新型外伸端板高強螺栓梁柱連接節(jié)點延性分析

工業(yè)鋼結(jié)構(gòu)高強螺栓梁柱節(jié)點設(shè)計中,需要多種施工方便、抗震性能優(yōu)良且具有較高承載力的梁柱連接節(jié)點,目前可選擇的類型很少。根據(jù)美國sac報告中四螺栓天肋(4e節(jié)點)的試驗數(shù)據(jù),用ansys軟件模擬外伸端板梁柱節(jié)點試驗加載的全過程,在此基礎(chǔ)上給出加腋型外伸端板梁柱節(jié)點的設(shè)計方法。工程實踐表明:該加腋型節(jié)點滿足石化工業(yè)的需要并有良好的經(jīng)濟效益,值得推廣應(yīng)用。

鋼框架節(jié)點設(shè)計中,梁與柱強軸方向的剛性連接通常采用端板式連接。分析了影響梁柱節(jié)點連接剛性的三個因素,包括端板厚度、柱加勁肋的設(shè)置和柱翼緣補強板設(shè)置與否。探討了外伸端板厚度的計算公式和柱加勁肋的計算方法。根據(jù)受力分析,推導(dǎo)了柱翼緣補強板厚度的公式,為工程設(shè)計提供了一些參考。

目的研究鋼結(jié)構(gòu)梁與柱之間外伸式端板連接中摩擦型高強螺栓的受力特性.方法采用考慮接觸和螺栓預(yù)拉的非線性有限單元法對不同構(gòu)造的梁柱外伸端板連接進行分析.結(jié)果得到了連接中各螺栓所受拉力與外荷載之間的關(guān)系.受壓區(qū)螺栓拉力變化不大,受拉區(qū)螺栓拉力隨著彎矩增加而增大.結(jié)論在整個加載過程中梁受拉翼緣內(nèi)、外側(cè)螺栓所受拉力相差不大.因端板變形產(chǎn)生的撬力增大螺栓受力,對于端板外伸部分未設(shè)置加勁肋和設(shè)置三角形加勁肋的連接來說,可分別按照撬力比為0.3和0.2設(shè)計螺栓.

根據(jù)h型鋼梁柱外伸端板螺栓連接節(jié)點的簡化力學(xué)模型，提出用節(jié)點尺寸來計算節(jié)點初始轉(zhuǎn)動剛度ri的計算公式，通過與試驗結(jié)果比較，驗證了初始轉(zhuǎn)動剛度ri的計算公式的正確性；并對節(jié)點的破壞形式、抗震性能及影響節(jié)點初始轉(zhuǎn)動剛度的因素進行了分析討論。

利用有限元軟件ansys分析和研究了外伸端板高強螺栓受拉連接接頭破壞的mises等效應(yīng)力云圖、端板變形、撬力分布以及螺栓拉力變化及分布。證明了撬力在端板連接中是顯著存在的;增加端板厚度及設(shè)置加勁肋能夠減小撬力影響;撬力的作用使高強螺栓拉力提高,外伸端板高強螺栓拉力的分布是以受壓翼緣為轉(zhuǎn)動中心的梯形分布。提出了考慮撬力作用的理論計算公式,算例結(jié)果表明,考慮撬力設(shè)計的計算公式較為簡單并具有較好的設(shè)計適用性。

分析了普通螺栓與高強摩擦型螺栓在梁柱抗彎連接中的計算方法,提出兩種螺栓在工程實踐中,采用普通螺栓相比高強摩擦型螺栓的優(yōu)點,避免工程設(shè)計人員不區(qū)分結(jié)構(gòu)承受荷載性質(zhì)而全部采用高強摩擦型螺栓連接,造成建筑成本提高,并提出了在何種荷載狀態(tài)下采用哪種螺栓比較合理,來保證梁柱節(jié)點設(shè)計的合理性。

利用有限元ansys對外伸式端板螺栓連接節(jié)點受力性能進行了分析,從改變端板厚度和螺栓直徑方面進行了節(jié)點受力性能研究,提出了鋼框架結(jié)構(gòu)設(shè)計節(jié)點時可按構(gòu)造形式劃分螺栓受力模型。

基于斷裂力學(xué)疲勞裂紋擴展理論,分析了摩擦型連接高強螺栓疲勞性能與連接接觸面摩擦系數(shù)和溫度的關(guān)系。建立摩擦型高強螺栓3維有限元模型,計算其在不同摩擦系數(shù)和溫度下的疲勞壽命和疲勞損傷。結(jié)果表明:摩擦型連接高強螺栓節(jié)點的疲勞壽命隨著摩擦系數(shù)的增加而降低,隨溫度的增加而降低。抗摩擦系數(shù)越大疲勞損傷越嚴(yán)重,溫度越高結(jié)構(gòu)的疲勞損傷也越大。隨摩擦系數(shù)增加,接觸面的幾何不連續(xù)程度增加,導(dǎo)致裂紋的擴展速率加快、結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)降低;隨溫度的升高,結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)降低。研究成果可為今后相關(guān)構(gòu)件的疲勞設(shè)計提供參考。

本工程高強螺栓采用扭剪型10.9級，規(guī)格：m20、m22，m24三種。 共10236套，其中主軋跨主電室2924套，磨輥間5532套，加熱爐1780 套。使用部位見下表： 序號規(guī)格使用部位備注 1m20吊車梁與自動板連接磨輥間 2m22鋼柱與連系梁連接 3m24車檔與吊車梁連接 1.高強螺栓由項目經(jīng)理部材料計劃員編制施工使用計劃經(jīng)項目經(jīng)理批 準(zhǔn)后，由物資部門采購。高強螺栓運到施工現(xiàn)場后，須放在室內(nèi)，不得 隨意開啟。高強螺栓入庫應(yīng)按包裝箱上注明的規(guī)格分類存放，工地領(lǐng)取 時，要按使用部位領(lǐng)取相應(yīng)規(guī)格和數(shù)量的螺栓，要當(dāng)天用多少套，領(lǐng)多 少套，嚴(yán)禁現(xiàn)場隨意堆放，以防扭矩系數(shù)發(fā)生變化。 2.高強螺栓進入現(xiàn)場后先檢查下列資料：質(zhì)保書、軸力復(fù)驗報告（每種 做8套）、構(gòu)件進入現(xiàn)場后檢查加工廠摩擦面抗滑移系數(shù)報告是否齊全， 現(xiàn)場應(yīng)根據(jù)加工廠提供試驗板作抗滑移復(fù)驗。 3.施

長度=連接板層總厚+緊固長度加長值+螺母公稱厚度+墊圈個數(shù)*墊 圈厚度+3*螺紋螺距 高強度螺栓就是可承受的載荷比同規(guī)格的普通螺栓要大． 普通螺栓的材料是ｑ２３５（即ａ３）制造的． 高強度螺栓的材料３５＃鋼或其它優(yōu)質(zhì)材料，制成后進行熱處理，提高 了強度． 兩者的區(qū)別是材料強度的不同． 從原材料看： 高強度螺栓采用高強度材料制造。高強螺栓的螺桿、螺帽和墊圈都由高 強鋼材制作，常用45號鋼、40硼鋼、20錳鈦硼鋼。普通螺栓常用q235 鋼制造。 從強度等級上看： 高強螺栓，使用日益廣泛。常用和兩個強度等級，其中級居多。普通螺 栓強度等級要低，一般為級、級、級和級。 從受力特點來看： 高強度螺栓施加預(yù)拉力和靠摩擦力傳遞外力。普通螺栓連接靠栓桿抗剪 和孔壁承壓來傳遞剪力，擰緊螺帽時產(chǎn)生預(yù)拉力很小，其影響可以忽略 不計，而高強螺栓除了其材料強度很高之外，還給螺栓施加很

采用考慮接觸問題的有限單元法對外伸式端板螺栓連接中普遍存在的撬力問題作分析,重點探討端板接觸面中擠壓力的大小、分布規(guī)律以及影響撬力的主要因素。結(jié)合工程應(yīng)用提出了減小撬力作用和考慮撬力影響的設(shè)計建議和方法。

論述了梁柱端板螺栓連接的意義,端板連接的形式、研究分析方法,以及國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和水平。

梁柱外伸端板連接中螺栓會因撬力作用提早發(fā)生破壞,但目前還有沒有可靠的方法來計算撬力的大小。本文應(yīng)用三維有限元法,對外伸端板連接中受拉側(cè)螺栓拉力和撬力進行了研究,給出了節(jié)點彎矩-螺栓拉力曲線、連接面受拉側(cè)撬力分布和變化規(guī)律,并對端板厚度和加勁肋厚度及形狀對螺栓撬力的影響進行了比較,比較表明設(shè)置端板加勁肋尤其是加厚、加長的加勁肋,對減小撬力更有效;并對各種螺栓拉力計算理論進行了評價。

扭剪型高強螺栓連接 1范圍 本工藝標(biāo)準(zhǔn)適用于鋼結(jié)構(gòu)安裝用扭剪型高強螺栓施工工藝。 2施工準(zhǔn)備 2.1材料及主要機具： 2.1.1螺栓、螺母、墊圈均應(yīng)附有質(zhì)量證明書，并應(yīng)符合設(shè)計要求和國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。 2.1.2高強螺栓入庫應(yīng)按規(guī)格分類存放，并防雨、防潮。遇有螺栓、螺母不配套，螺 紋損傷時，不得使用。螺栓、螺母、墊圈有銹蝕，應(yīng)抽樣檢查緊固軸力，滿足要求后方可使 用。螺栓等不得被泥土、油污粘染，保持潔凈、干燥狀態(tài)。必須按批號，同批內(nèi)配套使用， 不得混放、混用。 2.1.3主要機具：電動扭矩扳手及控制儀、手動扭矩扳手、手工扳手、鋼絲刷、工具 袋等。 2.2作業(yè)條件： 2.2.1摩擦面處理：摩擦面采用噴砂、砂輪打磨等方法進行處理，摩擦系數(shù)應(yīng)符合設(shè) 計要求（一般要求q235鋼為0.45以上，16錳鋼為0.55以上）。摩擦面木允許有殘留氧化鐵 皮，處理后的摩

扭剪型高強螺栓連接工藝標(biāo)準(zhǔn) 扭剪型高強螺栓連接工藝標(biāo)準(zhǔn)具體內(nèi)容是什么，下面下面為大 家解答。 范圍 本工藝標(biāo)準(zhǔn)適用于鋼結(jié)構(gòu)安裝用扭剪型高強螺栓施工工藝。 施工準(zhǔn)備 2.1材料及主要機具： 2.1.1螺栓、螺母、墊圈均應(yīng)附有質(zhì)量證明書，并應(yīng)符合設(shè)計要 求和國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。 2.1.2高強螺栓入庫應(yīng)按規(guī)格分類存放，并防雨、防潮。遇有螺 栓、螺母不配套，螺紋損傷時，不得使用。螺栓、螺母、墊圈有銹蝕， 應(yīng)抽樣檢查緊固軸力，滿足要求后方可使用。螺栓等不得被泥土、油 污粘染，保持潔凈、干燥狀態(tài)。必須按批號，同批內(nèi)配套使用，不得 混放、混用。 2.1.3主要機具：電動扭矩扳手及控制儀、手動扭矩扳手、手工 扳手、鋼絲刷、工具袋等。 2.2作業(yè)條件： 2.2.1摩擦面處理：摩擦面采用噴砂、砂輪打磨等方法進行處理， 摩擦系數(shù)應(yīng)符合設(shè)計要求。摩擦面木允許有殘留氧化鐵皮，處理后的 摩擦面可生成

a4監(jiān)理統(tǒng)一用表 扭剪型高強度螺栓連接工程檢驗批報驗申請表 工程名稱:漣鋼產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整技術(shù)改造軋鋼板坯庫工程（板坯庫廠房鋼結(jié)構(gòu)工程）編號 致:武漢威仕工程監(jiān)理有限公司(監(jiān)理單位) 我單位已完成了板坯庫廠房1-a—1-b～1-b—1-c列/1-1～1-6線吊車梁下翼緣水平支撐 與吊車梁、水平支撐與柱、車檔連接高強螺栓連接檢驗批工作現(xiàn)報上該工程報驗申請表,請 予以審查和驗收。 附件: 1.高強螺栓連接工程檢驗批質(zhì)量驗收記錄表1份020402 2.扭剪型高強度螺栓連接工程施工質(zhì)量檢查表1份020402 工程實體質(zhì)量經(jīng)自檢合格 承包單位(章) 項目經(jīng)理 日期 復(fù)查意見: 項目監(jiān)理機構(gòu) 總/專業(yè)監(jiān)理工程師 日期 高強螺栓連接工程檢驗批質(zhì)量驗收記錄表 gb50205-2001 (ⅱ) 020402 □□ 單位(子單位)工程名稱漣鋼產(chǎn)

b=220ef=0y1=0.15y4=0 h=300ew=50y2=0.05y5=0 h1=0a=80y3=0y6=0 螺栓個數(shù)n=8tw=8螺栓直徑d。=20螺栓孔徑=21.5 1m=4 nt1=70.50nt4=0.00 nt2=23.50nt5=0.00 nt3=0.00nt6=0.00 nt1‘=-70.50nt4‘=0.00 nt2‘=-23.50nt5’=0.00 nt3’=0.00nt6‘=0.00 0.8p=152n/n=0 nvb1=50.43kn 636.08kn nv1=29.375kn β=1.00 計算結(jié)果 nt1nv1結(jié)論1 ∑nvbi<v結(jié)論2 端板設(shè)計 √6efnt/bf=0mm 0mm

扭剪型高強螺栓連接 1范圍 本工藝標(biāo)準(zhǔn)適用于鋼結(jié)構(gòu)安裝用扭剪型高強螺栓施工工藝。 2施工準(zhǔn)備 2.1材料及主要機具： 2.1.1螺栓、螺母、墊圈均應(yīng)附有質(zhì)量證明書，并應(yīng)符合設(shè)計要求和國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。 2.1.2高強螺栓入庫應(yīng)按規(guī)格分類存放，并防雨、防潮。遇有螺栓、螺母不配套，螺紋損傷時，不得使用。螺栓、螺母、墊圈有銹蝕，應(yīng)抽樣檢查緊固軸力，滿足要求后方可使用。螺栓等不得被泥土、油污粘染，保持潔凈、干燥狀態(tài)。必須按批號，同批內(nèi)配套使用，不得混放、混用。 2.1.3主要機具：電動扭矩扳手及控制儀、手動扭矩扳手、手工扳手、鋼絲刷、工具袋等。 2.2作業(yè)條件： 2.2.1摩擦面處理：摩擦面采用噴砂、砂輪打磨等方法進行處理，摩擦系數(shù)應(yīng)符合設(shè)計要求（一般要求q235鋼為0.45以上，16錳鋼為0.

1/7 扭剪型xx螺栓連接 1.1本工藝標(biāo)準(zhǔn)適用于鋼結(jié)構(gòu)安裝用扭剪型高強螺栓施工工藝。 2.1材料及主要機具： 2.1.1螺栓、螺母、墊圈均應(yīng)附有質(zhì)量證明書，并應(yīng)符合設(shè)計要求和國家標(biāo) 準(zhǔn)的規(guī)定。 2.1.2高強螺栓入庫應(yīng)按規(guī)格分類存放，并防雨、防潮。遇有螺栓、螺母不 配套，螺紋損傷時，不得使用。螺栓、螺母、墊圈有銹蝕，應(yīng)抽樣檢查緊 固軸力， 滿足要求后方可使用。螺栓等不得被泥土、油污粘染，保持潔凈、干燥狀 態(tài)。必須 按批號，同批內(nèi)配套使用，不得混放、混用。 2.1.3主要機具：電動扭矩扳手及控制儀、手動扭矩扳手、手工扳手、鋼絲 刷、工具袋等。 2.2作業(yè)條件： 2.2.1摩擦面處理：摩擦面采用噴砂、砂輪打磨等方法進行處理，摩擦系數(shù) 應(yīng)符合設(shè)計要求（一般要求q235鋼為0.45以上，16錳鋼為0.55以上）。 摩擦面木允 許有殘留氧化鐵皮，處理后的摩擦面可生成赤銹面后安裝螺栓（

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扭剪型高強螺栓連接 1范圍 本工藝標(biāo)準(zhǔn)適用于鋼結(jié)構(gòu)安裝用扭剪型高強螺栓施工工藝。 2施工準(zhǔn)備 2.1材料及主要機具： 2.1.1螺栓、螺母、墊圈均應(yīng)附有質(zhì)量證明書，并應(yīng)符合設(shè)計要求和國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。 2.1.2高強螺栓入庫應(yīng)按規(guī)格分類存放，并防雨、防潮。遇有螺栓、螺母不配套，螺 紋損傷時，不得使用。螺栓、螺母、墊圈有銹蝕，應(yīng)抽樣檢查緊固軸力，滿足要求后方可使 用。螺栓等不得被泥土、油污粘染，保持潔凈、干燥狀態(tài)。必須按批號，同批內(nèi)配套使用， 不得混放、混用。 2.1.3主要機具：電動扭矩扳手及控制儀、手動扭矩扳手、手工扳手、鋼絲刷、工具 袋等。 2.2作業(yè)條件： 2.2.1摩擦面處理：摩擦面采用噴砂、砂輪打磨等方法進行處理，摩擦系數(shù)應(yīng)符合設(shè) 計要求（一般要求q235鋼為0.45以上，16錳鋼為0.55以上）。摩擦面木允許有殘留氧化鐵 皮，處理后的摩

根據(jù)筆者多年從事石油化工裝置的設(shè)計經(jīng)驗,重點介紹鋼結(jié)構(gòu)梁柱高強螺栓連接的特點、設(shè)計計算及連接構(gòu)造等。