李玉秋?郭興森

摘 要：鋼結(jié)構(gòu)的連接方式有多種，螺栓連接是最常用的連接方法之一。螺栓的排列形式、距離等因素會(huì)影響構(gòu)件的承載力，本文就螺栓連接最小容許距離進(jìn)行理論分析，根據(jù)螺栓受力形式，推導(dǎo)螺栓間距控制要求，驗(yàn)算規(guī)范中數(shù)據(jù)的合理性。

關(guān)鍵詞：螺栓連接；最小容許距離；構(gòu)造要求

1 中心間距

1.1 垂直內(nèi)力方向

在計(jì)算內(nèi)力值時(shí)，為了簡(jiǎn)便計(jì)算，假定螺栓承壓應(yīng)力沿螺栓直徑投影面均勻分布，故在計(jì)算中間間距的最小容許距離時(shí)，不必考慮螺栓的位置和方向（即外排、中間排、沿對(duì)角線方向）。計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖1

由表可見(jiàn)，隨板厚增加，對(duì)中距的要求增加。不同螺栓對(duì)于板厚要求不同，從高到低，依次是承壓型高強(qiáng)度螺栓、AB級(jí)螺栓、C級(jí)螺栓。綜合表中數(shù)據(jù)，對(duì)于C級(jí)和A、B級(jí)螺栓大多數(shù)據(jù)小于3，其中A、B級(jí)螺栓對(duì)于構(gòu)件強(qiáng)度為Q235、Q325，板厚為60～100mm（厚板）數(shù)據(jù)為3.13和3.04，誤差為13%、4%，在實(shí)際工程中，極少采用低強(qiáng)度厚板，故取整3合理。對(duì)于承壓型高強(qiáng)度螺栓，大部分理論數(shù)據(jù)大于3。承壓型高強(qiáng)螺栓在擰緊螺帽時(shí)施加很大的預(yù)應(yīng)力，是被連接構(gòu)件的接觸面之間產(chǎn)生很大的擠壓應(yīng)力，因而垂直于螺栓桿的方向上有很大的摩擦力，故在不等式的左邊應(yīng)該加上一個(gè)較大的摩擦力，該力的大小與預(yù)拉力的大小及連接處構(gòu)件接觸面有關(guān)，則，當(dāng)摩擦系數(shù)取構(gòu)件接觸面無(wú)處理時(shí)的0.3，Q235厚板t=60，預(yù)拉力為80kN，螺栓直徑為16mm，S≥3.08d0，故取整3也是合理的，即滿足要求。

1.2 順內(nèi)力方向

簡(jiǎn)圖如圖2，由鋼材凈截面的抗剪強(qiáng)度和螺栓承壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值相等，可得，式中為鋼材的抗剪強(qiáng)度。各級(jí)鋼結(jié)構(gòu)的值如下表3（板厚<100）

由上表可見(jiàn)，順內(nèi)力方向中間間距的要求要小于垂直于內(nèi)力方向的要求，隨板厚增加要求提高；隨鋼材強(qiáng)度的增大，間距要求減小。顯然對(duì)于C級(jí)螺栓連接，取3d0偏于保守，2.4d0即可滿足要求。當(dāng)螺栓直徑為30mm時(shí)，扳手外形寬度為70mm，此時(shí)預(yù)留20mm空間便于扳手轉(zhuǎn)動(dòng)，故取合理，且偏于安全。

2 中心至構(gòu)件邊緣距離

2.1順內(nèi)力方向（端距）

在受力的過(guò)程中，端部的鋼板不因端距太小而被剪脫，即鋼材的抗剪強(qiáng)度小于螺栓的承壓強(qiáng)度，可得如下公式：。各級(jí)鋼結(jié)構(gòu)的值如下表4（板厚<100）

從表中數(shù)據(jù)可見(jiàn)，隨板厚增加，邊距要求增加；隨鋼材強(qiáng)度增大，邊距要求減小；螺栓的選用對(duì)于邊距的要求有影響，從高到低，依次是承壓型高強(qiáng)度螺栓、A、B級(jí)螺栓、C級(jí)螺栓。表中A、B級(jí)螺栓對(duì)應(yīng)強(qiáng)度較低Q235構(gòu)件的數(shù)據(jù)大于2，但實(shí)際工程中對(duì)于精致螺栓的應(yīng)用較少，當(dāng)采用精致螺栓時(shí)可適當(dāng)加大邊距，防止端部鋼板剪脫。

2.2垂直內(nèi)力方向（邊距）

鋼材不因邊距不因邊距太小，凈截面不足而在毛截面屈服前被拉斷，可得fAy 。式中為鋼材凈截面面積，為鋼材毛截面面積，為鋼材的屈服強(qiáng)度，為鋼材的抗拉強(qiáng)度。如圖3，若只有一排螺栓

可得。

由上式可知，s與鋼材的屈強(qiáng)比有關(guān)，同時(shí)要考慮端距滿足要求。試算鋼材為Q235時(shí)，當(dāng)各組試件開(kāi)孔為12、16、20、24時(shí)，s均沒(méi)有超過(guò)。故可取合理。

由于考慮手工割邊鋼材考慮到切割尺寸誤差等不利影響，規(guī)定為。

3 結(jié)語(yǔ)

本文分別從中間間距和中心至邊緣距離進(jìn)行簡(jiǎn)單理論探討驗(yàn)證，分為垂直內(nèi)力方向和順內(nèi)力方向。多項(xiàng)分析可見(jiàn)，高強(qiáng)承壓型螺栓相對(duì)于其他種類(lèi)螺栓對(duì)于間距的要求更高。理論計(jì)算過(guò)程中采用截面受力均勻假設(shè)，結(jié)果偏于安全。

參考文獻(xiàn)

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[2]趙順波.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理[M].鄭州：鄭州大學(xué)出版社.2011.12

作者簡(jiǎn)介

李玉秋（1994-），女，漢族，湖北武漢人，單位：鄭州大學(xué)土木工程學(xué)院，研究方向：土木工程。

郭興森（1994-），男，滿族，遼寧沈陽(yáng)人 單位：鄭州大學(xué)土木工程學(xué)院，研究方向：土木工程。