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及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,这种结构及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式及公式,以供大家讨论。
首先耳板的尺寸一定要满足构造要求(这里我们大家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。
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,一般是能够完全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:
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,结合实际节点形式选择合理的可实施的节点焊缝形式。
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,其强度应按以下规定计算:
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。
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,计算时要根据真实的情况加以区分),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,正常的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,最好还是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能够使用的。
