一級結構之構件連接的實用計算
發布時間：2010-01-14 共1頁
構件之間需要彼此連接起來，就鋼結構和機械中的連接前言，其連接方式有螺栓連接、銷釘連接、鉚釘連接、鍵連接、焊接等等。
下面以圖4一l(o)所示的螺栓連接為例來說明連接部分的受力和可能的破壞形式。當不計鋼板之間的摩擦力時，螺栓和鋼板的受力圖分別如圖4—1(6)、(f)所示。在螺栓左右兩側面上受到一對小相等、方向相反、作用線很近的P力作用，螺栓將產生剪切變形(圖4一1b)；同時還伴隨發生拉伸和彎曲變形。此外,螺栓與鋼板相互傳遞力時，在螺栓桿與孔壁的接觸面上將彼此壓緊，這種在局部面積上的受壓稱為擠壓或承壓。要弄清擠壓力在接觸面上如何分布是相當復雜的問題，而且螺栓一般都不是細長的桿件，所以要對連接部分作精確的應力分析是十分困難的，更不用說在連接部位有多個螺栓的情況了。工程上對螺栓連接的強度計算，均采用直接實驗為依據的實用計算。對螺栓連接的破壞實驗表明，其破壞形式主要有三種：一是螺栓被剪斷；另一種是鋼板的孔壁和螺栓桿由于擠壓而產生顯著的塑性變形
(圖4一ld表示釘孔被擠成長圓孔的情形)；還有一種是由于鋼板的截面被釘孔削弱，而致沿削弱截面被拉斷。其它的一些破壞形式則是次要的，可以在構造上采取必要的措施來加以
避免，這在一些規范中均有具體的規定。所以螺栓連接的實用計算，也就針對這三種可能的破壞形式來進行。在第二章中已經知道受軸向拉仲的桿件在圓孔附近有應力集中現象，由于鋼材具有良好的塑性，因而在靜荷載作用下對有圓孔的拉桿進行強度計算時，可不考慮應力集中的影響。故下面著重介紹剪切和擠壓的實用計算方法。
§4—2 剪切、擠壓的實用計算
一、剪切的實用計算
螺栓受剪面上的內力，可用截面法求得。例如在圖4—2中，假想沿受剪面m—m將螺栓截開，取上部(或下部)為研究對象，由分離體的平衡條件可得m—m橫截面上的切向內力Q為
Q＝P
Q稱為受剪面上的剪力。
在彈性范圍內螺栓受剪面上的剪應力分布情況是比較復雜的，但在實用計算中，均假設受剪面上的剪應力為均勻分布，因而受剪面上的平均剪應力為
螺栓材料的容許剪應力，可通過螺栓連接的剪切破壞實驗來確定。當螺栓的直徑相對于鋼板的厚度來說比較小時，就可由實驗得到螺栓剪斷時的荷載，將它除以受剪面的面積，便得到材料的剪切強度極限。它雖是抗剪強度的近似值，但卻能較好地反映螺栓的實際受力情況。在考慮安全系數之后，就可得到螺栓材料的容許剪應力Cr)。具體數值可在有關的設計規范中查到，它與鋼材在純剪應力狀態時的容許剪應力顯然是不同的。
這樣，螺栓的剪切強度條件可表示為
下面以圖4一l(o)所示的螺栓連接為例來說明連接部分的受力和可能的破壞形式。當不計鋼板之間的摩擦力時，螺栓和鋼板的受力圖分別如圖4—1(6)、(f)所示。在螺栓左右兩側面上受到一對小相等、方向相反、作用線很近的P力作用，螺栓將產生剪切變形(圖4一1b)；同時還伴隨發生拉伸和彎曲變形。此外,螺栓與鋼板相互傳遞力時，在螺栓桿與孔壁的接觸面上將彼此壓緊，這種在局部面積上的受壓稱為擠壓或承壓。要弄清擠壓力在接觸面上如何分布是相當復雜的問題，而且螺栓一般都不是細長的桿件，所以要對連接部分作精確的應力分析是十分困難的，更不用說在連接部位有多個螺栓的情況了。工程上對螺栓連接的強度計算，均采用直接實驗為依據的實用計算。對螺栓連接的破壞實驗表明，其破壞形式主要有三種：一是螺栓被剪斷；另一種是鋼板的孔壁和螺栓桿由于擠壓而產生顯著的塑性變形
(圖4一ld表示釘孔被擠成長圓孔的情形)；還有一種是由于鋼板的截面被釘孔削弱，而致沿削弱截面被拉斷。其它的一些破壞形式則是次要的，可以在構造上采取必要的措施來加以
避免，這在一些規范中均有具體的規定。所以螺栓連接的實用計算，也就針對這三種可能的破壞形式來進行。在第二章中已經知道受軸向拉仲的桿件在圓孔附近有應力集中現象，由于鋼材具有良好的塑性，因而在靜荷載作用下對有圓孔的拉桿進行強度計算時，可不考慮應力集中的影響。故下面著重介紹剪切和擠壓的實用計算方法。
§4—2 剪切、擠壓的實用計算
一、剪切的實用計算
螺栓受剪面上的內力，可用截面法求得。例如在圖4—2中，假想沿受剪面m—m將螺栓截開，取上部(或下部)為研究對象，由分離體的平衡條件可得m—m橫截面上的切向內力Q為
Q＝P
Q稱為受剪面上的剪力。
在彈性范圍內螺栓受剪面上的剪應力分布情況是比較復雜的，但在實用計算中，均假設受剪面上的剪應力為均勻分布，因而受剪面上的平均剪應力為
螺栓材料的容許剪應力，可通過螺栓連接的剪切破壞實驗來確定。當螺栓的直徑相對于鋼板的厚度來說比較小時，就可由實驗得到螺栓剪斷時的荷載，將它除以受剪面的面積，便得到材料的剪切強度極限。它雖是抗剪強度的近似值，但卻能較好地反映螺栓的實際受力情況。在考慮安全系數之后，就可得到螺栓材料的容許剪應力Cr)。具體數值可在有關的設計規范中查到，它與鋼材在純剪應力狀態時的容許剪應力顯然是不同的。
這樣，螺栓的剪切強度條件可表示為
