螺栓作为钢结构连接紧固件,通常用于构件间的连接、固定、定位等。钢结构中的连接螺栓一般分普通螺栓和高强度螺栓两种。普通螺栓或高强度螺栓而不施加紧固力,该连接即为普通螺栓连接;高强度螺栓并对螺栓施加紧固力,该连接称高强度螺栓连接。 工作原理
图6-10为两种螺栓连接工作机理的示意。普通螺栓连接在受外力后,节点连接板即产生滑动,外力通过螺栓杆受剪和连接板孔壁承压来传递(图6-10a)。摩擦型高强度螺栓连接,通过对高强度螺栓施加紧固轴力,将被连接的连接钢板夹紧产生摩擦效应,受外力作用时,外力靠连接板层接触面间的摩擦来传递,应力流通过接触面平滑传递,无应力集中现象(图6-10b)。
a) 普通螺栓连接; b) 高强度螺栓摩擦连接
图6-10 螺栓连接工作机理示意
图6-11为典型螺栓连接拉伸曲线,从曲线上可以把螺栓连接工作过程分为四个阶段:阶段1为静摩擦抗滑移阶段,即为摩擦型高强度螺栓连接的工作阶段。对普通螺栓连接,阶段1不明显,可忽略不计。阶段2为荷载克服摩擦阻力,接头产生滑移,螺栓杆与连接板孔壁接触进入承压状态,此阶段为摩擦型高强度螺栓连接的极限破坏状态。阶段3为螺栓和连接板处于弹性变形阶段,荷载-变形曲线呈现线性关系。阶段4为螺栓和连接板处于弹塑性变形阶段,最后螺栓剪断或连接板破坏(拉脱、承压和净截面拉断),整个连接接头破坏。曲线的终点对于普通螺栓连接的极限破坏状态;对于高强度螺栓,则为承压型高强度螺栓连接的极限破坏状态。
图6-11 螺栓连接的典型拉伸曲线
螺栓按照性能等级分3.6、4.6、4.8、5.6、5.8、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9等十个等级,其中8.8级以上螺栓材质为低碳合金钢或中碳钢并经热处理(淬火、回火),通称为高强度螺栓,8.8级以下(不含8.8级)通称普通螺栓。
螺栓性能等级标号由两部分数字组成,分别表示螺栓的公称抗拉强度和材质的屈强 比。例如性能等级4.6级的螺栓其含意为:第一部分数字(4.6中的“4”)为螺栓材质公称抗拉强度(N/mm2)的1/100;第二部分数字(4.6中的“6”)为螺栓材质屈服比的10倍;两部分数字的乘积(4×6=“24”)为
2
螺栓材质公称屈服点(N/mm)的1/10。
普通螺栓连接 钢结构普通螺栓连接即将普通螺栓、螺母、垫圈机械地和连接件连接在一起形成的一种连接形式。
类型 A级螺栓通称精制螺栓,B级螺栓为半精制螺栓。A,B级适用于拆装式
结构或连接部位需传递较大剪力的重要结构的安装中。C级螺栓通称为粗制螺栓。钢结构用连接螺栓,除特殊注明外,一般即为普通粗制C级螺栓(图6-12a、b),图中螺纹规格d,通常有8mm、10mm、12mm,直至95mm,也表示为M8、M10、M12等。
a)六角头螺栓-;b)六角头-全螺纹;c)等长双头螺柱
图6-12 普通螺栓
施工 普通螺栓的施工要求: (1)连接要求
普通螺栓在连接时应符合下列要求:
①永久螺栓的螺栓头和螺母的下面应放置平垫圈。垫置在螺母下面的垫圈不应多于2个,垫置在螺栓头部下面的垫圈不应多于1个。 ②螺栓头和螺母应与结构构件的表面及垫圈密贴。
③对于槽钢和工字钢翼缘之类倾斜面的螺栓连接,则应放置斜垫片垫平,以使螺母和螺栓的头部支承面垂直于螺杆,避免螺栓紧固时螺杆受到弯曲力。 ④永久螺栓和锚固螺栓的螺母应根据施工图纸中的设计规定,采用有防松装置的螺母或弹簧垫圈。
⑤对于动荷载或重要部位的螺栓连接,应在螺母的下面按设计要求放置弹簧垫圈。
⑥各种螺栓连接,从螺母一侧伸出螺栓的长度应保持在不小于两个完整螺纹的长度。
(2)长度选择
连接螺栓的长度可按下述公式计算:
L = δ + H + nh + C(6-4) 式中δ——连接板约束厚度,mm;
H——螺母的高度,mm; h——垫圈的厚度,mm; n——垫圈的个数,个; C——螺杆的余长,5~10 mm。 (3)紧固轴力
普通螺栓连接对螺栓紧固轴力没有要求,因此螺栓的紧固施工以操作者的手感及连接接头的外形控制为准。为了使连接接头中螺栓受力均匀,螺栓的紧固次序应从中间开始,对称向两边进行;对大型接头应采用复拧,即两次紧固方法,保证接头内各个螺栓能均匀受力。
普通螺栓连接螺栓紧固检验比较简单,一般采用锤击法。用质量为3kg的小锤,一手扶螺栓(或螺母)头,另一手用锤敲,要求螺栓头(螺母)不偏移、不颤动、不松动,锤声比较干脆,否则说明螺栓紧固质量不好,需要重新紧固施工。 高强螺栓连接
螺栓作为钢结构连接紧固件,通常用于构件间的连接、固定、定位等



