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9.連接計算9、1.緊固件連接9 1 1，本條規(guī)定了鋁合金結(jié)構(gòu)普通螺栓和鉚釘連接的計算方法 1,關(guān)于普通螺栓或鉚釘受剪連接的計算。歐規(guī)和英規(guī)的計算公式均可轉(zhuǎn)化為同鋼規(guī)相同的形式，即分別計算緊固件的受剪承載力和連接構(gòu)件的承壓承載力。并取其較小值作為受剪連接的承載力設(shè)計值、鋼規(guī)中規(guī)定的單個螺栓抗剪強(qiáng)度設(shè)計值是由實驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計得出的、未區(qū)分受剪面是在栓桿部位還是在螺紋部位、而本規(guī)范條文中單個螺栓抗剪強(qiáng)度設(shè)計值是參照國外鋁合金結(jié)構(gòu)規(guī)范并比較強(qiáng)度設(shè)計值與材料機(jī)械性能值的相關(guān)關(guān)系式得出的、因此在計算公式中必須區(qū)分不同受剪部位剪切面積不同的影響.歐規(guī)中,連接構(gòu)件承壓承載力計算公式中考慮了緊固件端距與孔洞直徑比值,中距與孔洞直徑比值.緊固件抗拉強(qiáng)度與連接構(gòu)件抗拉強(qiáng)度比值等參數(shù)的影響，計算公式較為復(fù)雜.如將歐規(guī)中規(guī)定的最小端距2d0,常用中距2、5d0代入、則計算得到的連接構(gòu)件承壓強(qiáng)度設(shè)計值為連接材料抗拉強(qiáng)度的1,16倍 基本相當(dāng)并略高于鋼規(guī)的規(guī)定，鋼規(guī)的構(gòu)件承壓強(qiáng)度設(shè)計值是根據(jù)受拉構(gòu)件且端距為2d0得到的試驗統(tǒng)計值、因此可從簡仍采用鋼規(guī)的公式形式.不再考慮以上參數(shù)的影響 并規(guī)定2d0為允許端距的最小值 英規(guī)關(guān)于承壓承載力的計算不僅要驗算連接構(gòu)件的承壓強(qiáng)度、還要求驗算緊固件的承壓強(qiáng)度 按照該公式對本次規(guī)范中所規(guī)定的幾種緊固件材料進(jìn)行驗算 由于緊同件的抗拉強(qiáng)度一般均大于鋁合金連接構(gòu)件的抗拉強(qiáng)度。因此不會發(fā)生緊固件先于構(gòu)件被擠壓壞的現(xiàn)象。故此。本規(guī)范計算公式中也不考慮驗算緊固件承壓強(qiáng)度.綜上所述.受剪連接的計算公式、采用鋼規(guī)的形式，可保證滿足歐規(guī) 英規(guī)相應(yīng)規(guī)定的安全性要求，2,見條文說明第4，3、5條第3款。此處單獨列出以強(qiáng)調(diào)其重要性、3.關(guān)于普通螺栓桿軸方向受拉連接的計算 歐規(guī)明確要求在設(shè)計中應(yīng)考慮因撬力作用引起的附加力的影響.即應(yīng)采用適當(dāng)?shù)姆椒ǚ治鲇嬎闱肆Φ拇笮?在鋼規(guī)中,不要求計算撬力.而僅將螺栓的抗拉強(qiáng)度設(shè)計值降低20.這相當(dāng)于考慮了25，的撬力 這樣雖然簡化了設(shè)計計算、但在某些情況下撬力與節(jié)點承受的軸向拉力的比值很可能會超過25 在設(shè)計中不考慮撬力作用是不安全的,因此作出本條規(guī)定,同時考慮到缺乏充分的理論和實驗研究,為保證結(jié)構(gòu)的安全.螺栓抗拉強(qiáng)度設(shè)計值仍按降低20。取值.撬力作用是否顯著，主要與連接板抗彎剛度和螺栓桿軸向抗拉剛度的比值有關(guān) 該比值越小 則撬力引起的不利影響越大，此外.撬力大小還與受拉型連接節(jié)點的形式，螺栓數(shù)目和位置等因素有關(guān).對于如圖17所示的雙T形軸心受拉連接.給出其極限承載力的計算公式、以供參考 圖17中所示的由4個螺栓連接的雙T形節(jié)點、在軸心拉力、P、的作用下。隨T形構(gòu)件翼緣板抗彎剛度和螺栓桿軸抗拉剛度比值的不同?？赡軙l(fā)生3種不同的破壞模式、見圖18、圖18中黑色圓點代表翼緣出現(xiàn)塑性鉸的位置,下面所示為翼緣板的彎矩圖.破壞模式1，T形構(gòu)件螺栓孔洞處及T形構(gòu)件腹板與翼緣交接處產(chǎn)生塑性鉸破壞 極限承載力為、P1。4Mp。a1、其中。Mp，0、25Bt2f為T形構(gòu)件翼緣板的塑性抵抗彎矩.f.為翼緣材料的抗彎強(qiáng)度設(shè)計值。其余符號參見圖17。破壞模式2。T形構(gòu)件腹板與翼緣交接處產(chǎn)生塑性鉸，同時螺栓被拉斷,極限承載力為 其中，c。1,25a1.為全部螺栓的受拉承載力 破壞模式3，螺栓被拉斷。極限承載力為.連接節(jié)點的承載力應(yīng)取P1 P2和P3的最小值、當(dāng)T形構(gòu)件的翼緣板較薄時。節(jié)點容易發(fā)生模式1的破壞.撬力.Q。是非常顯著的，上述公式來源于,歐洲鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范 EC3 并經(jīng)在同濟(jì)大學(xué)完成的鋁合金雙T形受拉節(jié)點試驗研究.證明同樣適用于鋁合金結(jié)構(gòu)的計算.對于其他類型的受拉型螺栓連接.在設(shè)計中應(yīng)結(jié)合實際情況采用適當(dāng)?shù)姆椒ǚ治鲇嬎闱肆Φ拇笮?圖17、雙T型受拉連接圖18。雙T形受拉連接的破壞模式 4 關(guān)于普通螺栓沿桿軸方向受拉連接的計算 歐規(guī)中除規(guī)定應(yīng)驗算螺栓的抗拉承載力外,還提出應(yīng)驗算螺栓頭及螺母下構(gòu)件的抗沖切承載力.并將二者中的較小值作為受拉螺栓連接的承載力設(shè)計值，英規(guī)中不考慮構(gòu)件抗沖切承載力的驗算，美規(guī)也無此項要求。對鋁合金結(jié)構(gòu)而言。當(dāng)所采用螺栓材料的抗拉強(qiáng)度超出鋁合金連接構(gòu)件的名義屈服強(qiáng)度較多時，如螺栓桿中的拉應(yīng)力較大，螺栓頭或螺母對連接構(gòu)件的壓緊應(yīng)力有可能引起構(gòu)件表面損傷進(jìn)而使構(gòu)件發(fā)生沖切破壞.因此,考慮構(gòu)件抗沖切的驗算是必要的,參考?xì)W規(guī)公式，螺栓頭及螺母下構(gòu)件抗沖切承載力為.其中為抗力分項系數(shù).由于構(gòu)件抗沖切實質(zhì)上是驗算構(gòu)件的抗剪強(qiáng)度、故經(jīng)變換后提出式，9 1,1 7。式中0。8來源于的取整值。5。關(guān)于同時承受剪力和桿軸方向拉力的普通螺栓計算，英規(guī)為圓形相關(guān)公式。同鋼規(guī)一致 歐規(guī)為直線相關(guān)公式.本規(guī)范依據(jù)英規(guī)的設(shè)計形式。這樣也可同鋼規(guī)保持一致、同時應(yīng)驗算滿足連接構(gòu)件的承壓承載力設(shè)計值和螺栓頭及螺母下構(gòu)件抗沖切承載力設(shè)計值，9、1、2,本條規(guī)定了鋁合金結(jié)構(gòu)高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接的計算方法，1,設(shè)計公式采用與鋼規(guī)相同的形式 表9，1。2中一個高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力取值來源于鋼規(guī)的相應(yīng)規(guī)定 該預(yù)拉力值略小于歐規(guī)及英規(guī)中規(guī)定的預(yù)拉力值。經(jīng)公式變換,該設(shè)計公式滿足歐規(guī)及英規(guī)的安全度要求 式 9 1、2，1,中的系數(shù)0 8是考慮了抗力分項系數(shù)1 25得到的。2 關(guān)于鋁合金結(jié)構(gòu)高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接的抗滑移系數(shù)取值。歐規(guī)僅規(guī)定了 未作表面保護(hù)的標(biāo)準(zhǔn)輕度噴砂處理摩擦面、的抗滑移系數(shù)值、該值與連接板的總厚度有關(guān)、具體數(shù)值見表15，采用表中數(shù)值時,摩擦面的表面處理應(yīng)符合ISO。468，1302、N10a的規(guī)定。對于采用其他的表面處理方法.歐規(guī)規(guī)定均應(yīng)通過標(biāo)準(zhǔn)試件試驗得出抗滑移系數(shù)值,表15，鋁合金摩擦面抗滑移系數(shù)，N10a標(biāo)準(zhǔn)輕度噴砂處理。英規(guī)僅規(guī)定了符合英國標(biāo)準(zhǔn)BS,2451規(guī)定要求的.噴鋁砂處理摩擦面、的抗滑移系數(shù)值 對于其他的表面處理方法.規(guī)定均應(yīng)通過標(biāo)準(zhǔn)試件試驗得出抗滑移系數(shù)值。美規(guī)中只允許使用普通螺栓、對采用有預(yù)拉力的高強(qiáng)度螺栓未作相應(yīng)規(guī)定,日本，鋁合金建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范，2002年，規(guī)定、當(dāng)摩擦面的表面處理符合日本鋁合金建筑結(jié)構(gòu)協(xié)議會制定的 鋁合金建筑結(jié)構(gòu)制作要領(lǐng)、的要求.并且板厚在螺栓直徑的1。4以上時，抗滑移系數(shù)可取0，45，對于單面摩擦的連接、板厚在螺栓直徑的1，4以上1、2以下時。抗滑移系數(shù)取0.3，此處的板厚指上下兩壓板厚度之和與中間板的厚度中的較小值,無表面處理以及采用其他表面處理方法時，單面摩擦.雙面摩擦的抗滑移系數(shù)都取0 15，由于鋁合金材料種類繁多、已有的試驗數(shù)據(jù)表明不同材料在同一種摩擦面處理條件下其抗滑移系數(shù)和摩擦抗力是有差別的，因此，摩擦連接時不論其處理方法如何,事先進(jìn)行摩擦抗力試驗 確保設(shè)計的安全度是一條基本原則。因缺乏充足的試驗數(shù)據(jù)和統(tǒng)計資料。對鋁合金構(gòu)件的表面處理方法也缺少相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)，國外規(guī)范中的摩擦面處理方法在實際應(yīng)用中也很難具體實施，故對高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接的抗滑移系數(shù) 本規(guī)范未作出具體規(guī)定。如需采用應(yīng)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)試件的試驗測定結(jié)果確定.9，1，3 本條規(guī)定了鋁合金結(jié)構(gòu)高強(qiáng)度螺栓承壓型連接的計算方法，設(shè)計公式采用同鋼規(guī)相同的形式。同普通螺栓相同、也要求驗算螺栓頭及螺母下構(gòu)件抗沖切承載力設(shè)計值,9 1。4、當(dāng)構(gòu)件的節(jié)點處或拼接接頭的一端 螺栓或鉚釘?shù)倪B接長度l1過大時、螺栓或鉚釘?shù)氖芰懿痪鶆?端部的螺栓或鉚釘受力最大，往往首先破壞，并將依次向內(nèi)逐個破壞,因此對長連接的抗剪承載力應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)折減.關(guān)于折減系數(shù)的規(guī)定，歐規(guī)為且0、75。βLf。1,0、長連接的折減區(qū)段為15d 65d。該公式來源于、歐洲鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范、EC3，同鋼規(guī)公式相比,稍偏于不安全,因此,本條款參照鋼規(guī)公式制定，應(yīng)注意本條規(guī)定不適用于沿連接的長度方向受力均勻的情況，如粱翼緣同腹板的緊固件連接、9，1 5、關(guān)于借助填板或其他中間板件的緊固件連接 當(dāng)填板較厚時、應(yīng)考慮連接的抗剪承載力折減、本條款參照歐規(guī)公式制定，9 1。6,單面連接會引起荷載的偏心，使緊固件除受剪力之外還受到拉力的作用.因此明確規(guī)定不得采用鉚釘連接形式。且對螺栓連接應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)目辜舫休d力折減.螺栓數(shù)目按計算增加10 的規(guī)定參考了鋼規(guī)相應(yīng)條款,9、1 7。當(dāng)緊固件的夾緊厚度過大時,由于緊固件彎曲變形引起的抗剪承載力折減不應(yīng)被忽視，英規(guī)明確規(guī)定。鉚釘連接的鉚合總厚度不得超過鉚釘孔徑的5倍.鋼規(guī)對鉚合總厚度超過鉚釘孔徑5倍時 規(guī)定應(yīng)按計算適當(dāng)增加鉚釘?shù)臄?shù)目,且鉚合總厚度不得超過鉚釘孔徑的7倍.美規(guī)規(guī)定的夾緊厚度過大時的強(qiáng)度折算不僅適用于鉚釘連接 也適用于螺栓連接、規(guī)定當(dāng)緊固件的夾緊厚度超過鉚釘孔徑或螺栓直徑的4、5倍時,緊固件的抗剪承載力應(yīng)當(dāng)乘以折減系數(shù).其中，G。為緊固件的夾緊厚度,d為鉚釘孔徑或螺栓直徑,并規(guī)定一般情況下夾緊厚度不應(yīng)超過6d，