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將兩個以上的鋼結構零部件或構件用螺栓連接副的方法連接成為一體的連接方法。螺栓連接副是構件預裝和結構安裝中最常見的簡便的連接方法。
(以上圖示為梁柱節點全螺栓連接副)
螺栓連接副在金屬結構安裝中是最早的使用的方法,在19世紀30年的后期,螺栓連接副主見被柳丁連接副所替代,僅在構件組裝中的作為臨時固定措施。20世紀50年代出現了高強度螺栓連接副的方法。高強度螺栓用中碳鋼或中碳合金鋼制作成的,其強度比普通螺栓搞2之3倍。高強度螺栓連接副具有施工方便、安全可靠等優點,60年代以后再一些冶金工廠的鋼結構制造安裝中使用。
(以上圖示為梁拼接的全螺栓連接)
螺栓其實有很多叫法,如螺栓釘、螺釘、緊固件、標準件……螺栓是緊固件的通用說法。廣義上螺栓包括普通螺栓、高強螺栓、地腳錨栓、膨脹螺栓、化學錨栓……狹義上的螺栓分為普通螺栓連接和高強度螺栓兩種。
一、普通螺栓連接副
分粗制螺栓連接和精制螺栓連接。
普通螺栓按照形式可分為六角頭螺栓、雙頭螺栓、沉頭螺栓等;
按制作精度可分為A、B、C級三個等級
A、B級為精制螺栓
C級為粗制螺栓。
鋼結構用連接螺栓,除特殊說明外,一般即為普通粗制C級螺栓。
粗制螺栓使用碳素結構鋼制成的,為使用螺栓能夠順利的穿入螺孔,其孔徑應比螺栓公稱直接d大1.0之2.0mm。螺栓孔中距排列要便于扳手擰緊螺母。當粗制螺栓用于柱、梁、屋架的構件連接副的時候。應采用加托板的連接構造。此時螺栓處于受拉狀態,其剪力有托板承受(如下圖)
(以上圖示為普通螺栓)
粗制螺栓還普遍用于廠房鋼結構的預拼裝、鉚接構件鉚接前的預緊固以及高強度螺栓連接前的組裝和安裝節點焊接前的臨時緊固等。粗制螺栓作為永久固定螺栓使用時,需在找正后將其擰緊并采取防松措施。
(以上圖示為柱腳螺栓的雙螺母防松措施)
二、精制螺栓
連接時,其孔徑應與螺桿直徑相同,螺栓穿入螺孔時應用錘擊打入,制孔質量和螺桿的加工精度要有嚴格要求。精制螺栓連接用于一些經常拆裝和無法鉚接的結構連接。精制螺栓一般用于機械產品,建筑鋼結構中極少使用。
三、高強度螺栓連接副
用高強度鋼制造的或者需要施以較大的預緊力的螺栓,皆可稱為高強度螺栓。高強度螺栓施加預拉力和靠摩擦力傳遞外力。
普通螺栓連接副靠栓桿抗剪和孔壁承壓來傳遞剪力,擰緊螺帽時產生的預拉力很小,其影響可以忽略不計,而高強度螺栓除了其材料強度很高之外,還給螺絲施加很大的預拉力,使連接副構件間產生擠壓力,從而使垂直于螺桿方向有很大摩擦力,而且預拉力、抗滑移系數和鋼材種類都直接影響高強度螺栓承載力。
(以上圖示是高強度螺栓的工作原理)
四、摩擦型高強螺栓連接副
靠螺栓緊固壓力使連接板層貼緊后在鋼板接觸表面產生的摩擦力來傳遞外力。對構件表面進行噴砂處理后生成赤銹面,可獲得較大的摩擦系數,減少連接螺栓的數量。摩擦型高強度螺栓的孔徑應比螺栓公稱直徑d大1.5~2.0mm。
五、承壓型高強度螺栓連接副
是使構件間產生的摩擦力和螺栓中心軸剪切力與構件的承壓力同時作用來傳遞應力的,其孔徑應比螺栓公稱直徑d大1.O~1.5mm。制孔采用數控鉆床鉆孔和鉆模鉆孔等方法。
總之,摩擦型高強螺栓和承壓型高強螺栓實際上是同一種螺栓,只不過是設計是否考慮滑移。摩擦型高強螺栓絕對不能滑動,螺栓不承受剪力,一旦滑移,設計就認為達到破壞狀態,在技術上比較成熟;承壓型高強螺栓可以滑動,螺栓也承受剪力,最終破壞相當于普通螺栓破壞(螺栓剪壞或鋼板壓壞)。
六、大六角高強螺栓
由一個高強度螺栓、一個螺母和兩個墊圈可組成高強度螺栓連接副。
(高強度螺栓安裝時墊圈的位置)
進行大六角頭高強度螺栓連接副安裝時,螺栓兩邊應各加一個墊圈(圖3a)。初擰扭矩值為終擰扭矩值的50%,復擰扭矩值等于終擰扭矩值,終擰扭矩值計算公式為:Tc=K*Pc*d。式中Tc為終擰扭矩值,N·m;K為扭矩系數;Pc為施工預拉力,kN;d為高強度螺栓螺紋直徑,mm。施擰采用扭矩扳手,每次使用前應進行扭矩校正。
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