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膜結構工程中全螺栓連接的設計技術條件

1  螺栓群的承載力計算方法

螺栓群根據其受力特性，可以分為兩種類型。

一種為螺栓受剪。首先假定其螺栓群的轉動中心在其幾何中心，而后以最外排的螺栓達到其受剪承載力上限為極限。假定內側的其余螺栓的剪力與其到轉動中心的距離呈線性關系，以此對所有的螺栓的力矩求和，得到螺栓群的受彎承載力。

從公式中可以看到，螺栓群的受彎承載力與其幾何排布尺寸有較大關系，當幾何排布尺寸增加時，受彎承載力也相應增加。

另一種為螺栓受拉。首先也要假定一個螺栓群的轉動中心，一般可假定在螺栓群的幾何中心或者連接端板可能發生塑性鉸的位置（比如相連梁的下翼緣中心）。同樣的，也以最外排螺栓達到受拉承載力作為極限。假定內側的其余螺栓的拉力與其到轉動中心的距離呈線性關系，以此對所有的螺栓的力矩求和，得到螺栓群的受彎承載力。

和上面受剪的情況一樣，螺栓群的受彎承載力也和幾何排布有很大關系。而且可以看到，如果假定中和軸在幾何中心時，有一半的螺栓實際是處于受壓狀態的，實際螺栓是不可能受壓的，所以這部分力是由端板來承擔的。

2  短梁連接中的特殊處理

短梁連接是一種比較特殊的全螺栓連接形式，因為需要預先在被連接的構件上安裝一段短梁，而后通過梁與梁的全螺栓拼接的方式，將梁與被連接構件連接起來。在進行這種連接的設計時，需要注意以下這些細節。

等強假定在拼接連接中，最需要注意的就是等強假定。不同于柱邊連接，拼接連接直接采用的是構件承載力，也就是和構件等強。為什么不直接取用構件的端部內力呢？一方面是因為拼接位置都不在端部，實際內力很難取得；另一方面，則是考慮到實際設計時對構件的描述是剛度連續，如果拼接處的剛度進行削弱的話，不符合設計前提。

因為等強設計實際上是采用構件承載力作為上限進行設計，那么首先要確定的是這里的承載力需要采用的是構件截面的承載力；其次要確定的是承載力的大小。考慮到連接設計的需求，截面承載力只取M和V兩項。而梁主要是以受彎為主，所以這里的等強內力可以取最大彎矩Wf，對應的剪力應為此彎矩對應的剪力。由于此時剪力和豎向荷載以及梁跨有關，不方便直接使用，所以可以簡化后取截面抗剪承載力的1/2。（按全截面抗剪承載力取過于保守，沒有必要）。

彎矩傳遞系數   當翼緣的連接板過長時，考慮到剪力傳遞的滯后性，實際傳遞給腹板的彎矩會小于計算分配的數值。所以此時需要有一個參數來進行調節，適當的增加翼緣承擔的彎矩，同時減少腹板承擔的彎矩。這個參數的數值在抗震規范培訓教材上也給出了建議值0.4，一般保持這個數值進行設計即可。

3 極限承載力的計算原則和方法

當結構有抗震構造要求時，對鋼結構的連接節點，需要進行極限承載力的驗算。極限承載力的計算可以參考抗規的8.2.8條，這里就不再贅述。但是有一點是需要注意，即連接的極限承載力的驗算目的。從原理上可以知道，控制極限承載力的目的是讓節點的極限承載力要大于相連梁的塑性彎矩，而控制這項承載力的最終效果會讓梁先于節點發生屈服，即塑性鉸外移，以此保證豎向構件的安全。需要達到塑性鉸外移的部位，在鋼結構設計標準的17.2.9條中已經有所規定，即塑性耗能區。如果連接已經不在此區段內，此時不管是連接先屈服還是構件先屈服都已不再重要，可不進行驗算。