门式刚架计算原理和设计实例之七VIP免费

第七章连接和密封材料钢结构相对于钢筋混凝土结构的最大优势是施工工期较短，这意味着能节约大笔施工费用，缩短工期，提前投入生产，早日收回投资。钢结构施工之所以快是因为绝大部分结构构件都是在工厂预制，再在施工现场通过高强螺栓、镀锌螺栓或自攻螺丝等连接件拼装而成。随着钢结构的发展，对工厂的预制水平和施工速度都提出了更高的要求。相应地，连接件技术也不能滞后于钢结构的发展，这就对连接件提出了新的要求。本章主要介绍螺栓、锚栓、自攻螺丝等连接件以及钢结构中常用的密封材料。第一节螺栓螺栓连接是轻钢结构现场连接的主要方式。与现场焊接的连接方式比较，螺栓连接具有施工速度快，不受施工条件、施工天气的限制等优点，且容易保证施工质量。但螺栓连接也会增加工厂制作和安装的成本。螺栓的表示方法是采用螺栓杆强度级别,其性能等级中的小数点前的数字表示热处理后的抗拉强度,小数点及其以后数字表示其屈强比。例如，材料性能等级为8.8级的螺栓，其抗拉强度不小于800N/mm2，屈强比为0.8。螺栓分为普通螺栓和高强螺栓两种。一、普通螺栓普通螺栓一般采用符合现行国家标准《碳素结构钢》的Q235-A级钢制作。常用的螺栓直径有12mm、14mm、16mm、18mm、20mm。普通螺栓分为A级螺栓和B级、C级螺栓。按材料性能等级可分为4.6级、4.8级、5.6级和8.8级。C级螺栓表面不经特别加工，螺栓孔的直径一般比螺栓杆直径大1.5～2.0mm。由于螺栓杆与孔之间存在较大的空隙，当传递剪力时，连接变形较大，故工作性能较差，只宜用于不直接承受动力荷载的次要连接，或安装时的临时固定和可拆卸结构的连接等。A级、B级螺栓螺杆直径与螺栓孔直径相同，对成孔质量要求较高，因此一般钢结构中很少采用，主要用于机械设备。二、高强螺栓高强螺栓一般采用45号钢、40Cr、40B或20MnTiB等钢制作，并须满足现行国家标准的相关规定。当前使用的高强螺栓等级和材料见下表（表7-1）。表7-1高强螺栓的等级和材料选用表螺栓种类螺栓等级螺栓材料螺母垫圈适用规格，mm扭剪型10.9s20MnTiB35号钢10H45号钢HRC35~45d=16,20,(22),24大六角头型10.9s35VB45号钢35号钢15MnVTi10H45号钢35号钢HRC35~45d=12,16,20,(22),24,(27),3020MnTiBd≤2440Bd≤248.8s45号钢35号钢8H45号钢35号钢HRC35~45d≤2235号钢d≤16高强螺栓有扭剪型和大六角头型两种，这两种螺栓的性能都是可靠的，在设计中可以通用，但其抗剪受力特性却有所不同。根据受力特性，高强螺栓也可分为摩擦型高强螺栓和承压型高强螺栓。摩擦型高强螺栓通过连接板间的摩擦力来传递剪力，按板层间出现滑动作为其承载能力的极限状态。摩擦型高强螺栓适用于重要的结构和承受动力荷载的结构，以及可能出现反向内力构件的连接，其孔径比螺栓的公称直径大1.5～2.0mm。承压型高强螺栓不以连接板间出现滑动作为正常使用的极限状态，而以连接的破坏（螺栓或板件的破坏）作为其承载能力的极限状态。承压型高强螺栓的计算方法和构造要求与普通螺栓相同，可用于允许产生少量滑移的承受静荷载结构或间接承受动力荷载的构件。当允许在某一方向产生较大滑移时，可以采用长圆孔；当为圆孔时，其孔径比螺栓的公称直径大1.0～1.5mm。以上两种高强螺栓，除了在设计计算的考虑和孔径方面有所不同外，其它在材料、预拉力（见表7-2）、接触面的处理以及施工要求等方面均无差异。高强螺栓按材料性能等级可分为8.8级和10.9级两种，其中10.9级具有更高的受力性能，在钢结构连接中最为常用。高强度螺栓不宜重复使用，特别是10.9级的螺栓不得重复使用。表7-2高强度螺栓的设计预拉力P,kN螺栓的性能等级螺栓公称直径，mmM16M20M22M24M27M308.810.970100110155135190155225205290250355高强螺栓所采用的钢材，在热处理后的机械性能见表7-3。表7-3高强螺栓的性能、等级与所采用的钢号螺栓种类性能等级所采用的钢号抗拉强度σbN/mm2屈服强度σ0.2N/mm2伸长率δ5(%)断面收缩率φ(%)冲击韧性值αkJ/cm2(kgf·m/cm2)硬度不小于大六角头高强螺栓8.845号钢35号钢830～1030660124578(8)HRC24～3110.920MnTiBB4035VB1040～1240940104259(6)HRC33～39三、螺栓构造螺栓在构件上的布置和排列，应满足受...