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销轴的计算精品文档

销轴连接常用于两个结构构件之间的连接,以满足构件之间的相对转动的需要,也用于一些结构构件吊装过程中。

无论是构件连接节点还是吊装节点,其节点都需要进行必要的验算,以满足结构安全及吊装安全的需要。

销轴连接方式多种多样,最常采用的连接的结构方式为单剪连接、双剪连接和多耳板连接。

而建筑结构销轴连接的结构形式受到加工精度的限制比较单一,多为三耳板(下二上一或下一上二)组成的双剪结构,这种结构形式由一根销轴将一侧耳板与另一侧耳板连接起来,销轴与耳板之间可以发生相对转动,相互间的荷载通过销轴和耳板的接触面来传递。

以吊装耳板为例(图中数值为假定,并不一定为常规数值),简要说明一般常用的计算方法及公式,以供大家讨论。

销轴大样如下:

P1=400KN,P2=300KN(合力Ta=500KN)

其中销轴采用45号钢,耳板采用Q345B

销轴连接计算分为销轴的强度计算和耳板的强度计算。

一、销轴计算:

1、销轴弯曲强度验算

把销轴当作简支梁进行分析

销轴弯曲强度验算

最大弯矩值:

销轴弯曲强度计算

计算满足。

公式中:

M——把销轴作为简支梁分析所求得的最大弯矩值

W——销轴截面的抗弯模量,

——销轴的许用弯曲应力,这里采用45号钢

2、销轴剪切强度验算

把销轴当作简支梁进行分析

销轴剪切强度计算

最大剪应力值(取在中和轴位置,此位置剪应力最大):

计算满足。

公式中:

Q——把销轴作为简支梁分析所求得的最大剪力值

d——销轴直径

——销轴的许用剪切应力,这里采用45号钢

3、平均剪应力复核:

将销轴按双剪进行平均剪应力计算

计算满足。

二、耳板强度验算

首先耳板的尺寸必须满足构造要求(这里我们可以参照螺栓构造要求其满足1.5~2d,在此构造满足的情况下,可不进行耳板孔周的抗拉验算,直接进行抗剪验算,此理解可供大家讨论,此处仅为笔者个人理解),在满足这一条件下进行计算。

1、耳板孔壁承压应力验算

上耳板:

计算满足。

下耳板:

计算满足。

公式中:

N——构件中的轴力,即构件通过承压传给销轴的力;

——构件的承压面积,,其中d为销轴直径,为孔壁的承压总厚度

——耳板孔壁的许用承压应力,采用Q345钢取值为

注意:

此处取承压面面积时,近似取用销轴直径为承压面长度,一般是可以满足结构安全的需求的,但是实际上圆柱体体侧承压,经试验表明多为沿圆周45度到135度范围内承压面接触,也就是圆柱销轴的圆周的1/4范围进行接触,所以此处的承压面长度(上文公式取为d)取为销轴周长的1/4更为准确,即:

2、耳板抗剪验算

上耳板:

计算满足。

公式中:

耳板抗剪强度设计值,采用Q345钢取值为

下耳板:

计算满足。

公式中:

耳板抗剪强度设计值,采用Q345钢取值为

三、下耳板焊缝计算

下耳板连接焊缝常规情况下有两种形式,一种为等强剖口全熔透焊缝连接,一种为双面角焊缝连接,采用何种焊缝形式与耳板厚度、间距、荷载大小、施焊可操作性等都有关系,根据实际节点形式选择合理的可实施的节点焊缝形式。

将耳板作为拉弯构件进行计算

底部附加弯矩由偏心水平力产生:

公式中:

——构件中的轴力的水平分力

——力作用点到支座距离

根据《钢结构设计规范》5.2拉弯构件和压弯构件规定,5.2.1弯矩作用在主平面内的拉弯构件和压弯构件,其强度应按下列规定计算:

当为等强剖口焊缝连接时,计算(焊缝和母材等强计):

计算满足。

当为双面角焊缝连接时,(焊脚高度16mm)计算:

计算满足。

若焊缝为直角角焊缝时,净截面模量为0.7倍焊脚尺寸作为焊缝有效厚度进行计算。

参数说明:

为构件所受轴力;

为构件净截面面积;

为构件所受绕X轴弯矩作用;

为构件所受绕Y轴弯矩作用;

为与X轴截面模量相应的截面塑性发展系数;

为与Y轴截面模量相应的截面塑性发展系数;

为对X轴的净截面模量(按边缘屈曲准则,取最大抵抗矩位置);

为对Y轴的净截面模量(按边缘屈曲准则,取最大抵抗矩位置);

为对接焊缝抗拉强度设计值。

这里采用Q345钢=295;

为角焊缝抗拉强度设计值。

这里采用Q345钢=200。

小结:

销轴主要受力特征:

1、销轴直径相对于耳板厚度越粗壮,销轴刚度越大,销轴以剪切变形为主;销轴直径相对于耳板厚度比较细,销轴刚度较小,销轴逐渐转变为以弯曲变形为主。

2、上下耳板之间的间距(图中为5mm)越大,则销轴承受的弯矩越大,承压面受力分布越不均匀;间距越小甚至达到紧密贴合的程度,销轴承受的弯矩达到最小,受力状态较为理想(上文中取弯矩受力点为板中心位置,和实际受力略有区别,计算时要根据实际情况加以区分),承压面分布均匀。

3、销轴孔径与销轴直径比值越大,则显然造成销轴承压接触面变小,计算与假定误差较大,并且应力集中现象严重;一般要求孔径与直径比尽量接近1:

1,一般情况为孔径大于直径约2~5mm,这样承压区域分布均匀且接触面积与计算接近。

4、销轴直径与耳板厚度的比值需协调,尽量不要出现极端的薄耳板大销轴或者厚耳板小销轴的情况,计算假定应尽量与实际节点形式相符合,只有此种情况下的计算结果才是可以采用的。

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