膜結(jié)構(gòu)工程中全螺栓連接的設(shè)計技術(shù)條件

1  螺栓群的承載力計算方法

螺栓群根據(jù)其受力特性，可以分為兩種類型。

一種為螺栓受剪。首先假定其螺栓群的轉(zhuǎn)動中心在其幾何中心，而后以最外排的螺栓達(dá)到其受剪承載力上限為極限。假定內(nèi)側(cè)的其余螺栓的剪力與其到轉(zhuǎn)動中心的距離呈線性關(guān)系，以此對所有的螺栓的力矩求和，得到螺栓群的受彎承載力。

從公式中可以看到，螺栓群的受彎承載力與其幾何排布尺寸有較大關(guān)系，當(dāng)幾何排布尺寸增加時，受彎承載力也相應(yīng)增加。

另一種為螺栓受拉。首先也要假定一個螺栓群的轉(zhuǎn)動中心，一般可假定在螺栓群的幾何中心或者連接端板可能發(fā)生塑性鉸的位置（比如相連梁的下翼緣中心）。同樣的，也以最外排螺栓達(dá)到受拉承載力作為極限。假定內(nèi)側(cè)的其余螺栓的拉力與其到轉(zhuǎn)動中心的距離呈線性關(guān)系，以此對所有的螺栓的力矩求和，得到螺栓群的受彎承載力。

和上面受剪的情況一樣，螺栓群的受彎承載力也和幾何排布有很大關(guān)系。而且可以看到，如果假定中和軸在幾何中心時，有一半的螺栓實際是處于受壓狀態(tài)的，實際螺栓是不可能受壓的，所以這部分力是由端板來承擔(dān)的。

2  短梁連接中的特殊處理

短梁連接是一種比較特殊的全螺栓連接形式，因為需要預(yù)先在被連接的構(gòu)件上安裝一段短梁，而后通過梁與梁的全螺栓拼接的方式，將梁與被連接構(gòu)件連接起來。在進(jìn)行這種連接的設(shè)計時，需要注意以下這些細(xì)節(jié)。

等強假定在拼接連接中，最需要注意的就是等強假定。不同于柱邊連接，拼接連接直接采用的是構(gòu)件承載力，也就是和構(gòu)件等強。為什么不直接取用構(gòu)件的端部內(nèi)力呢？一方面是因為拼接位置都不在端部，實際內(nèi)力很難取得；另一方面，則是考慮到實際設(shè)計時對構(gòu)件的描述是剛度連續(xù)，如果拼接處的剛度進(jìn)行削弱的話，不符合設(shè)計前提。

因為等強設(shè)計實際上是采用構(gòu)件承載力作為上限進(jìn)行設(shè)計，那么首先要確定的是這里的承載力需要采用的是構(gòu)件截面的承載力；其次要確定的是承載力的大小?？紤]到連接設(shè)計的需求，截面承載力只取M和V兩項。而梁主要是以受彎為主，所以這里的等強內(nèi)力可以取最大彎矩Wf，對應(yīng)的剪力應(yīng)為此彎矩對應(yīng)的剪力。由于此時剪力和豎向荷載以及梁跨有關(guān)，不方便直接使用，所以可以簡化后取截面抗剪承載力的1/2。（按全截面抗剪承載力取過于保守，沒有必要）。

彎矩傳遞系數(shù)   當(dāng)翼緣的連接板過長時，考慮到剪力傳遞的滯后性，實際傳遞給腹板的彎矩會小于計算分配的數(shù)值。所以此時需要有一個參數(shù)來進(jìn)行調(diào)節(jié)，適當(dāng)?shù)脑黾右砭壋袚?dān)的彎矩，同時減少腹板承擔(dān)的彎矩。這個參數(shù)的數(shù)值在抗震規(guī)范培訓(xùn)教材上也給出了建議值0.4，一般保持這個數(shù)值進(jìn)行設(shè)計即可。

3 極限承載力的計算原則和方法

當(dāng)結(jié)構(gòu)有抗震構(gòu)造要求時，對鋼結(jié)構(gòu)的連接節(jié)點，需要進(jìn)行極限承載力的驗算。極限承載力的計算可以參考抗規(guī)的8.2.8條，這里就不再贅述。但是有一點是需要注意，即連接的極限承載力的驗算目的。從原理上可以知道，控制極限承載力的目的是讓節(jié)點的極限承載力要大于相連梁的塑性彎矩，而控制這項承載力的最終效果會讓梁先于節(jié)點發(fā)生屈服，即塑性鉸外移，以此保證豎向構(gòu)件的安全。需要達(dá)到塑性鉸外移的部位，在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的17.2.9條中已經(jīng)有所規(guī)定，即塑性耗能區(qū)。如果連接已經(jīng)不在此區(qū)段內(nèi)，此時不管是連接先屈服還是構(gòu)件先屈服都已不再重要，可不進(jìn)行驗算。