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2026-01-21

一排螺栓单剪连接的承压强度

钢结构节点模块中如何验算单排单榫连接的承载能力 Fb,Rd 限值?


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规范要求

孔板承载力 Fb,Rd 在 DIN EN 1993-1-8,第 3.6.1 章,表 3.4 中规定。通用情况下的相关公式为:

如果为单剪连接且只有一排螺栓,则孔板承载力 Fb,Rd 应限制为:

公式 2 中系数 k1 和 αb 的乘积因此被限制为 1.5。这样就概括了单剪连接由于缺少另一排螺栓而无法相互支撑的偏心效应。相互支撑必须既在螺栓行内进行,也在参与的板之间以接触压力进行。这导致螺栓除了要承受剪切力 Fv,Ed 之外,还要承受拉力 Ft,Ed。因此,螺栓受到纵向和横向的组合载荷。

在钢连接附加模块中的考虑

在钢连接附加模块中,区分单排和多排连接是困难的,因为作用于钢连接模型上的力几乎从不单一方向作用。从技术上讲,因此并不是真正的单排连接。即使在一个几乎理想的情况下,力也会双向作用于螺栓,主要是沿着构件方向,但也在一定程度上垂直于构件方向。
由于在附加模块中使用了具有非线性材料特性的有限元模型,此方法捕捉了局部载荷分布以及螺栓位置的潜在应力集中。有限元模型可以更好地预测连接的实际行为,它可能偏离使用 1.5 系数的简化方法。
在附加模块中还检查参与板材自身是否没有显著的塑性变形(5%)。
保守的 1.5 系数考虑了可能的塑性变形,如果载荷可能导致局部屈服。通过确保没有显著的塑性伸长发生,我们提高了我们方法的可靠性。
在手动分析(手动)此类剪切连接的过程中,螺栓中由于杠杆作用和偏心板连接产生的拉力并未直接考虑在内,而是通过 1.5 的统一值考虑。在设计验证中,我们使用螺栓的剪切和拉力组合来涵盖这种行为。
在附加模块用于连接建模的有限元方法中,需要尽可能通用的检查。尽管结果比保守的分析标准方程更精确和可靠。
基于这些原因,在验证细节中示出了通用情况下的公式 1 的验证。然而,不进行根据公式 (3.2) 或公式 2 的验证。

以下图片显示了在钢连接附加模块中提供的验证细节:

结论

根据规范中公式 (3.2) 的分析验证是不必要的。FE 计算考虑了由于单剪连接仅有一排螺栓造成的所有偏心效应。

点击下图将被引导至下载示例模型。


作者

Nikoleizig 先生为德儒巴软件的客户提供技术支持。



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