销轴的计算.doc

(完整word)销轴的计算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。52d，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25mm，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。