钢结构用摩擦型高强度螺栓连接副的设计与施工.doc

钢结构用摩擦型高强度螺栓连接副的设计与施工 2009年第1期 总第21期 重工与起重技术 HEAVYINDUsTRIALamp;H0InNGMACHINERY NO.12O09 SedaINO.21 钢结构用摩擦型高强度螺栓连接副的设计与施工 大连重工?起重集团有限公司设计研究院陈晋 摘要:通过对钢结构用摩擦型高强度螺栓连接副应用的详 细分析,阐述了螺栓数量与连接板的计算,高强度螺栓的预紧 力,扭矩系数K与施工扭矩的确定与检验,施工环境温度对扭 矩系数影响的经验公式,连接面的表面处理与抗滑移系数 的关系,抗滑移系数的试验与数据处理,连接头的验算,高强度 螺栓连接副施工中常见问题的处理方法,以及螺栓副相关参数 快速计算的方法.对设计与施工技术人员正确使用高强度螺 栓连接副具有指导作用. 关键词:摩擦型高强度螺栓;扭矩系数;抗滑移系数;预紧力t 等强度,数据处理 大型金属结构件由于运输安装条件所限,需要 将其分段.为了保证结构件在截断重新连接后,受 力状况不变,通常人们习惯采用摩擦型高强度螺栓 与截面等强度连接.影响摩擦型高强度螺栓连接性 能的因素有:螺栓的机械性能,强度等级,连接面粗 糙度及连接面的表面涂装等. 1螺栓数量与连接板的计算 螺栓数量的确定是钢结构连接计算的关键步 骤,按照与截面等强度连接的计算原则为: 母材截面积连接板截面积之和Fb;母材截 面积:1.1连接螺栓(或铆钉)面积之和∑. (I)考虑各种不利因素的安全系数,该值在I.I～ 1.3范围之内. 按照上述原则确定最少连接螺栓数量,连 接截面尺寸见图1. 母材截面积:F=t?b 式中: 哪材截面积,mm; t一母材板厚,mm; 6—母材板宽,mm. 单个螺栓名义尺寸的截面积: = }~rdaxO.8n=O.2qrd~n 式中: 一 螺栓名义直径,mm, 一 连接剪切面数量; 0.8—钢结构对于连接处的缩减系数6(寸于起重 机,桥梁等取为O.8;对于高建筑取为1). 一 { l,,I _1高耒布置区段[图1高强度螺栓连接副截面尺寸 按照:1.1Flt;∑岫的原则 1.It?b=O.27rd2nX.~ Xa.=1.75(1) 式中: ∑凡一最少连接螺栓截面积之和,mm, 一 最少连接螺栓数量. 按照:的原则,考虑双面连接板不能布置满 全部被连接面.因此,取连接板的厚度之和≥1.. 即:对于双面连接2.≥1.2f. t1igt;0.6t(2) 式中: t-一连接板厚度,mm. 对于单面连接,因连接板截面与被连接板截面 相同,可取tl=t. 2螺栓布置 螺栓布置的极限尺寸应符合GBff3811的规 定,见表1. 根据螺栓计算数量和布置情况确定螺栓使用 数量后,应考虑工地施工有一定的损失.因此,在此 基础上需增加总数的3%-5%作为安装损失增加量. 螺栓孔径cf0按GB5277—1985精装配要求,螺 栓公称直径d十(1-1.5),根据实际情况可适当放大. 但孔径应小于或等于中等装配要求. 3螺栓机械性能 螺栓实物负载试验时,断裂应发生在螺纹部分 或螺纹与螺杆交接处,其拉力载荷应在表2规定范 一 29— 重工与起重技术 HEAVYINDUSIRIALamp;H0ISnNGMACHINERY 围之内. 螺栓试件性能是指螺栓制造厂将制造螺栓的材 料取样制成试件,进行拉力试验,其实验结果应大于 表3的规定值.当螺栓的材料直径≥16ram时,根据 用户要求,螺栓制造厂还需增加常温冲击韧性试验, 其结果应符合表3. 表1铆钉和螺栓布置的极限尺寸c单位m 默允{锉睛 名称布置与方向最,J蹴敢 以下两者之中的小 外排8d0或12t 受压构件12d.或18t3d0中心间距中间排 受拉构件16do或24t. 顺内JZh-向2d0 中心到构件 边缘的距离垂直于内切割边4do或3t1.5do 力方向轧制边1.2d0 注:do为螺栓孔径ttl为连接板厚度 表2螺栓实物机械性能与螺母的保证载荷(单位 螺纹规恪M12M16M2OM22M24M27M3O 螺母保证载荷10H875367477583 性能8H7013020325l293381466 等级10.9S87.7—1O4.5163--19525孓.30431孓876367^-438477~569583^696螺栓实物拉力载荷 8.8S7名6.813O~1622052251—31229364381—表3螺栓试件机械性能 抗拉强度R(屈服强度断后伸长率A(6s)断后收缩率z)冲击吸收功率A性能等级 MPa%%JMPa 10.9S1O40～1240940104247 8.8S830-1030660124563 螺栓芯部硬度值: 一 10.9S时为:(33～39)HRC; -- 8.8S时为:(24～31)HRC