铆钉连接及计算

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§3-7铆钉连接

3.7.1铆钉的排列和构造要求

一、铆钉的形状

铆钉按照铆头的形状分为：半圆头铆钉、高头铆钉、埋头铆钉和半埋头铆钉四种。

二．铆钉的构造要求：

（1）在钢结构中一般多采用半圆头铆钉（图a）；

（2）当铆合钢板的总厚度超过铆钉直径的5倍时，宜采用高头铆钉；（图b）

（3）当构件表面要求平整或钉头处的空间受到限制时，可采用沉头铆钉（图c、d）

（4）沉头和半沉头铆钉不得用于钉杆受拉的连接。

三、铆钉连接的形式：对接、搭接和顶接（表3.7.1）。

四、铆钉按受力分为：剪力铆钉、拉力铆钉和剪拉铆钉三类（表3.7.1）。

3.7.2铆钉连接的计算

一、受剪连接

二、每个受拉铆钉的承载力设计值

三、铆钉群连接的计算：（同普通螺栓）

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§3-8轻钢结构紧固件连接的构造和计算

3.8.1紧固件连接的构造要求

用于薄壁型钢结构中的紧固件应满足下述构造要求：

（1）抽芯铆钉（拉铆钉）和自攻螺钉的钉头部分应靠在较薄的板件一侧。连接件的中距和端距不得小于连接件直径的3倍，边距不得小于连接件直径的1.5倍。受力连接中的连接件不宜少于2个。

（2）抽芯铆钉的适用直径为2.6~6.4mm，在受力蒙皮结构中宜选用直径不小于4mm的抽芯铆钉；自攻螺钉的适用直径为3.0~8.0mm，在受力蒙皮结构中宜选用直径不小于5mm的自攻螺钉。

（3）自攻螺钉连接的板件上的预制孔径d0应符合下式要求：

（4）射钉只用于薄板与支承构件（即基材如檩条）的连接。射钉的间距不得小于射钉直径的4.5倍，且其中距不得小于20mm，到基材的端部和边缘的距离不得小于15mm，射钉的适用直径为3.7~6.0mm。

射钉的穿透深度（指射钉尖端到基材表面的深度，如图3.8.1所示）应不小于10mm。

（5）在抗拉连接中，自攻螺钉和射钉的钉头或垫圈直径不得小于14mm；且应通过试验保证连接件由基材中的拔出强度不小于连接件的抗拉承载力设计值。

上述规定大部分引自国外的相关规，项次（3）是根据我国自己的试验结果归纳出的经验公式。

3.8.2紧固件的强度计算

1、紧固件受拉

根据大量的试验结果，得到了静荷载和反复荷载作用下，自攻螺钉和射钉连接抗拉强度的计算公式。风是反复荷载的根本起因，在风吸力作用下，压型钢板上下波动，使紧固件承受反复荷载作用，常引起钉头部位的疲劳破坏。因此含风组合时承载力降低。

GB50018规规定，在压型钢板与冷弯型钢等支承构件之间的连接件杆轴方向受拉的连接中，每个自攻螺钉或射钉所受的拉力应不大于按下列公式计算的抗拉承载力设计值。

当连接件位于压型钢板波谷的一个四分点时（如图3.8.2.b所示），其抗拉承载力设计值应乘以折减系数0.9；当两个四分点均设置连接件时（如图3.8.2c所示）则应乘以折减系数0.7。

自攻螺钉在基材中的钻入深度t c应大于0.9mm，其所受的拉力应不大于按下式计算的抗拉承载力设计值。

2、紧固件受剪

当紧固件能牢固的将压型钢板与其支承构件（如檩条和墙梁等）连在一起时，压型钢板面层除能承受法向于它的面外荷载之外，还可与支承构件一起承受面的剪力，这一效应称为受力蒙皮作用（stressed skin action），此时紧固件要承受剪力作用。试验研究表明，紧固件受剪的破坏形式主要是薄板波挤压，或被撕裂。GB-50018规规定当连接件受剪时，每个连接件所承受的剪力应不大于按下列公式计算的抗剪承载力设计值。

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第一节焊缝连接

第7.1.1条对接焊缝应按下列规定计算：

一、在对接接头和Ｔ形接头中，垂直于轴心拉力或轴心压力的对接焊缝，其强度应按下式计算：N

二、在对接接头和T形接头中，承受弯矩和剪力共同作用的对接焊缝，其正应力和剪应力应分别进行计算。但在同时受有较大正应力和剪应力处（例如梁腹板横向对接焊缝的端部），应按下式计算折算应力：

注：①当承受轴心力的板件用斜焊缝对接，焊缝与作用力间的夹角θ符合tgθ≤1.5时，其强度可不计算。

②当对接焊缝无法采用引弧板施焊时，每条焊缝的长度计算时应各减去10mm。

第7.1.2条直角角焊缝（图7.1.2）的强度应按下列公式计算：

一、在通过焊缝形心的拉力、压力或剪力作用下：当力垂直于焊缝长度方向时，

二、在其它力或各种力综合作用下，σf和Tf共同作用处：

第7.1.4条不焊透的对接焊缝（图7.1.4）的强度，应按角焊缝的计算公式（7.1.2-1）至公式（7.1.2-3）计算，但取βf＝1.0，其有效厚度应采用：

当熔合线处焊缝截面边长等于或接近于最短距离s时（图7.1.4b、c、e），抗剪强度设计值应按角焊缝的强度设计值乘以0.9。在垂直于焊缝长度方向的压力作用下，强度设计值可采用角焊缝的强度设计值乘以1.22。

第二节螺栓连接和铆钉连接

第7.2.1条普通螺栓、锚栓和铆钉应按下列规定计算：

一、在普通螺栓或铆钉受剪的连接中，每个普通螺栓或铆钉的承载力设计值应取受剪和承压承载力设计值中的较小者：

受剪承载力设计值：

二、在普通螺栓、锚栓或铆钉杆轴方向受拉的连接中，每个普通螺栓、锚栓或铆钉的承载力设计值应按下列公式计算：

三、同时承受剪力和杆轴方向拉力的普通螺栓和铆钉，应分别符合下列公式的要求：

第7.2.2条摩擦型高强度螺栓应按下列规定计算：

一、在抗剪连接中，每个摩擦型高强度螺栓的承载力设计值应按下式计算：

二、在杆轴方向受拉的连接中，每个摩擦型高强度螺栓的承载力设计值，取Nbt＝0.8p。

三、当摩擦型高强度螺栓连接同时承受摩擦面间的剪切和螺栓杆轴方向的外拉力时，每个摩擦型高强度螺栓的受剪承载力设计值仍应按公式（7.2.2）计算，但应以p－1.25Nt代替p。此处Nt为每个高强度螺栓在其杆轴方向的外拉力，其值不应大于0.8p。

第7.2.3条承压型高强度螺栓应按下列规定计算：

一、承压型高强度螺栓的预拉力p和连接处构件接触面的处理方法应与摩擦型高强度螺栓相同。承压型高强度螺栓仅用于承受静力荷载和间接承受动力荷载结构中的连接。

二、在抗剪连接中，每个承压型高强度螺栓的承载力设计值的计算方法与普通螺栓相同，但当剪切面在螺纹处时，其受剪承载力设计值应按螺纹处的有效面积进行计算。

三、在杆轴方向受拉的连接中，每个承压型高强度螺栓的承载力设计值，Nbt＝0.8p。

四、同时承受剪力和杆轴方向拉力的承压型高强度螺栓，应符合下列公式的要求：