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5、9 法蘭連接5,9、1、高聳鋼管結(jié)構(gòu)中的主要連接方式之一是法蘭連接,法蘭連接的位置。形式與結(jié)構(gòu)整體計算模式相關(guān) 與施工和維護條件相關(guān)、也與具體結(jié)構(gòu)的受力特點有關(guān)，本條對法蘭的選用作出原則規(guī)定。1，鋼管塔一般采用空間桁架的計算模式 這是因為構(gòu)件長細(xì)比較大。大于30以上即可。桿件抗彎影響較小 用空間桁架計算既簡單又準(zhǔn)確，既然是空間桁架、在節(jié)點附近出現(xiàn)鉸或半鉸就符合整體計算模式.用普通螺栓連接的法蘭盡管可以做到傳遞拉力,壓力、甚至也可以抗彎、但在受彎時法蘭板部分脫離接觸，只能做半剛接、2。按空間剛架計算的高聳結(jié)構(gòu)，其構(gòu)件的連接要求剛接。剛接的必要條件是有足夠的抗彎強度和連續(xù)抗彎剛度.所以要用高強螺栓連接,對法蘭施加預(yù)壓力、使法蘭板在受力過程中不開縫 抗彎剛度就連續(xù)了?？臻g桁架的桿件若很長、中間要加法蘭連接.原則上也要剛接,否則相當(dāng)于在一根壓桿中間加一個半鉸、其整體穩(wěn)定承載力就會降低、鋼管結(jié)構(gòu)桿件中段一般為離節(jié)點3倍直徑以上 3、有加勁法蘭受力合理.用鋼較省.設(shè)計也相對靈活。所以用于非標(biāo)準(zhǔn)管結(jié)構(gòu)連接成大型,重復(fù)性低的管結(jié)構(gòu)連接較好，但其焊縫多是缺點。耗用勞動力也多.4、無加勁法蘭焊縫少，耗用勞動力少，用于標(biāo)準(zhǔn)化鋼結(jié)構(gòu)或重復(fù)率高的鋼結(jié)構(gòu)連接，模具成本降低，有一定成本優(yōu)勢、但其耗鋼量大，造價一般較高，5 小直徑管結(jié)構(gòu)內(nèi)部不能進(jìn)人操作,所以只能用外法蘭.大直徑管結(jié)構(gòu)。如風(fēng)塔，內(nèi)部可進(jìn)人。用內(nèi)法蘭可節(jié)省施工輔助設(shè)施、內(nèi)法蘭抗彎剛度小.但對大直徑鋼管 影響就會小一些,基礎(chǔ)與大型單管塔連接法蘭的螺栓布置要考慮螺栓埋在基礎(chǔ)混凝土中的構(gòu)造要求，中距應(yīng)加倍 所以單面法蘭強度不足.改為雙面法蘭既便于施工。設(shè)計強度又容易保證,6.一般高聳結(jié)構(gòu)的法蘭所受拉力,壓力相差不大.壓力略大于拉力 此時鋼管到法蘭板之間力的傳遞要靠焊縫,對于一些特殊的主要受壓力的高聳結(jié)構(gòu)提升支架.用鋼管端磨平頂緊傳遞壓力.結(jié)構(gòu)效率很高.7 雙層法蘭螺栓有較大的自由長度.施加預(yù)應(yīng)力準(zhǔn)確.預(yù)應(yīng)力損失小.雙層法蘭上表面螺栓操作不受加勁板影響 兩層法蘭板之間的加勁板又可以有足夠的長度布置焊縫。所以很適合于剛接柱腳、5。9。2 本條規(guī)定了剛性法蘭的計算要求，1、剛接法蘭在彎矩作用的同時可有拉力或壓力作用,對螺栓及法蘭板的不利作用是彎和拉共同作用,在本標(biāo)準(zhǔn)公式，5，9，2、1 中，不考慮受壓 剛接法蘭要求法蘭板永遠(yuǎn)處于受壓狀態(tài) 法蘭連接的剛度能保持連續(xù)。在這一前提下,變形處于彈性狀態(tài).且轉(zhuǎn)動中心軸為通過法蘭形心的中性軸。2、公式。5 9、2，2、為允許法蘭板部分進(jìn)入塑性條件下的驗算公式，法蘭實際為厚板，螺母與法蘭板上壓力分布屬局部環(huán)狀分布、但這兩種狀態(tài)的精確計算只能根據(jù)有限元法、不利于工程設(shè)計、所以一般仍采用彈性薄板理論按荷載均布計算法蘭板抗彎、最后允許局部進(jìn)入塑性 其結(jié)果與按有限元法計算總體接近，在工程上也經(jīng)長期實踐檢驗,所以采用此法 鋼管構(gòu)件所受壓力一般大于拉力。因重力作用,而壓力分布一般都直接由筒壁通過筒壁與法蘭板的內(nèi)外環(huán)焊縫直接傳給法蘭板。然后在法蘭板靠筒壁根部區(qū)域通過接觸傳遞.因法蘭板較厚,經(jīng)擴散的局部承壓足夠且受壓區(qū)?？拷ё詨毫﹄m大但法蘭板彎矩不大、一般要求法蘭板與筒壁的焊縫承載力不小于鋼管抗壓承載力,法蘭板受彎則由螺栓最大拉力控制，這種設(shè)計方法比壓力控制板厚更為經(jīng)濟。這已為有限元分析及工程實踐所證明、3,剛接法蘭抗彎按最大螺栓所在板塊計算.其加勁板與法蘭板連接焊縫受力比法蘭板與筒壁連接焊縫受力大 根據(jù)表5。9.2中分配系數(shù)α,可得到加勁板及其焊縫受力.4，剛接法蘭抗剪按高強螺栓抗剪驗算，一般不起控制作用，也無需對法蘭頂緊面做表面處理，也不要測定摩擦系數(shù)，5.9，3.本條規(guī)定了半剛接法蘭的計算，1、半剛接法蘭用高強度普通螺栓連接、通常要加與同樣高強度螺栓1、3設(shè)計預(yù)拉力相對應(yīng)的扭矩 以基本達(dá)到法蘭在荷載頻遇值作用下不開縫的要求，當(dāng)荷載繼續(xù)增大時。法蘭會開縫,法蘭繞某一轉(zhuǎn)動中心軸轉(zhuǎn)動、這對于內(nèi)法蘭和外法蘭是不同的,按有限元分析可得到兩個轉(zhuǎn)動中心軸位置及相應(yīng)的算式 2,半剛接法蘭受拉。受壓在空間桁架桿件連接中最常見，一般壓力大于拉力.所以以往按壓力對法蘭板做驗算、但有限元計算表明。壓力的傳遞直接通過法蘭板與管壁焊縫及法蘭板之間的接觸,分布范圍小且接近支座,對法蘭計算不起控制作用。因此現(xiàn)按抗拉計算法蘭板、已經(jīng)幾年工程實踐驗證、安全且節(jié)約材料，3,主要受彎曲作用指類似單管塔、懸臂桿之類壓應(yīng)力與彎曲應(yīng)力相比小一個數(shù)量級的桿件。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)編制人員對多種典型法蘭計算比較 外法蘭將受壓區(qū)轉(zhuǎn)動中心軸放在離圓心處3R、4更為合理.但考慮到原標(biāo)準(zhǔn)將受壓區(qū)形心軸定在鋼管外壁也未發(fā)生事故、故折中取鋼管內(nèi)壁切線為受壓區(qū)轉(zhuǎn)動中心軸.內(nèi)法蘭將轉(zhuǎn)動中心軸放在離圓心2R.3處更為合理,對于空間桁架桿件，理論上僅受拉力 壓力 無剪力亦無抗剪問題，若要考慮Af、85構(gòu)造剪力。則有剪力必有彎矩。有彎矩則法蘭上有壓力區(qū)、此壓力必產(chǎn)生摩擦力抗剪.對于單管塔之類主要受彎連接。彎矩產(chǎn)生的局部區(qū)域壓力產(chǎn)生的摩擦力足以抗剪。5、9,4，承壓型法蘭用于壓力產(chǎn)生的應(yīng)力大大超過其他內(nèi)力產(chǎn)生的應(yīng)力情況,所以用管端局部承壓傳遞壓力 法蘭.加勁板,焊縫與傳遞壓力無關(guān)，僅用于傳遞其他內(nèi)力.這樣設(shè)計結(jié)構(gòu)效率很高,已有成功的工程實例、一般這類法蘭的連接用摩擦型高強度螺栓、這并不是為了利用其摩擦力。而是為了結(jié)構(gòu)免除桿端的接縫變形且當(dāng)巨大作用時產(chǎn)生振動效應(yīng).所以其抗彎計算也同剛性法蘭,5.9.5.雙層法蘭一般用于剛接柱腳.柱腳剛接要達(dá)到兩個標(biāo)準(zhǔn),抗彎強度不小于柱截面，抗彎剛度保持連續(xù)。沒有突變 為達(dá)到后者要求、柱腳法蘭就不能在彎矩作用下開縫，因此.柱腳要達(dá)到剛接，錨栓要加預(yù)拉力.錨栓加預(yù)拉力之后 柱腳在使用中永久處于受壓狀態(tài)、底板不脫離基礎(chǔ)頂面.錨栓加預(yù)拉力。則要設(shè)錨固板.錨栓套管。若不設(shè)套管，則預(yù)應(yīng)力損失較大.對錨栓施加預(yù)拉力應(yīng)采用直接張拉法 若用扭矩法 錨栓處于復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)、折斷的可能性加大 而錨栓萬一折斷則很難修復(fù).直接張拉法施工錨栓處于簡單受力狀態(tài)。質(zhì)量穩(wěn)定且安全