钢构入门—螺栓连接系列之二普通螺栓连接(设计、施工基础)

钢构入门—螺栓连接系列之二普通螺栓连接(设计、施工基础)

钢结构普通螺栓连接即将普通螺栓、螺母、垫圈机械地和连接件连接在一起形成的种连接形式。从连接的工作机理看,荷载是通过螺栓杆受剪、连接板孔壁承压来传递的,力这种连接螺栓和连接板孔壁之间有间隙,接头受力后会产生较大的滑移变形,因此一般受意力较大的结构或示受动荷载的结构,当采用普通螺栓连接时,螺栓应采用精制螺栓以减小接头的变形量。精制螺栓连接是一种紧配合连接,即螺栓孔径和螺栓直径0.2~0.5mm,有的要求螺栓孔径与螺栓直径相等,施工时需要强行打入。精制螺栓连「费用高、施工难度大,工程上已极少使用,逐渐地被高强度螺栓连接所替代

一、普通螺栓种类

1、普通螺栓的材性

1)、螺栓按照性能等级分3.6、4.6、4.8、5.6、5.8、6.8、8.8、9.8、10.9、129等十个等级,其中8.8级以上螺栓材质为低碳合金钢或屮碳钢并经热处理(淬火、回火),通称为高强度螺栓,8.8级以下(不含8.8级)通称普通螺栓。螺栓性能等级标号由两部分数字组成,分别表示螺栓的公称抗拉强度和材质的屈强比:例如性能等级4.6级的螺栓其含意为:第一部分数字(4.6中的“4”)为螺栓材质公称抗拉强度(N/mm2)的1/100;第二部分数字(4.6中的“6”)为螺栓材质屈服比的10倍;两部分数字的乘积(4×6=“24”)为螺栓材质公称屈服点(N/mm2)的1/10。

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2)、普通螺栓的规格

普通螺栓按照形式可分为六角头螺栓、双头螺栓、沉头螺栓等;按制作精度可分为A、B、C级三个等级,A、B级为精制螺栓,C级为粗制螺栓,钢结构用连接螺栓,除特注明外,一般即为普通粗制C级螺栓钢结构常用普通螺栓技术规格有

(1) 六角头螺一C级和六角头螺验一全螺纹C级

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(2) 等长双头螺柱—C级

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3)螺母

钢结构常用的螺母,其公称高度h大于或等于0.8D(D为与其相匹配的螺栓直经螺母强度设计应选用与之相匹配螺栓中最高性能等级的螺栓强度,当螺母拧紧到螺荷载时,必须不发生螺纹脱扣。

螺母性能等级分4、5、6、8、9、10、12等,其中8级(含8级)以上螺母与高强度期匹配,8级以下螺母与普通螺栓匹配.

螺母的螺纹应和螺栓相一致,一般应为粗牙螺纹(除非特殊注明用细牙螺纹),螺母械性能主要是螺母的保证应力和硬度,其值应符合GB30982的规定。

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4)垫图

常用钢结构螺栓连接的垫圈,按形状及其使用功能可以分成以下几类圆平垫圈般放置于紧固螺栓头及螺母的支承面下面,用以增加螺栓头及螺母的支承面,同时防止被连接件表面损伤;方型垫圈—般置于地脚螺栓头及螺母支承面下,用以增加支承面及遮盖较大螺栓槽钢翼缘倾斜面的垫平,使螺母支承面垂直于螺杆,避免紧固时造成螺母支承面和被连接的倾斜面局部接触弹簧垫圈—防止螺栓拧紧后在动载作用下的振动和松动,依靠垫圈的弹性功能及斜摩擦面防止螺栓的松动,一般用于有动荷载(振动)或经常拆卸的结构连接处。

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(1)圆型平垫圈

(2)工字钢用方斜垫圈

(3)工字钢用方斜垫圈

(4)弹簧垫圈

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二、普通螺栓施工

1、一般要求

普通螺栓作为永久性连接螺栓时,应符合下列要求

1)对一般的螺栓连接,螺栓头和螺母下面应放置平垫圈,以增大承压面积

2)螺栓头下面放置的垫圈一般不应多于2个,螺母头下的垫圈一般不应多于1个

3)对于设计有要求防松动的螺栓、锚固螺栓应采用有防松装置的螺母或弹簧垫圈,人工方法采取防松措施。

4)对于承受动荷载或重要部位的螺栓连接,应按设计要求放置弹簧垫圈,弹簧垫圈必须设置在螺母一侧。

5)对于工字钢、槽钢类型钢应尽量使用斜墊圈,使螺母和螺栓头部的支承面垂直于螺杆。

2、螺栓直径及长度的选择

(1)螺栓直径。螺栓直径的确定原则上应由设计人员按等强原则通过计算确定,但对某一个工程来讲,螺栓直径规格应尽可能少,有的还需要适当归类,便于施工和管理;般情况螺栓直径应与被连接件的厚度相匹配,表6-10为不同的连接厚度所推荐选用的栓直径

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(2)螺栓长度。螺栓的长度通常是指螺栓螺头内侧面到螺杆端头的长度,一般都是以5m进制;从螺栓的标准规格上可以看出,螺纹的长度基本不变,显而易见,影响蝶栓长度的因素主要有:被连接件的厚度、螺母高度、垫圈的数量及厚度等,一般可按下列公式

L= δ+H+ nh+C

式中δ—被连接件总厚度,mm

H—螺母高度,mm,一般为0.8D

n–垫圈个数

h–垫圈厚度,mm

C—螺纹外露部分长度(mm)(2~3扣为宜,一般为5mm)

3、螺栓的布置

螺栓连接接头中螺栓的排列布置主要有并列和交错排列两种形式,螺栓间的间距确定要考虑连接效果(连接强度和变形),同时要考虑螺栓的施工,通常情况下螺栓的最大最容许距离见下表

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4、螺栓孔

对于精制螺栓(A、B级螺栓),螺栓孔必须是I类孔,应具有H12的精度,孔壁粗糙度R不应大于125pm,为保证述精度要求必须钻孔成型。对于粗制螺栓(C级螺栓),螺栓孔为Ⅱ类孔,孔壁表面粗糙度R。不应大于25a,其允许偏差应符合下表的要求,

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5、螺栓的紧固及其检验

普通螺栓连接对螺栓紧固轴力没有要求,因此螺栓的紧固施工以操作者的手感及连接

,通俗地讲就是一个操作工使用普通扳手靠自己的力量拧紧螺母即可,保证被连接接触面能密贴,无明显的间隙,这种紧固施工方式虽然有很大的差异性,但能满足连接要求。为了使连接接头中螺栓受力均匀,螺栓的紧固次序应从中间开始,对称向两边进行;对大型接头应采用复拧,即两次紧固方法,保证接头内各个螺栓能均匀受普通螺栓连接螺栓紧固检验比较简单,一般采用锤击法,即用3公斤小锤,一手扶螺栓(或螺母)头,另一手用锤敞,要求螺栓头(螺母)不偏移、不颤动、不松动,锤声比较干脆,否则说明螺栓紧圊质量不好,需要重新紧固施工。

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