钢结构工程检测连接件和高强螺栓要点课件.pptx
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1、概述n 紧固件为将两个或两个以上零件(或构件)紧固连接成为紧固件为将两个或两个以上零件(或构件)紧固连接成为一件整体时所采用的一类机械零件的总称。一件整体时所采用的一类机械零件的总称。n 紧固件是作紧固连接用且应用极为广泛的一类机械零件,紧固件是作紧固连接用且应用极为广泛的一类机械零件,已有国家标准的一类紧固件称为标准紧固件,或简称为标已有国家标准的一类紧固件称为标准紧固件,或简称为标准件。准件。n 紧固件包括:螺栓、螺柱、螺钉、螺母、垫圈、销。紧固件包括:螺栓、螺柱、螺钉、螺母、垫圈、销。 高强螺栓与普通螺栓高强螺栓与普通螺栓检测依据n 检测依据标准检测依据标准 :紧固件机械性能螺栓、螺钉和
2、螺柱紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱GB3098GB3098钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副GB3633-95GB3633-95钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副GB/T3632-2008GB/T3632-2008钢网架螺栓球节点用高强度螺栓钢网架螺栓球节点用高强度螺栓GB/T16939-1997GB/T16939-1997钢结构用高强度大六角头螺栓钢结构用高强度大六角头螺栓GB/T1228-GB/T1228-9191(-2006-2006)钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技条钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技条件件G
3、B/T1231-2006GB/T1231-2006钢结构工程施工质量验收规范钢结构工程施工质量验收规范GB50205-2001GB50205-2001钢结构高强度螺栓连接技术规程钢结构高强度螺栓连接技术规程JGJ82-2011JGJ82-2011标准要求理论依据 (一)普通螺栓、锚栓的连接计算(一)普通螺栓、锚栓的连接计算(三种受力状态)(三种受力状态) 1、在普通螺栓或铆钉、在普通螺栓或铆钉受剪受剪的连接中,每个普通螺栓或铆钉的承载力设计值的连接中,每个普通螺栓或铆钉的承载力设计值应取应取受剪和承压承载力设计值中的较小者受剪和承压承载力设计值中的较小者(教材(教材P49)。)。 普通螺栓连接
4、的抗剪承载力,应考虑螺栓杆受剪和孔壁承压两种情况。普通螺栓连接的抗剪承载力,应考虑螺栓杆受剪和孔壁承压两种情况。 假定螺栓受剪面上的剪应力均匀分布,一个抗剪螺栓的假定螺栓受剪面上的剪应力均匀分布,一个抗剪螺栓的抗剪承载力设计值抗剪承载力设计值为为 nv受剪面数目,单剪受剪面数目,单剪nv=1,双剪,双剪nv=2,四剪,四剪nv =4;d螺栓杆直径螺栓杆直径(螺栓螺栓的公称直径的公称直径);fvb 螺栓抗剪强度设计值。螺栓抗剪强度设计值。bvvbvfdnN42理论依据 螺栓的实际承压应力分布情况难以确定,简化计算,假定螺栓承压螺栓的实际承压应力分布情况难以确定,简化计算,假定螺栓承压应力分布于螺
5、栓直径平面上,且假定该承压面上的应力为均匀分布,应力分布于螺栓直径平面上,且假定该承压面上的应力为均匀分布,则一个抗剪螺栓的则一个抗剪螺栓的承压承载力设计值承压承载力设计值式为式为 在同一受力方向的承压构件的较小总厚度;在同一受力方向的承压构件的较小总厚度; 螺栓承压强度设计值。螺栓承压强度设计值。bcbctfdNtbcf 受剪连接螺栓、锚栓、铆钉承载力设计值应取以上受剪和承压承载力设计值中的较小者。理论依据 (一)普通螺栓、锚栓的连接计算(一)普通螺栓、锚栓的连接计算(三种受力状态)(三种受力状态) 2、普通螺栓、锚栓或铆钉杆轴方向、普通螺栓、锚栓或铆钉杆轴方向受拉受拉的连接计算(教材的连接
6、计算(教材P50)。)。 抗拉螺栓连接的破坏形式为栓杆被拉断,每个抗拉螺栓的承载力设抗拉螺栓连接的破坏形式为栓杆被拉断,每个抗拉螺栓的承载力设计值为:计值为: 3、同时承受、同时承受剪力剪力和杆轴方向和杆轴方向拉力拉力的普通螺栓和铆钉的普通螺栓和铆钉 连接计算。(见教连接计算。(见教材材 P50)l 承受剪力和拉力共同作用的普通螺栓应考虑两种可能的破坏形式:承受剪力和拉力共同作用的普通螺栓应考虑两种可能的破坏形式:螺杆受剪兼受拉破坏;二是孔壁承压破坏。根据试验,兼受剪力和拉螺杆受剪兼受拉破坏;二是孔壁承压破坏。根据试验,兼受剪力和拉力的螺杆,无量纲化后的相关关系近似为一圆曲线,螺杆计算式为力的
7、螺杆,无量纲化后的相关关系近似为一圆曲线,螺杆计算式为 btebtfdN421 2btt2bvvNNNN理论依据 孔壁承压的计算式为孔壁承压的计算式为(二)高强度螺栓摩擦型连接计算(二)高强度螺栓摩擦型连接计算 摩擦型连接依靠被连接件之间的摩擦阻力传递剪力,以剪力等于摩摩擦型连接依靠被连接件之间的摩擦阻力传递剪力,以剪力等于摩擦力作为承载能力的极限状态。擦力作为承载能力的极限状态。 1、抗剪抗剪连接计算(教材连接计算(教材P50);); 摩擦型连接的承载力取决于构件接触面的摩擦力,此摩擦力的大摩擦型连接的承载力取决于构件接触面的摩擦力,此摩擦力的大小与螺栓所受预拉力和摩擦面的抗滑移系数以及连接
8、的传力摩擦面数小与螺栓所受预拉力和摩擦面的抗滑移系数以及连接的传力摩擦面数有关。一个摩擦型连接高强度螺栓的抗剪承载力设计值为:有关。一个摩擦型连接高强度螺栓的抗剪承载力设计值为: bcvNN PnNfbv9 . 0(二)高强度螺栓摩擦型连接计算(二)高强度螺栓摩擦型连接计算 (三种受力状态)(三种受力状态) 2、轴向、轴向抗拉抗拉连接计算(见教材连接计算(见教材P51);); 作用于螺栓的外拉力不超过作用于螺栓的外拉力不超过P时,螺杆内的拉力增加很少,可认时,螺杆内的拉力增加很少,可认为此时螺杆的预拉力基本不变。同时螺栓的超张拉试验表明,当外拉为此时螺杆的预拉力基本不变。同时螺栓的超张拉试验表
9、明,当外拉力过大时,卸荷后螺杆中的预拉力会变小,即发生松弛现象。但当外力过大时,卸荷后螺杆中的预拉力会变小,即发生松弛现象。但当外拉力小于螺杆预拉力的拉力小于螺杆预拉力的80时,即无松弛现象发生。上式没有考虑时,即无松弛现象发生。上式没有考虑连接变形产生撬力的影响,可采用增设加劲肋的办法增大连接的刚度。连接变形产生撬力的影响,可采用增设加劲肋的办法增大连接的刚度。 3、同时承受摩擦面间、同时承受摩擦面间剪力剪力与与轴向外拉力轴向外拉力的连接计算(见教材的连接计算(见教材P51)。)。 理论依据 PNbt8 . 01bttbvvNNNN理论依据 (三)高强度螺栓承压型连接(三)高强度螺栓承压型连
10、接 1、抗剪与抗拉连接计算方法与普通螺栓相同。、抗剪与抗拉连接计算方法与普通螺栓相同。 预拉力预拉力P P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。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。承压型连接高强度螺栓不应用于直接承受动力荷载的结构,可用于允许产生少量承压型连接高强度螺栓不应用于直接承受动力荷载的结构,可用于允许产生少量滑动的静载结构或间接承受动荷载构件的受剪连接。滑动的静载结构或间接承受动荷载构件的受剪连接。 2 2、在抗剪连接中,每个承压型连接高强度螺栓的承载力设计值的计算方法与普通、在抗剪连接中,每个承压型连接高强度螺栓的承载力设计值的计算
11、方法与普通螺栓相同,但当剪切面在螺纹处时,其受剪承戟力设计值应按螺纹处的有效面积螺栓相同,但当剪切面在螺纹处时,其受剪承戟力设计值应按螺纹处的有效面积进行计算。进行计算。 对于普通螺栓,其抗剪强度设计值是根据连接的试验数据统计而定的,试验时对于普通螺栓,其抗剪强度设计值是根据连接的试验数据统计而定的,试验时不分剪切面是否在螺纹处,故计算抗剪强度设计值时用公称直径。不分剪切面是否在螺纹处,故计算抗剪强度设计值时用公称直径。 3 3、在杆轴方向受拉的连接中,每个承压型连接高强度螺栓的承载力设计值的计算、在杆轴方向受拉的连接中,每个承压型连接高强度螺栓的承载力设计值的计算方法与普通螺栓相同。方法与普
12、通螺栓相同。 4、同时承受剪力和杆轴方向拉力的承压型连接计算方法与普通螺栓相似。应符合、同时承受剪力和杆轴方向拉力的承压型连接计算方法与普通螺栓相似。应符合下列公式的要求:下列公式的要求:理论依据 (三)高强度螺栓承压型连接(三)高强度螺栓承压型连接 (教材(教材P51) 剪应力单独作用下,高强度螺栓对板层间产生强大压紧力。剪应力单独作用下,高强度螺栓对板层间产生强大压紧力。当摩擦力被克服,螺杆与孔壁接触时,板件孔前区形成三向应力当摩擦力被克服,螺杆与孔壁接触时,板件孔前区形成三向应力场,因而承压型连接高强度螺栓的承压强度比普通螺栓高得多,场,因而承压型连接高强度螺栓的承压强度比普通螺栓高得多
13、,两者相差约两者相差约50。当承压型连接高强度螺栓受有杆轴拉力时,板。当承压型连接高强度螺栓受有杆轴拉力时,板层间的压紧力随外拉力的增加而减小,因而其承压强度设计值也层间的压紧力随外拉力的增加而减小,因而其承压强度设计值也随之降低。为了计算简便,将承压强度除以随之降低。为了计算简便,将承压强度除以1.2予以降低,而末考予以降低,而末考虑承压强度设计值变化幅度随外拉力大小而变化这一因素。虑承压强度设计值变化幅度随外拉力大小而变化这一因素。 122bttbvvNNNNbcbcvftdNN2 . 112 . 1(四)螺栓或铆钉(四)螺栓或铆钉沿轴向受力方向沿轴向受力方向的连接长度较大时,承载力设计值
14、的折减。的连接长度较大时,承载力设计值的折减。 试验表明,螺栓群承受轴心剪力时,螺栓群在长度方向各螺栓受力不均试验表明,螺栓群承受轴心剪力时,螺栓群在长度方向各螺栓受力不均匀,两端大,中间小。当沿受力方向的连接长度匀,两端大,中间小。当沿受力方向的连接长度l1 11515d d0 0时,连接工作进入时,连接工作进入弹塑性阶段后,内力发生重分布,螺栓群中各螺栓受力逐渐均匀,故可认弹塑性阶段后,内力发生重分布,螺栓群中各螺栓受力逐渐均匀,故可认为轴心力为轴心力N N由每个螺栓平均分担。由每个螺栓平均分担。 当当l1 1l5l5d d0 0时,连接工作进入时,连接工作进入 弹塑性阶段后,各螺杆所受弹
15、塑性阶段后,各螺杆所受 内力不易均匀,端部螺栓首先内力不易均匀,端部螺栓首先 达达 到极限强度而破坏,随后到极限强度而破坏,随后 由外向里依次破坏。由外向里依次破坏。 为防止为防止 端部螺栓提前破坏,因此,当端部螺栓提前破坏,因此,当l1 1l5l5d d0 0 时,螺栓的抗剪和承压承载力设计值时,螺栓的抗剪和承压承载力设计值应乘以折减系数应乘以折减系数予以降低予以降低 6060d d0 0l1 1l5l5d d0 0 时时 l1 16060d d0 0时,时,=0.7=0.7。理论依据 011501 . 1dl(五)几种情况下的连接,螺栓或铆钉数目应予增加。(五)几种情况下的连接,螺栓或铆钉
16、数目应予增加。(见教材(见教材 P51、P52) 1 1、一个构件借助填板或其他中间板件与另一构件连接的螺栓、一个构件借助填板或其他中间板件与另一构件连接的螺栓( (摩擦摩擦型连接的高强度螺栓除外型连接的高强度螺栓除外) )或铆钉数目,应按计算增加或铆钉数目,应按计算增加10%10%。 2 2、当采用搭接或拼接板的单面连接传递轴心力,因偏心引起连接部、当采用搭接或拼接板的单面连接传递轴心力,因偏心引起连接部位发生弯曲时,螺栓位发生弯曲时,螺栓( (摩擦型连接的高强度螺栓除外摩擦型连接的高强度螺栓除外) )或铆钉数目应或铆钉数目应按计算增加按计算增加10%10%。 3 3、在构件的端部连接中,当
17、利用短角钢连接型钢(角钢或槽钢)的、在构件的端部连接中,当利用短角钢连接型钢(角钢或槽钢)的外伸肢以缩短连接长度时,在短角钢两肢中的一肢上,所用的螺栓外伸肢以缩短连接长度时,在短角钢两肢中的一肢上,所用的螺栓或铆钉数目应按计算增加或铆钉数目应按计算增加50%50%。理论依据 检测设备及环境条件 检测设备检测设备(一一)材料万能试验机(材料万能试验机(1000kN)、不同螺栓规格的专用夹具各一套;)、不同螺栓规格的专用夹具各一套;( (二二) )螺栓试验台(包括轴力传感器和扭矩传感器或扭矩扳手);螺栓试验台(包括轴力传感器和扭矩传感器或扭矩扳手);(三三)材料万能试验机(材料万能试验机(1000
18、kN、误差应在、误差应在1%以内),压力传感器或贴以内),压力传感器或贴有电阻应变片的高强度螺栓、电阻应变仪;连接副扭矩系数复验用的有电阻应变片的高强度螺栓、电阻应变仪;连接副扭矩系数复验用的计量器具应在试验前进行标定计量器具应在试验前进行标定,误差不得超过误差不得超过2%;(四四)扭矩扳手,检验所用的扭矩板手其扭矩精度误差应该不大于扭矩扳手,检验所用的扭矩板手其扭矩精度误差应该不大于3%,且,且具有峰值保持功能;具有峰值保持功能;(五五)放大镜。放大镜。n 环境条件环境条件 在环境温度为在环境温度为1035条件下进行螺栓、螺钉和螺柱的机械性能试条件下进行螺栓、螺钉和螺柱的机械性能试验。该环境
19、温度条件下判定为符合本标准的产品,在较高或较低温度验。该环境温度条件下判定为符合本标准的产品,在较高或较低温度下,机械和物理性能可能不同。在低于该环境温度下,产品性能,尤下,机械和物理性能可能不同。在低于该环境温度下,产品性能,尤其是冲击韧性可能发生变化。其是冲击韧性可能发生变化。取样数量及要求n 普通紧固件连接普通紧固件连接(1)主控项目)主控项目 普通螺栓作为永久性连接螺栓时,当设计有要求或对其质量有疑义时,普通螺栓作为永久性连接螺栓时,当设计有要求或对其质量有疑义时,应进行螺栓实物最小拉力载荷复验,其结果应符合现行国家标准应进行螺栓实物最小拉力载荷复验,其结果应符合现行国家标准紧固件紧固
20、件机机械性能螺栓、螺钉和螺柱机机械性能螺栓、螺钉和螺柱GB3098的规定。的规定。 检查数量:每一规格螺栓抽查检查数量:每一规格螺栓抽查8个。个。 连接薄钢板采用的自攻螺、拉铆钉、射钉等其规格尺寸应与连接钢板相连接薄钢板采用的自攻螺、拉铆钉、射钉等其规格尺寸应与连接钢板相匹配,其间距、边距等应符合设计要求。匹配,其间距、边距等应符合设计要求。 检查数量:按连接节点数抽查检查数量:按连接节点数抽查1%,且不应少于,且不应少于3个。个。(2)一般项目)一般项目 永久普通螺栓紧固应牢固、可靠、外露丝扣不应少于永久普通螺栓紧固应牢固、可靠、外露丝扣不应少于2扣。扣。 检查数量:按连接节点数抽查检查数量
21、:按连接节点数抽查10%,且不应少于,且不应少于3个。个。 自攻螺栓、钢拉铆钉、射钉等与连接钢板应紧固密贴,外观排列整齐。自攻螺栓、钢拉铆钉、射钉等与连接钢板应紧固密贴,外观排列整齐。 检查数量:按连接节点数抽查检查数量:按连接节点数抽查10%,且不应少于,且不应少于3个。个。取样数量及要求n 高强度螺栓连接高强度螺栓连接.主控项目主控项目(1)钢结构制作和安装单位应按规定分别进行高强度螺栓连接摩擦面的抗滑移系数试验和复验,)钢结构制作和安装单位应按规定分别进行高强度螺栓连接摩擦面的抗滑移系数试验和复验,现场处理的构件磨擦应单独进行磨擦面抗滑移系数试验,其结果应符合设计要求。现场处理的构件磨擦
22、应单独进行磨擦面抗滑移系数试验,其结果应符合设计要求。除设计上采用磨擦系数小于等于除设计上采用磨擦系数小于等于0.3,并明确提出可不进行抗滑移系数试验者,其余情况在,并明确提出可不进行抗滑移系数试验者,其余情况在制作时为确定磨擦面的处理方法,必须按制作时为确定磨擦面的处理方法,必须按钢结构工程施工质量及质量验收规范钢结构工程施工质量及质量验收规范附录附录B要要求的批量用求的批量用3套同材质、同处理方法的试件,进行复验。同时并附有套同材质、同处理方法的试件,进行复验。同时并附有3套同材质、同处理方法套同材质、同处理方法的试件,供安装前复验。的试件,供安装前复验。(2)高强度大六角头螺栓连接副终拧
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