严峰

    (中石化上海工程公司，上海 200120)

    承压型高强螺栓梁节点承载力研究

    严峰

    (中石化上海工程公司，上海 200120)

    主次梁螺栓连接中常规附加偏心距取值不合理，特别当次梁截面高度较小时节点的抗剪承载力偏低。采用有限元方法对梁与梁承压型螺栓单剪节点进行了非线性分析，提出改进的偏心距取值方法。

    连接节点；承压型高强螺栓；偏心距；单剪连接

    螺栓连接是钢结构连接中最常用的一种形式，在非直接承受动力荷载的结构构件中承压型高强螺栓应用日趋普及。海外化工工程中，钢材的耐腐蚀采用热镀锌，螺栓也习惯采用镀锌螺栓，梁柱连接采用端板式节点，这种情况都决定了仅适合采用承压型高强螺栓进行连接设计[1]。虽然承压螺栓应用非常广泛，但相关的规定和算法研究相对有所滞后，没有能够充分发挥出螺栓应有的承载力。我国规范GBJ 17-88曾经规定承压型高强螺栓连接承载力不得大于摩擦型螺栓连接的1.3倍，现行规范GB 50017—2003对此做了放松，迈出了前进的一步，但对螺栓强度设计值取值依然未作调整。工程中梁与梁采用高强螺栓连接时，通常假定主梁作为次梁的支点，次梁两端与主梁的连接作为铰接连接处理。连接计算中通常不计主梁的扭转影响，只考虑次梁端与主梁之间的剪力效应。在计算连接螺栓时除考虑梁端部的剪力外，还需要考虑螺栓与主梁中心偏心产生的附加弯矩的影响[2-3]。相关实验研究发现该算法得到的极限承载能力与试验结果差异非常大[4-5]，传统关于偏心距的假定并不适合承压型高强螺栓，计算结果过于保守，需要进一步深入研究其规律。

    承压型高强螺栓连接，高强螺栓有较大的预拉力，钢板能够被有效夹紧。在受力过程中，连接节点先由摩擦来传递应力，进而逐步向钢板与螺栓挤压状态过渡。连接部位特别是螺栓孔周围的钢板形成了三向应力状态，力的传递情况非常复杂，难以用解析方法求得真实的应力分布情况。本文主要借助有限元非线性极限承载力分析来研究和评估主次梁螺栓连接的细节。

    1 螺栓承载力

    相关研究表明，我国现行的规范关于螺栓剪切强度、钢板承压强度较 AISC 规范和试验结果均偏低。螺栓剪切强度的简要对比如表1[6]，为讨论方便，相关规范的公式符号做了统一，其中fvb为承压型高强螺栓剪切强度设计值，σuh为螺栓抗拉强度极限值，φ为极限状态下抗力系数且取0.75。 ......