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螺栓节点设计专题汇总(视频加文字总结),认识钢结构螺栓的设计方法

转自:钢结构设计-公众号


螺栓连接是钢结构节点计算中非常重要的一个节点计算,与焊接计算平分秋色,本次对之前大讲堂发布过的七集视频内容汇总如下(点击即可观看),适合有一定设计基础,立志学习了解结构设计规范,不盲从于软件计算结果的设计师学习!

第一集

本期大讲堂介绍螺栓连接的基础知识。涉及内容有螺栓的分类、孔径、性能等级、三个计算参数、间距构造(三个出发点),属于螺栓系列中最基本的知识。通过这些内容,你会对规范中的构造规定,有一个定性的认识,比如螺杆直径d、有效直径de、孔径do的公式应用,端距和栓距的区别等。

对于初次接触转自:钢结构设计-公众号的人员,很有必要了解这些知识。螺栓连接可以说占据钢结构连接的半壁江山,其抗震性能更是优于焊接,希望通过这一系列课程的学习,设计师可以进一步深入到转自:钢结构设计-公众号手册,将螺栓连接计算的问题详细阅读,这样,可以帮助设计师更快更准的判断软件计算的结果。

第二集

本期大讲堂介绍抗剪螺栓的受力机理和五种破坏模式以及解纽扣现象。其中,传力机理是理解公式的关键,因为不论是高强螺栓还是普通螺栓,摩擦先行是一个客观事实,区别在于高强螺栓有预应力的加持。

五种破坏模式明白哪些是计算控制,哪些是构造控制,这样设计的时候更加游刃有余。

解纽扣现象杜绝的方法就是限制螺栓的计算长度,这也是规范限值L的原因所在。

总体来说,螺栓计算公式的准确理解取决于对螺栓受力机理的理解。这也是正确理解条文的关键所在。

第三集

本期大讲堂介绍介绍了普通螺栓抗拉的传力机理、拉剪受力下的综合公式。

抗拉螺栓的连接中,外力趋向于将被连接构件拉开,这时候螺栓受拉(钢规公式11.4.1-5),直至螺栓杆被拉断。

一般需要借助附件角钢才能实现抗拉连接,需要留意的是,螺栓抗拉连接中的撬力影响。受拉后,垂直于拉力作用方向的角钢肢发生较大的变形,并起杠杆作用,在外侧端部产生撬力Q

规范解决普通螺栓抗拉连接的撬力的方法是通过降低它的抗拉强度设计值的方法近似考虑,大约打了八折。(C级普通螺栓抗拉强度设计值170MPa,Q235抗拉强度设计值215MPa,170/215大约0.8.)

明白了抗拉机理,实际工程中需要从概念上进行加强,来考虑撬力的影响,比如加加劲肋。

第四集

本期大讲堂介绍介绍了高强度螺栓连接性能—抗剪。

无论普通螺栓还是高强螺栓,受剪传力都是摩擦力先抗,摩擦力不行杆身来。

区别在于普通螺栓摩擦力先天不足,只有杆身硬抗(杆身和孔壁承压一起控制);

而高强螺栓有预拉力P的加持,所以摩擦力占很大比重,细一点说,摩擦型纯粹只考虑P的抵抗(不允许进入杆身和孔壁承压的阶段);

而承压型在P崩溃之后继续让杆身(材料比普通螺栓强)奔赴一线来抵抗(以螺栓或钢板破坏为承载力极限状态)。

最后提醒大家,传力机理是理解公式的基石!

第五集

本期大讲堂介绍介绍了高强度螺栓连接性能—抗拉。

高强螺栓无论是摩擦型还是承压型,规范规定的两个公式推导结果没有区别。

通俗一点说就是:此版钢结构标准,在高强螺栓抗拉连接计算的时候,无论是摩擦型还是承压型,都可以按摩擦型的公式11.4.2-2进行计算(这个公式对设计师应用太简单了,口算的级别);

以承压型M168.8级)为例, 0.8×80=64Kn156.7×400=62.68Kn,误差不到百分之二。

关于螺栓的抗拉和抗剪都此为止就结束了,其实再回头看钢标的公式,公式本身没有什么难度,关键是要理解公式的由来,这样,在实际使用的时候,才能做到心中有数。

第六集

本期大讲堂介绍介绍了螺栓群连接设计。

前面用五次课的时间介绍了螺栓的基本知识和规范的相关公式的由来。

实际项目中螺栓一般不是单独出现的,都是以群的形式出现的,那么问题来了,这些群的受力特性是是什么?拉压弯剪扭如何进行分析设计,本期讲堂结合转自:钢结构设计-公众号手册的内容进行汇总介绍,致力于细致了解节点设计的人而言,非常有必要认真进行学习。

从螺栓群设计的原则到五步设计方法,对结构设计师而言,最好结合具体的实例进行手算,这样可以更好的理解螺栓群的设计。

第七集

本期大讲堂介绍介绍了螺栓节点软件操作及绘图。

对新手而言,钢结构的节点设计及绘图是比较难上手的,前面六集重在对规范中螺栓相关公式的理解,本集则重在工程应用。

由于实际项目中焊接和螺栓连接经常是组合应用的,因此,本集以铰接连接为例,进行螺栓连接的设计,从整体模型中读取最不利的剪力,再到PKPM工具箱中进行节点计算,再到探索者中进行节点图纸的绘制,一气呵成!

需要注意的是,有部分设计师追求纯手工绘制,认真程度毋庸置疑,但是有效结合部分工具箱,进行刷新操作,则更加可以提高绘图效率!比如本图中的铰接节点,如果结合刷新操作,完全可以事半功倍,达到单位的绘图标准!

螺栓条文的研读告一段落了,本系列专题也只是抛砖引玉,节点设计的另一个半壁江山——焊缝连接,拭目以待!

同时,第六集中螺栓群的各种受力情形,最好结合节点手册进行细致阅读!



往期螺栓相关文章:

钢结构常识–螺栓连接

【钢结构课程】3.6 钢结构螺栓的种类与构造

【钢结构课程】3.7 普通螺栓的受力性能和连接计算

【钢结构课程】3.8 高强螺栓的受力性能和连接计算

【钢结构课程】3.9 钢结构柱脚节点构造及计算

【钢构知识】钢结构常见的几种【梁柱刚性连形式】

【行业知识】常用的几种钢结构构件的拼接(值得收藏)


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