就造
2、成了在规范使用中,设计人员理解上的混乱。其中,针对GB50017-2003钢结构设计规范1第7.2.3条中“高强度螺栓承压型连接不应用于直接承受动力荷载的结构”,就有多种理解,有一种理解认为:地震是直接动力荷载,所以高强度螺栓承压型连接不适用于抗震地区建筑的节点连接。1动力荷载此观点正确与否?要搞清楚这个问题,首先要明确什么是动力荷载,且哪些是工程中常见的动力荷载(或动荷载)。根据结构动力学的定义,所谓的动力荷载就是荷载在大小、方向或作用点方面随时间变化,在其作用下质量运动加速度所引起的惯性力与荷载相比不可忽略,则把这种荷载称之为动力荷载。工程中常见的动力荷载包括:各种机械动力荷载、风荷载、地
3、震。很多设计人员认为动力荷载有反复性和循环性,这是不准确的,准确的说法是动力荷载应具有确定性和非确定性,如机械荷载一般具有确定性,而循环往往是确定性动力荷载的表现方式;风荷载和地震则具有非确定性,且地震还具有反复的特征。这里明确一个概念,动力荷载与加载的次数是无关的,理论上只要按定义,在其作用下质量运动加速度所引起的惯性力与荷载相比不可忽略,就可以认定其为动力荷载,如撞击和爆炸,作用时间短且能量大,通常被称为冲击荷载(或偶然荷载),其也是一种极端情况下的动力荷载。文献2在研究动荷载对土压力影响时,关于动力荷载分类是很详细的,可按重复次数和载荷时间对动力荷载和静荷载进行区分,如图1所示,很有借鉴
4、意义,规范也可以采用类似的定义方法去推广到其他结注:匚二内为对应于载荷时间段和双史次数校的H然或人为动荷载图1动荷载作用特点综合分类动力荷载按作用方式可分为直接动力荷载和间接动力荷载,所谓的直接和间接之分,是看动力荷载是否直接作用于作用对象,如直接作用则为直接动力荷载,如间接传递则为间接动力荷载。对于一般的动力荷载,判断其为直接动力荷载还是间接动力荷载是比较容易的,但对特殊的动力荷载,如地震等,则比较难定义其动力荷载的作用方式。有一种观点认为地震是直接动力荷载,理由是每个承重构件都受自身或其他构件的传来的重力作用,且有重力就有地震作用的产生,所以对于任何承重构件,都应该是有地震作用的,所以地震
5、应是直接动力荷载;而另一种观点认为,地震是间接动力荷载,认为地震作用是由地震动引起的结构动态作用,其不是直接作用于构件本身的,所以应该归为间接动力荷载。以上观点都是不准确的,直接和间接之分,应与直接作用力的作用点位置紧密联系,地震作用的作用点对于建筑物本身来讲,是建筑物周围场地与建筑直接相互作用的部位,即底层的竖向构件和基础,而上部构件的震动是依靠底部构件带动产生的,所以对于底层的竖向构件和基础来讲,地震应为直接动力荷载;对建筑物其他部位的构件来讲,地震为间接动力荷载。从上面的论述中可以得出,简单地认为“地震是直接动力荷载,高强度螺栓承压型连接不应用于抗震地区建筑物”是不准确的。高强度螺栓承压
6、型连接是否能用于有抗震要求的建筑物,其适用范围到底有哪些?要进一步明确这个问题,就要搞清高强度螺栓承压型和高强度螺栓摩擦型连接的相同点与不同点。GB50017-2003第7.2.3条规定:承压型连接的高强度螺栓的预拉力P应与摩擦型连接高强度螺栓相同。连接处构件接触面应清除油污及浮锈。高强度螺栓承压型连接不应用于直接承受动力荷载的结构。条文解释:目前制造厂生产供应的高强度螺栓无用于摩擦型连接和承压型连接之分。当摩擦面处理方法相同且用于使螺栓受剪的连接时,从单个螺栓受剪的工作曲线(图2),可以看出:当以曲线上的“1”作为连接受剪承载力的极限时,即仅靠板叠间的摩擦阻力传递剪力,这就是摩擦型的计算准则
7、。但实际上摩擦型连接尚有较大的承载潜力。承压型高强度螺栓是以曲线的最高点“3”作为连接承载力极限,因此更加充分利用了螺栓的承载能力,按理可以节约50%以上的螺栓。这次修订时降低了承压型连接对摩擦面的要求即除应清除油污和浮锈外,不再要求做其他处理。承压型连接工作性质与原先要求接触面处理与摩擦型连接相同时有所区别。因高强度螺栓承压型连接的剪切变形比摩擦型连接的大,所以只适用于承受静力荷载或间接动力荷载的结构中。另外,高强螺栓承压型连接在荷载设计值作用下将产生滑移,不宜用于承受反向内力的连接。可以看出,高强度螺栓摩擦型连接和承压型连接的相同点是,螺栓的材料一样,施工中施加的预拉力也是相同;不同点是,
8、两种连接对应工作曲线不同受剪承载力极限状态,且摩擦型连接不可滑移,承压型连接允许滑移。2各规范规定根据承压型连接和摩擦型连接的特点,对于高强度螺栓两种连接的适用范围,不同规范有不同的规定。2.1GB50011-2010建筑抗震设计规范31)8.2.8条规定:钢结构抗侧力构件连接的承载力设计值,不应小于相连构件的承载力设计值;高强度螺栓连接不得滑移。条文解释:高强度螺栓滑移对钢结构连接的弹性设计是不允许的。2)8.3.4条第3款规定:梁腹板宜采用摩擦型高强度螺栓与柱连接板连接(经工艺试验合格能确保现场焊接质量时,可用气体保护焊进行焊接)。8.3.4条文解释并未对此说明,但可以看出,对于钢结构抗侧
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 强度 螺栓 承压型 连接 适用范围 讨论