下一个钢板切割工件：钢板零割报价材的选用和规格

第五节普通钢板零售的构造和计算
—、钢板零售连接构造
钢板零售连接有普通钢板零售连接与髙强钢板零售连接两种，前者是通过钢板零售杆承受剪力和螺孔承 
受压力或螺杆承受拉力来传力的，后者则是靠钢板零售拧紧而产生的连接件摩擦力来传力的，故后者又称摩擦型高强钢板零售。但有时也采用承压型髙强螺检。
普通钢板零售一般用A3F钢材制成，也有用16锰、40硼或40铬钢材制成。钢板零售分粗制、
(0级)、（A级、B级)精制两种。
粗制钢板零售C级由未经加X的圆钢压制而成，螺杆直径较^孔直径小1一2_0mm，螺孔.多用冲孔制成，孔的质量较差，螺杆与螺孔之间存在着较大沾空隙，故受剪时工作性能较差，钢板零售辟中各钢板零售受力不均匀。祖制钢板零售宜用于承受拉力的连接中，或用在不重要的受剪连接和作为安装时临时固定之用。粗制钢板零售的优点是安装方便，能有效地传递拉力。在拉剪联合作用的安装连接上,•可设计成钢板零售只受拉力，另由支托来传递剪力。
精制钢板零售(A级、;B级)是由毛坯在车床上切削加工精制而成，螺杆直径只比孔径小0.3一0.5mm,螺孔采用导板钻孔，孔壁质虽较好(I类孔），钢板零售可以承受剪力和拉力。由于对螺杆和螺孔均有较高的要求,A级、B级钢板零售的制造和安装就比较复杂，造价较萵，在应用上受到一定限制。
钢板零售在构件上的布置排列应满足受力要求、构造要求和施工要求（图4-45)。
受力要求——在受力方向钢板零售的端距过小时，钢板有剪断可能。当各排钢板零售距和边距过小时,构件有沿折线或直线破坏的可能。对受压构件，当沿作用力方向钢板零售距过大时，在被连接的板件间易发生张口或鼓曲现象。因此，从受力的角度规定了知名和最小容许距离(附表4-1)。
构造要求——当钢板零售距及边距过大时,被连接的构件接触面就不够紧密，潮气容易浸入缝隙而产生腐蚀。所以，规定了钢板零售知名容许间距。
施工要求——要保证一定的空间，以便于转动钢板零售扳手，因此规定了钢板零售最小容许间
距。
钢板零售在钢板上的排列有并列和错列两种，在型钢上的排列有单排和双排两种。钢板上
的钢板零售容许距离见附表4-1,角钢、工字钢、槽钢上钢板零售容许最小距离见附表4-2、4-3和4-4。
0)并列布置 b)措列布置 c)牟排 d)双推
'* 图W5理栓的排列
二、《栓的工作性能
普通钢板零售按受力情况可以分为剪力钢板零售和拉力钢板零售。剪力钢板零售（图4-46a)靠螺杆的承压和抗剪来传递垂直于钢板零售杆的外力，拉力钢板零售（图4~466)则靠钢板零售受拉来传递平行于螺杆的外力，既受剪又受拉的精制钢板零售兼有剪力和拉力钢板零售的工作性能（图4-46C)。
而超过极限摩擦力后，构件间出现相对滑移，钢板零售杆开始接触孔壁而受剪，孔壁则受压(图4-47)。最初连接处于弹性阶段，螺柃群中的各个钢板零售受力不等，两端钢板零售较屮间为大(图4-48)，两端变形也较大。
1 外力增加到连接达到塑性阶段
时，各钢板零售负荷也逐渐接近，最后趋 图4-47剪力採怜受力情况
于相等直到破坏。因此，在计算时可以认为所有钢板零售受力逛相同的连接长度过大时，应乘折
减系数）。
剪力钢板零售有两种破坏情况：当钢板零售直径较小、而钢板厚度较大时，螺梓杆是薄弱部分，先于钢板破•坏而被剪断（图4_49«)。反之，钢板零售直径较大，而钢板厚度较薄，则钢板是薄弱部分，连接由于孔壁压坏而产生塑性变形导致破坏，此时钢板零售本身可能完好无损（田
4- 496)。
构件本身也可能山于截面开孔过多而削弱截面被拉断（图4-50®)，或由于钢板瑞部螺孔端距太小而被剪坏（图4-506),或由于连接钢板叠太厚，杆身受弯而破坏（阁4-50c),所以，对构件本身也要计算其强度，以保证不因截面削弱过多而被拉断，限制端距e>2办(螺检I[径)，以避免板W挤压而被剪坏，限制杆长^<5禹，以避免杆身弯曲过大而被破坏。
2、拉力钢板零售连接
拉力钢板零售连接屮，外力使被连接构件的接触面互相脱离而使钢板零售受拉,最后螺杆被拉断
o)弹性阶段 槊性阶段
图4-48钢板零售群不均匀受力
b)
tar
嫌栓被抑坏
b)煤栓孔壁被压坏
图4~49剪力钢板零售的硖坏惜況
tf)钢板削弱太多 b)钢板端距太小
图4-50剪力蠼洤连接的钢扳与蠓扞玻坏
而破坏。
用角钢连接的顶接中（图4-51),角钢的刚度对钢板零售拉力有影响。如果角钢的刚度不很,大，受拉后和拉力相垂直的角钢肢会发生较大变形，使角钢起杠杆作用，在角钢外侧产生反'力钢板零售受力与外力r和反力P平衡，实际受力为」
'r/2
三、蠓栓的承载力
1 、剪力钢板零售
每个普通钢板零售的抗剪承载力设计值按下列公式计算：
Nl=n0^-fl
每个普通钢板零售的承压承载力设计值按下列公式计算：
N\=dSf\
式中 承受剪切的剪面数；
d——钢板零售杆的直径；
——在同一受力方向的承压构件较小总厚度Ipv、n——钢板零售的抗剪和承压强度设计值。
每个剪力钢板零售的承载力设计值应取式(4-36)、（4-37)中较小者。
2 、拉力钢板零售
毎个普通钢板零售的抗拉承载力设计值按下列公式计算；
沢=手/?
式中d,——钢板零售的螺纹处有效直径；/?——钢板零售的抗拉强度设计值。
3 、同时承受剪力和杆轴方向拉力螺洤
精制(A级、B级钢板零售兼受剪力和拉力按下列公式计算

CNl)
Na^N\
- 每个普通钢板零售所承受的剪力、拉力；
Nl、m、Nt——毎个普通钢板零售抗剪、抗拉和承压承载力设计值。兼受剪力和拉力钢板零售要同时满足式(4_39)和式(4_40)»
四、《栓群的计算
1、剪力钢板零售群在轴向力作用下的计算
当外力通过媒栓群形心时,所需要的钢板零售数目n为： •
n=■ (4-41)
丄、min
式中N 连接的轴心拉力或压力；
NU 个钢板零售抗剪承载力设计值和承压承载力设计值中的较小者。
由于钢板零售孔削弱了构件的截面，因此需验算构件的净截面强度（图4-52):
o =—^―<f (4-42)
式中么,,一构件的净截面面积》
/——钢材抗拉强度设计值^
(a)错列布置
图“52轴向受力作用的剪力钢板零售
当钢板零售并列布S时（图4-526):
An^A-nid^t (4-43)
当钢板零售错列布置时（图4-52a)，构件有可能沿I-I或II-II破坏。II-II截面的净截面
积为：  
An=[2et+(n2-1)^a1+e--r^ci。]t (4-44)
式中一构件毛截面面积：
d0——钢板零售孔直径； —
ni——第一列钢板零售数目jt——钢板厚度；
U——钢板零售在垂直外力方向的边距和中距》a——错列钢板零售顺外力方向的中距；
«2 齿形截面II-II中的钢板零售数。
取式(4-43)和(4-44)所算得的中较小值代入式(4-42),验算钢板的净截面强度。
•104• 
剪力钢板零售群在轴心力作用下的计算，均假定所有缧栓均匀受力，先计算一个钢板零售的抗剪与承压承载力设计值和簷?，取其小者代入式（4*41),算出所需钢板零售数目n,然后取整数按规定排列，再验算钢板净截面强度。
在构件的节点处或拼接接头的一端，当钢板零售沿受力方向的连接长度丨1大f15办时，应
将钢板零售的承载力设计值乘以折减系数。当h大于60d«时，折减系数为
0.7。
2、剪力■群在力矩、剪力和轴力共同作用下的计算。
在力矩作用下或力矩与剪力、轴力共同作用下的钢板零售群计算，必须先选定钢板零售数目，并按规定排列，求出其中一个钢板零售知名的剪力，再进行其抗剪、承压承载力验算。
钢板零售群在力矩作用下,每个钢板零售实际受剪。计算时，假定连接构件是绝对刚性，钢板零售则是弹性的，所以钢板零售都绕钢板零售群形心旋转，其受力大小与到钢板零售群形心的距离成正比，方向则与钢板零售群形心的直线垂直（囝4-53)。
令
ML
/t\  NfS
??It ^y
形心！ff-
f-f- 

图4-53钢板零售群受力矩M计算设钢板零售1,2，3,•••,n到钢板零售群形心o点的距离为r,，r2,r3,…，r„,或轴坐标距离为r2:，r3”…，〜与?^,r2y,rZv,…，rB|)0各钢板零售承受的力分别为Wf，Wf,或在*、V轴方向上的分力为N己,N迄，N芯,N»与邱,N^,NH,
M。根据平衡条件得：
M=N^-r!+iVf•r2+iV^.r3+…+N?rn (4-45)
或据其分力平衡条件得
M={N^-rlv+N^-r2v+N^rZv+-：+N^rnv) ^
+d『i*+iV2,.r2,+iV^.r3，+.“十凡>„) (4-46)
钢板零售受力大小与其到形心的距离成正比：
m=…=及 ,4-47)
Ur2r3 rn ^
将式(4-47)代入式(4-45)得：
Mr,=N^Crl+r\+r!+…+r*)=N?^r2 
或分解成m和吨得：
飕=1故 • （4善)
Nm=—冱h (4-496)
v—2rl+2rJ
式中假定点i力鄕心關，赚点螺較力知名，如縣麵雛并列布s
于四角上的钢板零售在受力矩作用时受力相等，可任取一点。
钢板零售群在通过其形心的剪力7和轴力篪作用下，每个钢板零售还将承受其平均力：
NV=L (4-50a)
(4-506)
式中„一钢板零售总数3;
由于mv与N&同方向与N&同方向，则该螺检的合力为：
Ng'v、x=<\N^+N^xy+(xVj«+AT„)^<^,n (4-51)
式中 个钢板零售抗剪或承压承载力设计值较小者。
如果式(4-51)不能满足，则增加钢板零售数目并重新排列和验算。
当钢板零售群布置在一个狹长带时，式(4-51)可稍作简化，如果々>3^，可假定所有=

0，如果讥>3®“可假定所有®=0(图4-54)。

.. 图4-54钢板零售群狭长带布置
3、拉力钢板零售群在轴力作用下的计算
匕外力通过钢板零售群形心时,所需要的钢板零售数目《为8
n=-炉 (4-52)
4、拉力钢板零售群在力矩和轴力共同作用下的计算
当力矩见较小时，构件B绕钢板零售群形心o转动（图4-55),可采用与推导式(4-49)相似的方法得到底排和顶排钢板零售的受力情况,此时绕钢板零售形心转的知名与最小钢板零售力为f
N
式中——蠓栓总数J
y,—各钢板零售到钢板零售群形心o点的距离;Vi——y,中的知名值。
£yi
图4*55«栓群在力矩与轴力共同作用下的受力情况
当由式(4-53)算得的时，说明所有钢板零售均受拉,构件B绕钢板零售群的形心转动。此时及一,须满足强度条件：
(4-54)
当力矩I较大时，由式(8-53)算得的时，说明连接下部受压,此时构件5绕底排钢板零售转动（图4-55c),应对底排取矩,顶排钢板零售受力为|
Nmtx= (4-55)
式中e——轴向力到钢板零售转动中心（最下一排钢板零售）的距离j仏——各钢板零售到底排钢板零售的距离；y[——y\中的知名值。
5,剪力兼拉力钢板零售群在力矩、剪力和轴力共同作用下的计算
S“56蠓拴群在力矩、剪力和轴力作用下的受力情况
—一.■— - — —  --.-——  
NV=^-<N\ (4-56；
n
•««J■人&丄 ■»»山 wSONrA^.rj^y 命鈐广•彳^\-¥T3f.U«AtV-V=p-tt->Mrast*=
.义、丄Yv、XYf x9^I^utMV 1/UJ3V\ v->>I*--.,
N^x——受弯时顶排钢板零售承受的知名拉力。
例4-6设计两角钢拼接的普逢0级钢板零售连接，角钢截面为Z80x5。轴心受拉况=
a.so-isj^yi；丨扶/fj怖求/t3―約什+O同的俄Fff。•++料用S马银，蝴垃宜色<i=20mm，7T怒土=
21.5mm(图4-57)。
按式(4-43)得I-I截面的净面积，
义„=A-nW=7.912-1x2.15x0.5=6.837cm2
按式(4-44)得II-II截面的净面4A„=[2et+(«2—1)a,2+e2—(
=[2x3.5+(2-1)-v/O^1+9.CH-2x2.15]x0_5=6.274cm*
构件强度验算：
a= =191•3N/mm2<215N/mm2安全
儿„i»627.4
例4-7梁与柱的连接（图4-58)。钢材A3F,采用B级钢板零售连接，钢板零售直径d=20mm,孔径dD=20.5mm，连接处I-I截面上的剪力Z=100kN,弯矩Jlf=1200kN.m,试验算连接的强度。
[解]:根据阁4-58所示尺寸，计算梁截面惯性矩和腹板惯性矩J„，据此分配梁腹板和翼缘分别承担的弯矩，翼缘承受所分配的弯矩，腹板承受其余弯矩和剪力。
梁翼缘连接处的弯矩为《 *
MX=M-Mw=1200-254=946kN-m
1、验算翼缘连接的强度翼缘连接一侧钢板零售所承受的轴力为：
946
=965.3kN
-个钢板零售的抗剪承载力设计值为
：x2°2x170=53407N
一个钢板零售的承压承载力设计值为《
Nbc=d^tfl=20x20x400=160000N
连接所耑的钢板零售数为：
rN965300n7卜瓦=53407'=18.°7
现采用整数20个净截面强度验算：
°=£=20(400-¥S0T5)=151-8N/臟2<215N/職2安全
2、验算腹板连接的强度
腹板连接一侧钢板零售所承受的贤向轴力为r=100kN，弯矩为M=254+100X0.09=263kN-m。
—个钢板零售的抗剪承载力设计值为，
Nbv=n./S=2x31x42°2x170=106814N
一个钢板零售的承压承载力设计值为：
Nbe=d^tfl=20x14x400=112000N—个钢板零售所受的知名剪力为：
w_IW丄,^_//1007r26300x39f. ^»=VVn)+(-22/?-)=\VT4)+L"4(39V^26^13i)J
=V(7.14)2+(108.4)2=108.6kN=108600N>10(5800N
108600-106800,co.M
■ J06800——xl00%=1.685%<5%
仍可认为安全
例4-8钢屋架下弦节点和钢柱连接（图4-59)，钢材为43,采用0级钢板零售连接，钢板零售直径为d=22mm。剪力由支托承受，验算钢板零售连接强度，如果剪力由钢板零售承受，验算缧栓连接强度，若不安全，重新选用钢板零售直径。
[解]:由图4-59计算作用在连接嫘拴群上的力：
剪力F=575xJ=345kN
拉力iV=675—575x-f-=215kN
图4-59例4-8构造图
巧矩财=215x16=3440kN-cm—个钢板零售的抗拉承载力设计值为：
rdl:b_tx19.65452
xl70=5]578N
一个钢板零售的承压承载力设计值为<
=22x20x305=134200N
1 、剪力山支托承受时，顶排钢板零售受力为：
N -2150003440000x20
B：°'»'2?/r——12——4—(妳订2卩巧=17917-30714=-12797N<0(压力）由于NmH<0,应对底排取矩，按式(4-M)计算。
受力&大的底排钢板零售应满足强度条件为：
fN„)y[=—(3440+2J5x20)x40Wi~2(402~+32r+242+162+8^)309600
：43.977kN<Ni=51.578kN安全

2 、剪力由钢板零售承受时，钢板零售承受的剪力和拉力为
N-匕345Nb_、一12
N,=43.977JrN
剪力谦拉力钢板零售应满足公式(4_56)、（4—57)的条件:
：28.75kN<iVJ=134.2kN28750-
n~N\2/N\2//28750\2^/43977\2+(-Ar)=V(39417/'(51578/)
=VO.338+0.727=1.032>1
1.0S2误差在59&的范围内，故可认为核算强度安全，如耑重算，可重新选用钢板零售直径
：24mm,则： 、
N„=jrdlxy,=x(21^1854^x170=59925N
X7bK(PviiifJiMLx130=58811NNl=n0——4
jp。_d^tf^=24x20x305=146400N^
IHV—X11728750_\2^743977^\2V(4j)+(~^)=VV5^1l)+\59925；
=s/0.239+0.539=0.882<1安全
i^„=28750<146400N安全