螺栓抗剪
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2022-07-14
螺栓抗剪的實(shí)例教程
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中高強(qiáng)度螺栓直徑一般有M16/M20/M22/M24/M27/M30，不過(guò)M22/M27為第二選擇系列，正常情況下選用M16/M20 /M24/M30為主。
高強(qiáng)度螺栓在抗剪設(shè)計(jì)上根據(jù)設(shè)計(jì)要求分為：高強(qiáng)度螺栓承壓型和高強(qiáng)度螺栓摩擦型。
摩擦型的承載能力取決于傳力摩擦面的抗滑移系數(shù)和摩擦面數(shù)量，噴砂（丸）后生赤銹的摩擦系數(shù)最高，但從實(shí)際操作來(lái)看受施工水平影響很大，很多監(jiān)理單位都提出能否降低標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確保工程質(zhì)量。
承壓型的承載能力取決于螺栓抗剪能力和栓桿承壓能力的最小值。在只有一個(gè)連接面的情況下，M16摩擦型抗剪承載力為21.6~45.0kN，而M16承壓型抗剪承載力為 39.2~48.6 kN，性能要優(yōu)于摩擦型。
在安裝上，承壓型工藝要簡(jiǎn)單一些，連接面僅需清除油污及浮銹。沿軸桿方向抗拉承載力，在鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范中寫(xiě)的很有意思，摩擦型設(shè)計(jì)值等于0.8倍預(yù)拉力，承壓型設(shè)計(jì)值等于螺桿有效面積乘以材料抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，看起來(lái)似乎有很大區(qū)別，實(shí)際上兩個(gè)值基本一致。
在同時(shí)承受剪力和桿軸方向拉力時(shí)，摩擦型要求是螺栓承受的剪力與受剪承載力之比加上螺桿承受軸力與受拉承載力應(yīng)力比之和小于1.0，承壓型要求是螺栓承受的剪力與受剪承載力之比的平方加上螺桿承受軸力與受拉承載力比的平方之和小于1.0，也就是說(shuō)在同種荷載組合情況下，相同直徑的承壓型高強(qiáng)度螺栓在設(shè)計(jì)上的安全儲(chǔ)備要高于摩擦型高強(qiáng)度螺栓的。
考慮到在強(qiáng)震反復(fù)作用下，連接摩擦面可能會(huì)失效，這時(shí)候的抗剪承載力還是要取決于螺栓抗剪能力和板件承壓能力，因此抗震規(guī)范規(guī)定了高強(qiáng)度螺栓極限受剪的承載力計(jì)算公式。
展開(kāi) 普通螺栓抗剪性能差, 可在次要結(jié)構(gòu)部位使用.
高強(qiáng)螺栓,使用日益廣泛.常用8.8s和10.9s兩個(gè)強(qiáng)度等級(jí).根據(jù)受力特點(diǎn)分承壓型和摩擦型.兩者計(jì)算方法不同. 高強(qiáng)螺栓最小規(guī)格M12. 常用M16~M30. 超大規(guī)格的螺栓性能不穩(wěn)定,應(yīng)慎重使用。
自攻螺絲用于板材與薄壁型鋼間的次要連接. 在低層墻板式住宅中也常用于主結(jié)構(gòu)的連接. 難以解決的是自攻過(guò)程中防腐層的破壞問(wèn)題。
3.連接板: 需驗(yàn)算栓孔削弱處的凈截面抗剪等. 連接板厚度可簡(jiǎn)單取為梁腹板厚度加4mm，則除短梁或有較大集中荷載的梁外，常不需驗(yàn)算抗剪。
4.梁腹板: 應(yīng)驗(yàn)算栓孔處腹板的凈截面抗剪.承壓型高強(qiáng)螺栓連接還需驗(yàn)算孔壁局部承壓.
5.節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)必須考慮安裝螺栓、現(xiàn)場(chǎng)焊接等的施工空間及構(gòu)件吊裝順序等。構(gòu)件運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法安裝是初學(xué)者長(zhǎng)犯的錯(cuò)誤。此外，還應(yīng)盡可能使工人能方便的進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)定位與臨時(shí)固定。
6.節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)還應(yīng)考慮制造廠(chǎng)的工藝水平. 比如鋼管連接節(jié)點(diǎn)的相貫線(xiàn)的切口可能需要數(shù)控機(jī)床等設(shè)備才能完成.
(八) 圖紙編制
鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出圖分設(shè)計(jì)圖和施工詳圖兩階段，設(shè)計(jì)圖由設(shè)計(jì)單位提供，施工詳圖通常由鋼結(jié)構(gòu)制造公司根據(jù)設(shè)計(jì)圖編制，有時(shí)也會(huì)由設(shè)計(jì)單位代為編制。由于近年鋼結(jié)構(gòu)項(xiàng)目增多和設(shè)計(jì)院鋼結(jié)構(gòu)工程師缺乏的矛盾，有設(shè)計(jì)能力的鋼結(jié)構(gòu)公司參與設(shè)計(jì)圖編制的情況也很普遍。
1.設(shè)計(jì)圖: 是提供制造廠(chǎng)編制施工詳圖的依據(jù). 深度及內(nèi)容應(yīng)完整但不冗余. 在設(shè)計(jì)圖中,對(duì)于設(shè)計(jì)依據(jù)、荷載資料（包括地震作用）、技術(shù)數(shù)據(jù)、材料選用及材質(zhì)要求、設(shè)計(jì)要求（包括制造和安裝、焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)的等級(jí)、涂裝及運(yùn)輸?shù)龋⒔Y(jié)構(gòu)布置、構(gòu)件截面選用以及結(jié)構(gòu)的主要節(jié)點(diǎn)構(gòu)造等均應(yīng)表示清楚，以利于施工詳圖的順利編制，并能正確體現(xiàn)設(shè)計(jì)的意圖。主要材料應(yīng)列表表示。
展開(kāi) 項(xiàng)目難點(diǎn)：
1、模型快速建模；
2、長(zhǎng)圓孔螺栓接觸設(shè)置；
3、螺栓先滑移后抗剪；
4、后處理分析。
若有興趣，可加我QQ2170453510。
采用大型有限元分析軟件ＡＮＳＹＳ,對(duì)鋼結(jié)構(gòu)高強(qiáng)度螺栓連接的受力分布規(guī)律進(jìn)行了計(jì)算和分析,得出了該構(gòu)件的受力分布圖,從理論上對(duì)高強(qiáng)度螺栓連接的破壞形式和受力變化進(jìn)行了分析研究,為進(jìn)一步改進(jìn)高強(qiáng)螺栓連接構(gòu)件的受力狀況和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了必要的理論依據(jù)。
引言
鋼結(jié)構(gòu)高強(qiáng)度螺栓連接具有施工簡(jiǎn)單、耐疲勞、可拆換、連接的整體性和剛度較好等優(yōu)點(diǎn)，是鋼結(jié)構(gòu)中所廣泛采用的一種連接方式。因此有必要對(duì)其具體受力進(jìn)行分析研究，本論文利用有限元軟件ansys模擬了一高強(qiáng)度螺栓構(gòu)件在受拉力作用之下的應(yīng)力狀況。
1 螺栓連接構(gòu)件基本參數(shù)
1．1 高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力
高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力是施加在連接構(gòu)件上，產(chǎn)生了結(jié)構(gòu)的整體性，通常來(lái)講希望能盡量高些，但為了保證螺栓不會(huì)在擰僅過(guò)程中發(fā)生屈服或斷裂，規(guī)范GBJ 17—88規(guī)定預(yù)拉力設(shè)計(jì)值按下式確定：
其中fy是鋼材的條件屈服強(qiáng)度；Ae為螺栓在螺紋處的有效截面面積。
1．2 連接處構(gòu)件接觸面的處理和抗滑移系數(shù)
高強(qiáng)度螺栓有摩擦型和承壓型兩種受里方式，本文僅僅討論摩擦型高強(qiáng)螺栓結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)；對(duì)于摩擦型高強(qiáng)螺栓而已，其構(gòu)件的接觸面（摩擦面）通常經(jīng)特殊處理，使其凈潔并粗糟，以提高其抗滑移系數(shù)μ；對(duì)于本論文中抗滑移系數(shù)選取為0.4。
2 高強(qiáng)螺栓連接有限元模型的建立
主要目的是通過(guò)ANSYS的3D實(shí)體建模，分析高強(qiáng)度螺栓抗拉在高溫下的工作性能以及溫度對(duì)高強(qiáng)度螺栓抗拉和抗剪的極限承載力的影響。建模過(guò)程中利用ANSYS的Pre－tension功能，施加高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力，利用接觸單元來(lái)考慮螺栓和孔壁的接觸與分開(kāi)的情況以及連接板之間的摩擦作用。
展開(kāi) 2.3.2并聯(lián)系統(tǒng)的等效安全余量
并聯(lián)系統(tǒng)的安全余量是線(xiàn)性時(shí)，比較容易求解每對(duì)并聯(lián)系統(tǒng)的相關(guān)性，然而，并非都是線(xiàn)性，故要引進(jìn)等效線(xiàn)性安全余量，
考慮n個(gè)元件的并聯(lián)系統(tǒng)，并假設(shè)元件i的安全余量是線(xiàn)性的，即:
3.2結(jié)構(gòu)的剛度可靠性分析
3.3結(jié)構(gòu)系統(tǒng)疲勞可靠性分析
并聯(lián)系統(tǒng)的疲勞失效概率，
4.多失效模式可靠性分析
4.1 .1考慮強(qiáng)度隨時(shí)間變化的可靠性分析
4.1.2 強(qiáng)度隨時(shí)間變化的可靠性分析
4.2 疲勞損傷與強(qiáng)度可靠性分析
4.2.2 疲勞累積損傷下結(jié)構(gòu)的極限承載能力
對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗剪螺栓進(jìn)行循環(huán)加載時(shí)，測(cè)得其剩余強(qiáng)度的表達(dá)式為：R1=R(1-D)，D為疲勞累積損傷，D=nSe/C,其中C和等效應(yīng)力幅值Se服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布，如果認(rèn)為D>1時(shí)，結(jié)構(gòu)發(fā)破壞，那么，結(jié)構(gòu)的可靠度指標(biāo)為：
4.2.3 疲勞累積損傷下的結(jié)構(gòu)承載能力可靠性分析
對(duì)于承受反復(fù)荷載的結(jié)構(gòu)，由于結(jié)構(gòu)的抗力不斷降低，應(yīng)采用時(shí)變可靠度的方法進(jìn)行分析，如下抗力綜合了結(jié)構(gòu)抗力變化的等效抗力：
k為在確定的將結(jié)構(gòu)最大可變載荷的概率分布時(shí)，將結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期等分的時(shí)段數(shù)，Rri為疲勞累積損傷下，結(jié)構(gòu)第
i時(shí)段的抗力，結(jié)構(gòu)的疲勞損傷與結(jié)構(gòu)承受的反復(fù)載荷有關(guān)，在一定的時(shí)段內(nèi)，反復(fù)荷載出現(xiàn)的次數(shù)服從泊松分布，
如果將設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期分成k等分，在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期T時(shí)間內(nèi)，結(jié)構(gòu)的反復(fù)荷載的作用次數(shù)服從泊松分布，如果，在任意i時(shí)間段內(nèi)，結(jié)構(gòu)承受的反復(fù)載荷服從多項(xiàng)分布，根據(jù)概率論的知識(shí)，當(dāng)n趨近無(wú)窮大時(shí)，任意i時(shí)段內(nèi)的反復(fù)載荷的次數(shù)均服從正態(tài)分布，均值，方差、相關(guān)系數(shù)如下所示：那么在n的循環(huán)次數(shù)下，結(jié)構(gòu)的等效的抗力為：
由于每一小時(shí)間段內(nèi)，反復(fù)荷載循環(huán)的次數(shù)的變異性對(duì)抗力的變異性影響很小，故，可認(rèn)為每一時(shí)段內(nèi)，荷載為固定值，為1/ne,這樣上式可以簡(jiǎn)化為：
在進(jìn)行結(jié)構(gòu)可靠度計(jì)算式，可以采用，上式來(lái)計(jì)算抗力的概率分布，也可以假設(shè)抗力服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布
展開(kāi) 
螺栓抗剪的相關(guān)專(zhuān)題、標(biāo)簽、搜索
螺栓抗剪的最新內(nèi)容
4、抗剪的普通螺栓連接有哪幾種破壞形式？用什么方法可以防止？
5、可以采用鋼材的極限強(qiáng)度作為設(shè)計(jì)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值嗎?如果不可以，采用什么作為設(shè)計(jì)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值?為什么?無(wú)明顯屈服點(diǎn)的鋼材，其設(shè)計(jì)強(qiáng)度值如何確定?
6、焊腳尺寸是越大越好還是越小越好?為什么?
原因是在用有限元法計(jì)算螺栓應(yīng)力的時(shí)候，都是將螺栓簡(jiǎn)化成光桿，而光桿是沒(méi)有螺紋牙的，因此就無(wú)法計(jì)算螺栓的螺紋牙抗剪的安全系數(shù)。
一
、齒輪箱螺栓采用有限元計(jì)算結(jié)果
抗滑移的安全系數(shù)同樣無(wú)法用有限元法求取。
我們說(shuō)螺栓為什么需要五大安全系數(shù)呢？是否可以忽略掉幾個(gè)安全系數(shù)？
答案是五大安全系數(shù)缺一不可，因?yàn)槁菟捌浔粖A緊件會(huì)有五種失效形式。
由單個(gè)螺栓的計(jì)算可知，高強(qiáng)度螺栓抗拉和抗剪的設(shè)計(jì)強(qiáng)度均低于普通螺栓。其高強(qiáng)實(shí)質(zhì)是：正常工作時(shí)，節(jié)點(diǎn)不允許發(fā)生任何相對(duì)滑移，即：彈塑性變形小，節(jié)點(diǎn)剛度大。
可見(jiàn)：在給定設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)荷載的情況下，用高強(qiáng)度螺栓設(shè)計(jì)的節(jié)點(diǎn)并不一定能節(jié)省螺栓使用數(shù)量，但是其變形小，剛度大，安全儲(chǔ)備高。適合用主梁，等要求節(jié)點(diǎn)剛度較大的位置，符合“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)，弱桿件”的基本抗震設(shè)計(jì)原理。
由單個(gè)螺栓的計(jì)算可知，高強(qiáng)度螺栓抗拉和抗剪的設(shè)計(jì)強(qiáng)度均低于普通螺栓。其高強(qiáng)實(shí)質(zhì)是：正常工作時(shí)，節(jié)點(diǎn)不允許發(fā)生任何相對(duì)滑移，即：彈塑性變形小，節(jié)點(diǎn)剛度大。
可見(jiàn)：在給定設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)荷載的情況下，用高強(qiáng)度螺栓設(shè)計(jì)的節(jié)點(diǎn)并不一定能節(jié)省螺栓使用數(shù)量，但是其變形小，剛度大，安全儲(chǔ)備高。適合用主梁，等要求節(jié)點(diǎn)剛度較大的位置，符合“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)，弱桿件”的基本抗震設(shè)計(jì)原理。
由單個(gè)螺栓的計(jì)算可知，高強(qiáng)度螺栓抗拉和抗剪的設(shè)計(jì)強(qiáng)度均低于普通螺栓。其高強(qiáng)實(shí)質(zhì)是：正常工作時(shí)，節(jié)點(diǎn)不允許發(fā)生任何相對(duì)滑移，即：彈塑性變形小，節(jié)點(diǎn)剛度大。
可見(jiàn)：在給定設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)荷載的情況下，用高強(qiáng)度螺栓設(shè)計(jì)的節(jié)點(diǎn)并不一定能節(jié)省螺栓使用數(shù)量，但是其變形小，剛度大，安全儲(chǔ)備高。適合用主梁，等要求節(jié)點(diǎn)剛度較大的位置，符合“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)，弱桿件”的基本抗震設(shè)計(jì)原理。
例：標(biāo)記AN320D6
表示為：2024鋁合金制與AN26軸銷(xiāo)螺栓配合使用的抗剪型六角槽形扁螺母。
（3）AN315
名稱(chēng)： 普通螺帽
應(yīng)用：用于受大拉力的部位。它的缺點(diǎn)是必須再用一個(gè)防松螺帽或一個(gè)彈性墊圈來(lái)保證其緊固性。
材料：與AN310螺帽的相同。
螺紋：有右旋螺紋和左旋螺紋兩種。
由單個(gè)螺栓的計(jì)算可知，高強(qiáng)度螺栓抗拉和抗剪的設(shè)計(jì)強(qiáng)度均低于普通螺栓。其高強(qiáng)實(shí)質(zhì)是：正常工作時(shí)，節(jié)點(diǎn)不允許發(fā)生任何相對(duì)滑移，即：彈塑性變形小，節(jié)點(diǎn)剛度大。
可見(jiàn)：在給定設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)荷載的情況下，用高強(qiáng)度螺栓設(shè)計(jì)的節(jié)點(diǎn)并不一定能節(jié)省螺栓使用數(shù)量，但是其變形小，剛度大，安全儲(chǔ)備高。適合用主梁，等要求節(jié)點(diǎn)剛度較大的位置，符合“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)，弱桿件”的基本抗震設(shè)計(jì)原理。
項(xiàng)目難點(diǎn)：
1、模型快速建模；
2、長(zhǎng)圓孔螺栓接觸設(shè)置；
3、螺栓先滑移后抗剪；
4、后處理分析。
若有興趣，可加我QQ2170453510。
高強(qiáng)度螺栓在抗剪設(shè)計(jì)上根據(jù)設(shè)計(jì)要求分為：高強(qiáng)度螺栓承壓型和高強(qiáng)度螺栓摩擦型。
摩擦型的承載能力取決于傳力摩擦面的抗滑移系數(shù)和摩擦面數(shù)量，噴砂（丸）后生赤銹的摩擦系數(shù)最高，但從實(shí)際操作來(lái)看受施工水平影響很大，很多監(jiān)理單位都提出能否降低標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確保工程質(zhì)量。
承壓型的承載能力取決于螺栓抗剪能力和栓桿承壓能力的最小值。
2 高強(qiáng)螺栓連接有限元模型的建立
主要目的是通過(guò)ANSYS的3D實(shí)體建模，分析高強(qiáng)度螺栓抗拉在高溫下的工作性能以及溫度對(duì)高強(qiáng)度螺栓抗拉和抗剪的極限承載力的影響。建模過(guò)程中利用ANSYS的Pre－tension功能，施加高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力，利用接觸單元來(lái)考慮螺栓和孔壁的接觸與分開(kāi)的情況以及連接板之間的摩擦作用。
