3110钢结构高强度螺栓连接的设计施工及验收规范.doc
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1、中华人民共和国行业标准钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程JGJ 8291主编单位:湖北省建筑工程总公司批准部门:中华人民共和国建设部施行日期:l 9 9 2年l 1月1日 主要符号 作用和作用效应F集中荷载;M弯矩;N-轴心力;P高强度螺栓的预拉力;V-剪力。 计算指标每个高强度螺栓的受拉、受剪和承压承载力设计值; 钢材的抗拉、抗压和抗弯强度设计值;高强度螺栓的抗拉、抗剪和承压强度设计值; 正应力。 几何参数 A毛截面面积;An净截面面积; I毛截面惯性矩; J毛截面面积矩; d间距; d直径: d0-孔径; 长度; 集中荷载在腹板计算高度边缘上的假定分布长度。计算系数及其它 n高强度
2、螺栓的数目; n1所计算截面上高强度螺栓的数目; 高强度螺栓传力摩擦面数目; 高强度螺栓摩擦面的抗滑移系数; 集中荷载的增大系数。第一章 总 则 第101条 为使在钢结构工程中,高强度螺栓连接的设计、施工做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量,制定本规程。 第102条 本规程适用于工业与民用建筑钢结构工程中高强度螺栓连接的设计、施工与验收。 第103条 高强度螺栓连接的设计、施工及验收,除按本规程的规定执行外,尚应符合钢结构设计规范(GBJl7)、冷弯薄壁型钢结构技术规范)(GBJl8)及钢结构工程施工及验收规范)(GBJ205)的有关规定。 设计在特殊环境(如高温或腐蚀作用)中应用的高强
3、度螺栓连接时,尚应符合现行有关专门标准的要求。 第104条 本规程采用的高强度螺栓连接副,应分别符合钢结构用大六角头螺栓(GBl228)、钢结构用高强度大六角螺母型式与尺寸)(GBl229)、钢结梅用高强度垫圈型式与尺寸(GBl230)、钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件(GBl231)或钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副形式尺寸)(GB3632)和钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副技术条件)(GB3633)的规定。 第1,05条 在设计图、施工图中均应注明所用高强度螺栓连接副的性能等级、规格、连接型式、预拉力、摩擦面抗滑移系数以及连接后的防锈要求。当设计中选用两种或两种以上直径的高
4、强度螺栓时,还应注明所选定的需进行抗滑移系数检验的螺栓直径。 第106条 在高强度螺栓施拧、构件摩擦面处理及安装过程中,应遵守国家劳动保护和安全技术等有关规定。第二章 连接设计第一节一般规定 第211条 本规程采用以概率理论为基础的极限状态设计方法,用分项系数的设计表达式进行计算。高强度螺栓连接应按其不同类型分别考虑下列极限状态: 一、摩擦型连接 在荷载设计值下,连接件之间产生相对滑移,作为其承载能力极限状态; 二、承压型连接 在荷载设计值下,螺栓或连接件达到最大承载能力,作为其承载能力极限状态;在荷载标准值下,连接件间产生相对滑移,作为其正常使用极限状态。 第212条 高强度螺栓连接宜按构件
5、的内力设计值进行设计。必要时(如需与构件等强度连接),也可按构件的承载力设计值进行设计。 第213条 高强度螺栓承压型连接不得用于下列各种构件连接中: 直接承受动力荷载的构件连接; 承受反复荷载作用的构件连接; 冷弯薄壁型钢构件连接。 第214条 对壁厚小于4mm的冷弯薄壁型钢,其连接摩擦面处理宜只采用清除油垢或钢丝刷清除浮锈的方法。 第2,15条 在同一设计项目中,所选用的高强度螺栓直径,不宜多于两种;用于冷弯薄壁型钢连接的高强度螺栓直径,不宜大于16mm。 第216条 高强度螺栓连接的环境温度高于150时,应采取隔热的措施予以防护。摩擦型连接的环境温度为100150时,其设计承载力应降低1
6、0。第二节 摩搞型连接的计算 第2,21条 抗剪连接(承受垂直于螺栓杆轴方向内力的连接)中,一个高强度螺栓的受剪承载力设计值应按下式计算: (221)式中 系数,对普通钢结构构件09,对冷弯薄壁型钢构件=08; 传力摩擦面数;摩擦面的抗滑移系数,按表2211采用; P-高强度螺栓的预拉力按表2212采用。 值亦可由表223查得。 摩擦面抗滑移系数值 表221-1 连接处构件摩擦面 构 件 的 钢 号 的处理方法 3号钢 16Mn钢或 16Mnq钢 15MnV钢或 15MnVq钢 普 通 钢 结 构 喷砂(丸) 045 055 055喷砂(丸)后潦无机富锌漆 035 040 040喷砂(丸)后生
7、赤锈 045 055 055 钢丝刷清除浮锈或未经处理的干净轧制表面 030 035 025 冷 弯 薄 壁 型 钢 结 构 喷 砂 04 045热轧钢材轧制表面清除浮锈 03 035冷轧钢材轧制表面清除浮锈 025 镀锌表面 017注:当连接构件采用不同钢号时,值应按相应的较低值取用。每个高强度螺栓的预拉力P(kN) 表2212 螺栓性能 等 级 螺 栓 公 称 直 径 (mm) 12 16 20 22 24 27 30 88S 45 70 110 135 188 205 250 109S 100 155 190 225 290 388 第222条 螺栓杆轴方向受拉的连接中,一个高强度螺栓的
8、受拉承载力设计值N:应按下式计算: (2 22) 第223条 摩擦型连接同时承受剪切和螺栓杆轴方向的外拉力时,一个高强度螺栓的受剪承载力设计值应按下式计算: (223)式中 Nt每个高强度螺栓在其杆轴方向的外拉力,其值不得大于08P。 无外拉力时,连接普通钢结构构件的每个高强度螺栓,在一个摩擦面上的受剪承载力设计值可由表223中查得。摩擦型连接中每个高强度螺栓一个摩擦面上的受剪承载力(kN) 表223序号螺栓的性能等 级螺栓公称 直 径(mm)预拉力(kN)摩擦面抗滑移系数9O25035O40045O551M1245101214171620182222272M16701575220525202
9、83539653M8011024753465295044555445488SM22135303742524860546766825M241 55348748825580627776726M272054612645773808802101477M3025056257875900010125128758M1255123717321980222727229M161002250315O36004050495OlOM201553487488255806277767211109SM221904275598568407695940512M242255062708781OO91121113713M272906
10、6259135104401174514314M3035579871118212780143771 7572注:1当用于冷弯薄壁型钢结构连接时,表中值应乘以089予以降低。 2当高强度螺栓连接同时承受剪切和螺栓杆柚方向的外拉力时,其抗剪承载力设计值应按表中数值乘以予以降低。 第224条 在轴向受力构件采用高强度螺栓摩擦型连接处,构件强度应按下式计算:(2241) (2242)式中 N轴向拉力或轴心压力; N折算轴力,对普通钢结构构件为:; 对冷弯薄壁型钢结构构件为:; 构件净截面面积; A构件毛截面面积; n1所计算截面(连接最外列螺栓处)上高强度螺栓数; n在节点或拼接处,构件一端连接的高强度
11、螺栓数; 构件钢材抗拉或抗压强度设计值。 第225条 抗剪摩擦型连接在动力荷载重复作用下,可不进行疲劳计算;但其连接处的主体金属,应按钢结构设计规范(GBJ17)中有关规定进行疲劳计算。第三节 承压型连接的计算 第231条 高强度螺栓的承压型连接,应按表2212中数值施加预拉力设计值P,其连接处摩擦面的处理方法与摩擦型连接要求相同。 第232条 在受剪承压型连接中,每个高强度螺栓的承载力,应取受剪和承压承载力设计值的较小者;同时尚应按第235条控制受剪承载力的取值: 受剪承载力设计值 (2321) 承压承载力设计值 (2322)式中受剪面数; 螺栓公称直径;在式(2321)中,当剪切面在螺纹处
12、时,应用螺纹有效直径de代替d,但应尽量避免螺纹深入到剪切面; 在同一受力方向的承压构件的较小总厚度; 螺栓的抗剪和母材承压强度设计值,应按表232中采用。承压型连接的强度设计值(kNcm2) 表232螺栓性能等级 构 件 钢 材 名 称 88S109S3号 钢16Mn钢或16Mnq钢 钢材厚度(mm)15MnV钢或 16MnVq钢 钢材厚度(mm) 16 1725 2636 16 1725 2636 抗剪 250 310 承压 465 64O 615 590 665 64O 615 第233条 承压型连接承受螺栓杆轴方向的外拉力时,每个高强度螺栓的受拉承载力设计值所应按式(222)计算。 第
13、234条 承压型连接同时承受剪切和螺栓杆轴方向的外拉力时,每个高强度螺栓所承受的外力应满足式(2341)和(2342)的要求。 (2341) (2342)式中 Nv,Nt-每个高强度螺栓所承受的剪力和拉力; 、每个高强度螺栓的受剪、受拉和承压承载力设计值。 第235条 在承受剪切或同时承受剪切和螺栓杆轴方向拉力的承压型连接中,高强度螺栓的受剪承载力设计值不得大于按摩擦型连接计算的13倍。 第236条 轴心受力构件采用高强度螺栓承压型连接处,构件强度,应按下式计算:(236)第四节 接头设计 第241条 在同一接头同一受力部位上,不得采用高强度螺栓摩擦型连接与承压型连接混用的连接,亦不得采用高强
14、度螺栓与普通螺栓混用的连接。在改建、扩建或加固工程中以静载为主的结构,其同一接头同一受力部位上,允许采用高强度螺栓摩擦型连接与侧角焊缝或铆钉的混用连接。并考虑其共同工作。 在同一接头中,允许按不同受力部位分别采用不同性质连接所组成的并用连接(如梁柱刚节点中,梁翼缘与柱焊接,梁腹板与柱高强螺栓连接)并考虑其共同工作。 第242条 在不同板厚的连接处,应设置垫板,垫板两面均应作与母材相同的表面处理。当板厚差小于或等于3mm时,可参照表343所列方法处理。 第243条 在下列情况的连接中,高强度螺栓的数目应予以增加: 一、一个构件借助垫板或其它中间板件与另一构件连接的承压高强度螺栓数,应按计算增加1
15、0; 二、搭接或用拼接板的单面连接的承压高强度蠕栓数,应按计算增加10: 三、在构件的端部连接中,当利用短角钢连接型钢(角钢或槽钢)的外伸肢以缩短连接长度时,在短角钢两肢中的一肢上,所用的高强度螺栓数,应按计算增加50。 第244条 组合I字梁翼缘采用高强度螺栓连接时(图244),宜采用高强度螺栓摩擦型连接,并按下列公式计算: 一、翼缘板与翼缘角钢连接的高强度螺栓: (244-1)式中 S1冀缘板毛截面对梁中和轴的面积矩; d翼缘上高强度螺栓间距; n在间距。范围内的高强度螺栓数; V梁计算截面上的剪力; I梁的毛截面惯性矩。 二、翼缘与腹板连接的高强度螺栓: (2442)式中 F集中荷载值(
16、对动力荷载应考虑动力系数); 系数,对重级工作制吊车梁135,其它梁10; 集中荷载在腹板计算高度边缘上的假定分布长度,可按下式计算a1+2hy 集中荷载沿梁跨度方向的支承长度,对吊车梁可取为50mm; -自吊车梁轨顶或其它梁顶面至腹板与翼缘连接栓孔中心的距离(当双排孔时为下孔); 系数,当荷载作用于上翼缘且梁的腹板刨平顶紧上翼缘时,=04;其它情况10; 翼缘毛截面(包括翼缘板、翼缘角钢和腋板)对梁中和轴的面积矩。 图244 组合I字梁翼缘连接示意图第245条 T型受拉连接接头(图245),应采用刚性较大的端板,如加厚端板或设置加劲板。一、弯矩作用下,受拉边端高强度螺栓承受杆轴方向的最大拉力
17、按下式计算:(2461)式中 螺栓群中和轴至最大拉力螺栓的距离; 每列第个螺栓至螺栓群中和轴的距离, 螺栓列数。 由公式(2461)算得的螺栓最大拉力不得超过08P。 二、普通钢结构构件端板接头的受剪承载力按下式计算:(2462)式中 n接头螺栓总数; Nt受拉区各螺栓听承受批力之和,即 第247条 承受轴向力、弯矩、剪力共同作用的拼接接头(图247)中,高强度螺栓承受的剪力可按下列方法计算: (2471)式中 受力最大处(对角)的一个高强度螺栓承受的剪力; M、N、V拼接接头处所承受的弯矩、轴向力和剪力, n拼接接头一侧高强度螺栓数;、拼接接头一侧螺栓群中心至第;个螺栓的水平和垂直距离;、螺
18、栓群中心至最远端一排螺栓的水平和垂直距离; 螺栓群中心至拼接中心的水平距离;当时,公式(2471)可简化为下式:(2472) 公式(2471)、(24,72)中为一个高强度螺栓的设计承载力。对摩擦型连接,该值按公式(221)寸算;对承压型连接则按公式(2321)、(2322)二者计算所得承载力设计值中的较小值。 第248条 I字形截面梁的全截面拼接接头(图2,4,8),可按弯矩由翼缘和腹板共同承担的方法计算,也可按弯矩由翼缘承担,剪力由腹板承担的简化方法计算。按弯矩由翼缘和腹板共同承担计算时,翼缘上的高强度螺栓承受的剪力可按下式计算:(2481)式中 翼缘拼接处每个高强度螺栓承受的剪力;(24
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