《鋼結構》中高強度結構鋼高強度螺栓摩擦型連接抗滑移系數取值的探討

朱立

【摘 要】在鋼結構的設計中，節點是保證鋼結構安全的重要環節，而高強度螺栓摩擦型連接是鋼結構節點連接的重要形式，其具有連接緊密、受力性能穩定、耐疲勞、可拆換、安裝簡單以及承受動力荷載時不易松動的優點。高強度結構鋼在工程中的推廣和應用，對連接的設計和應用提出了新的要求，需要發展新的計算理論和方法，而抗滑移系數作為計算承載力最基本的參數，它的取值是否合適直接影響計算結果的精確程度。本文通過調研相關文獻的最新研究成果探討了高強度結構鋼抗滑移系數的取值，為土木工程專業鋼結構課程的教學和鋼結構設計提供一些參考。

【關鍵詞】高強度結構鋼;摩擦型連接;抗滑移系數

中圖分類號： TU391 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）08-0164-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.08.071

【Abstract】In the design of steel structure， joint is an important link to ensure the safety of steel structure， and high-strength bolt friction connection is an important form of joint connection of steel structure. It has the advantages of tight connection， stable mechanical performance， fatigue resistance， removable， simple installation and not easy to loosen under dynamic load. The popularization and application of high strength structural steel in engineering put forward new requirements for the design and application of connections. New calculation theories and methods need to be developed. As the most basic parameter for calculating bearing capacity， the value of anti-slip coefficient directly affects the accuracy of calculation results. In this paper， the value of anti-slip coefficient of high strength structural steel is discussed by investigating the latest research results of relevant literature， which can provide some references for the teaching of steel structure course and steel structure design of civil engineering specialty.

【Key words】High Strength Structural Steel; Friction Connections; Anti-slip coefficient

0 引言

隨著建筑理念、結構計算方法以及施工安裝技術的發展，高層、超高層以及大跨建筑鋼結構日益增多，對建筑鋼材的質量和性能提出了更加嚴格的要求。新型高效、節能環保的高強度結構鋼得到了大力發展，并在國內外建筑和橋梁等工程中得到了應用。高強度結構鋼的應用，可以有效減小構件的截面尺寸和結構自重，減小構件的最大板厚，同時還能降低焊接填充量，改善焊縫質量，使節點連接構造更加合理，還能改善結構的安全性。GB 50017-2017《鋼結構設計標準》中已收錄Q460等級的高強度結構鋼，并指出Q460鋼材摩擦面的抗滑移系數取與Q420鋼相同的0.45。更高等級的高強度結構鋼以及不同強度等級鋼材之間的抗滑移系數的取值在相關規范和標準中并未提及，有學者已開展了研究并得到了可供參考的結果。

1 高強度結構鋼抗滑移系數

高強度螺栓摩擦型連接是通過被連接構件接觸面之間的摩擦阻力來實現剪力的傳遞，以滑移作為承載力極限狀態。而抗滑移系數作為計算承載力最基本的參數，它的取值是否合適直接影響計算結果的精確程度。李友志等[1]針對鋼板材質為Q460，Q550，Q690的高強度結構鋼和Q345普通鋼、摩擦面經過拋丸除銹和噴硬質石英砂處理的試件進行了高強度螺栓摩擦型連接試驗，試驗結果表明：三種高強度鋼材的抗滑移系數比較接近，與Q345普通鋼的抗滑移系數相比有所降低。分析其原因認為，鋼材強度提高使鋼材表面硬度增加，導致摩擦面的粗糙度小于Q345鋼，因此抗滑移系數降低。

王彥博等[2]研究了Q550、Q690、Q890三種等級國產高強度結構鋼高強度螺栓摩擦型連接拋丸和拋丸后生赤銹兩種表面的抗滑移性能，結果表明：對于拋丸表面，Q550鋼拋丸表面抗滑移系數與《鋼結構設計標準》Q345普通鋼系數取值一致，可取0.50;而Q690和Q890鋼的抗滑移系數相對減小，可取0.45。對于拋丸后生赤銹表面，建議設計中不宜考慮生赤銹導致的抗滑移系數的增長。

2 高強度結構鋼與普通鋼混合連接抗滑移系數

高強度結構鋼延性較普通鋼差，不宜應用于抗震設計中會出現塑性鉸的高延性構件;在抗震設防區建筑結構中，高強度結構鋼構件宜與普通鋼混合使用以滿足結構抗震要求。王彥博等[3]研究了Q550、Q690、Q890三種等級國產高強度結構鋼搭配Q235與Q345普通鋼混合連接拋丸表面的抗滑移系數，結果表明：混合連接拋丸表面抗滑移系數大于同等級高強度結構鋼連接表面抗滑移系數。設計中，建議其取值與同等級高強度結構鋼連接表面抗滑移系數保持一致：Q550的混合連接抗滑移系數取0.50，Q690與Q890混合連接抗滑移系數可取0.45。摩擦面相對變形能力受到材料本身塑性及不同材料塑性變形能力匹配度的共同影響，隨著鋼材等級的增加，拋丸表面粗糙度及鋼材變形能力的下降，導致更高等級高強度結構鋼混合連接抗滑移系數的降低。

3 小結

隨著高強度結構鋼在工程中的推廣和運用，國內外關于高強度結構鋼方面的研究已經展開，這些最新的研究成果可以為高強度結構鋼的設計和應用提供參考。針對高強度結構鋼高強度螺栓摩擦型連接抗滑移系數來說，最新的研究成果表明：高強度結構鋼的抗滑移系數比Q345普通鋼要低，Q550可取0.50，Q690和Q890可取0.45;而對于高強度結構鋼與普通鋼混合連接抗滑移系數的取值與同等級高強鋼連接表面抗滑移系數保持一致，即Q550的混合連接抗滑移系數取0.50，Q690與Q890混合連接抗滑移系數可取0.45。

【參考文獻】

[1]李友志，季小蓮，吳耀華.高強度結構鋼高強度螺栓摩擦型連接節點試驗研究[J].建筑結構，2015，45（21）：21-24.

[2]王彥博，陳坤，李國強.超500MPa級高強鋼拋丸及拋丸后生赤銹表面抗滑移系數試驗研究[J].建筑結構學報，2018，39（07）：162-168.

[3]王彥博，陳坤，李國強.高強鋼與普通鋼混合連接拋丸表面抗滑移系數試驗研究[J].土木工程學報，2018，51（12）：21-27+89.