鋼結(jié)構(gòu)高強(qiáng)螺栓連接的設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的工程過(guò)程，它涉及到螺栓的規(guī)格、預(yù)緊力以及連接節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)者需要根據(jù)結(jié)構(gòu)的要求和受力情況確定螺栓的類型和規(guī)格。對(duì)于承受高強(qiáng)度載荷的結(jié)構(gòu)，可能需要使用高強(qiáng)度鋼或鈦合金制成的螺栓。設(shè)計(jì)者需要考慮螺栓的預(yù)緊力，以確保連接的穩(wěn)定性和可靠性。預(yù)緊力的計(jì)算通常基于材料的力學(xué)性能、螺栓的尺寸和預(yù)期的工作條件。設(shè)計(jì)者還需要確保螺栓在連接過(guò)程中不會(huì)發(fā)生滑移或過(guò)度變形，這通常通過(guò)增加墊片厚度或采用特殊的連接方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。設(shè)計(jì)者需要對(duì)整個(gè)連接系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的有限元分析，以驗(yàn)證其在實(shí)際工況下的性能和安全性。鋼結(jié)構(gòu)高強(qiáng)螺栓連接的設(shè)計(jì)是一個(gè)綜合性的技術(shù)問(wèn)題，需要綜合考慮多種因素，以確保結(jié)構(gòu)的可靠性和耐久性。

鋼結(jié)構(gòu)高強(qiáng)螺栓連接的設(shè)計(jì)

鋼結(jié)構(gòu)高強(qiáng)螺栓連接的設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜且重要的過(guò)程，涉及到多個(gè)方面的技術(shù)和規(guī)范。以下是幾個(gè)關(guān)鍵的設(shè)計(jì)要點(diǎn)：

1. 抗滑移系數(shù)

• 重要性：抗滑移系數(shù)是高強(qiáng)度螺栓連接的主要設(shè)計(jì)參數(shù)之一，直接影響構(gòu)件的承載力。因此，無(wú)論是制造廠處理還是現(xiàn)場(chǎng)處理，均應(yīng)對(duì)抗滑移系數(shù)進(jìn)行測(cè)試，測(cè)得的抗滑移系數(shù)最小值應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。
• 測(cè)試要求：在安裝現(xiàn)場(chǎng)局部采用砂輪打磨摩擦面時(shí)，打磨范圍不小于螺栓孔徑的4倍，打磨方向應(yīng)與構(gòu)件受力方向垂直。

2. 高強(qiáng)度螺栓的類型

• 大六角頭螺栓：主要應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)件的連接和固定，標(biāo)準(zhǔn)為GB/T1228，每套包括一個(gè)高強(qiáng)度大六角螺栓、一個(gè)高強(qiáng)度螺母和兩個(gè)高強(qiáng)度墊圈。
• 扭剪型螺栓：在某些情況下，因安裝順序或方向考慮不周，或終擰時(shí)對(duì)電動(dòng)扳手使用掌握不熟練，可能導(dǎo)致螺栓尾部梅花頭上的棱端部滑牙，無(wú)法擰掉梅花頭。

3. 施工扭矩

• 計(jì)算方法：施工扭矩是通過(guò)定扭矩扳手?jǐn)Q緊螺母來(lái)實(shí)現(xiàn)的。對(duì)于10.9級(jí)高強(qiáng)度大六角頭螺栓，施工扭矩 $T$ 可以通過(guò)以下公式計(jì)算：$$T = K \cdot P_c \cdot d$$其中：
  • $T$：施工扭矩 (N·m)
  • $K$：實(shí)測(cè)扭矩系數(shù)平均值
  • $d$：螺栓螺紋規(guī)格 (mm)
  • $P_c$：螺栓施工預(yù)拉力 (KN)
• 扭矩系數(shù)：同批10.9S高強(qiáng)度大六角頭螺栓連接副的扭矩系數(shù)平均值為0.110~0.115，扭矩系數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差小于或等于0.010。

4. 連接設(shè)計(jì)

• 承壓型連接：承壓型連接中構(gòu)件接觸面僅需清理油污及浮銹，預(yù)拉力與摩擦型連接相同。由于剪切變形比摩擦型的大，承壓型連接只適用于承受靜力荷載和間接承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)，不能用于吊車梁的連接。
• 摩擦型連接：主要承重結(jié)構(gòu)構(gòu)件間應(yīng)采用高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接。連接設(shè)計(jì)分為兩個(gè)階段：
  • 第一階段：按設(shè)計(jì)荷載進(jìn)行彈性設(shè)計(jì)，要求摩擦面不滑移。
  • 第二階段：進(jìn)行極限承載力計(jì)算，此時(shí)考慮摩擦面已滑移，螺桿與孔壁接觸，摩擦型連接成為承壓型連接，要求連接的極限承載力大于構(gòu)件的全塑性承載力。

5. 抗震設(shè)計(jì)

• 規(guī)范要求：在抗震設(shè)計(jì)中，主要承重結(jié)構(gòu)構(gòu)件間應(yīng)采用高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接。連接設(shè)計(jì)需考慮兩種破壞形式：
  • 螺栓連接的受拉承載力
  • 板件的撕裂破壞
• 連接系數(shù)：根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011，螺栓連接的連接系數(shù)應(yīng)高于焊縫的連接系數(shù)。具體值見(jiàn)表A-1。

6. 施工注意事項(xiàng)

• 螺栓孔的擴(kuò)孔：螺栓孔應(yīng)自由穿入螺栓，不得氣割擴(kuò)孔，最大擴(kuò)孔量的限制是基于構(gòu)件有效截面和摩擦傳力面積的考慮。
• 施工順序：對(duì)于大型節(jié)點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)安裝順序是為了防止節(jié)點(diǎn)中螺栓預(yù)拉力損失不均，影響連接的剛度。

通過(guò)以上幾點(diǎn)，可以更好地理解和設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)高強(qiáng)螺栓連接，確保其安全性和可靠性。

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