贺州镀锌角铁规格 创享专业品质

角钢在土木工程中应用广泛。为研究不同螺栓边距对角钢连接性能的影响，设计了角钢在不同螺栓边距下的连接试验，通过改变螺栓孔边距研究角钢螺栓连接的抗剪性能，建立ABAQUS有限元模型与试验结果对比验证。并运用有限元建模方法，改变角钢型号进行参数分析。结果表明，有限元分析的荷载-位移曲线、极限承载力和破坏模式与试验结果吻合较好，为做参数分析提供依据；对《钢结构设计手册》中螺栓边距进行修正，便于实际工程应用。

关键词：角钢； 边距； 有限元； 抗剪性能； 角钢型号

角钢螺栓连接在钢结构中广泛使用，尤其在兴建的电塔与通讯基站设施中，杆件主要由角钢组成[1]。目前国内外学者关于角钢螺栓连接的抗剪性能进行了一些研究。研究结果表明，角钢螺栓抗剪连接性能受到众多因素影响，主要有角钢厚度[2]、螺栓边距[3]以及螺栓间距[4]等有关。吴耀华等研究了预拉力对高强钢孔壁承压强度的影响[5]。Hong研究了螺栓间距和角钢厚度对双角钢螺栓连接性能的影响[6]。董磊磊等研究表明，减小螺栓间距对节点承载力和初始刚度影响较大[7]。GB 50017—2003《钢结构设计规范》仅对板件的线距有明确规定，对于角钢等刚性构件只在《钢结构设计手册》[8](以下简称《手册》)中给出建议值。美国规范ANSI/AISC 360-10和欧洲规范EC 3对角钢等刚性构件的线距也无明确规定。德国DIN 18800-1∶2008规范对所有型号角钢的边距(螺栓孔中心到肢背距离)有小于等于8 t(t为角钢肢厚)的规定，因此参考德国规范，本文通过试验及有限元模拟对我国角钢进行深入研究。

本文针对角钢螺栓抗剪连接的工作性能，对型号为63×5的等边角钢，在不同螺栓边距下进行试验，得出试件的荷载-位移曲线、极限承载力及试件的破坏模式，运用有限元软件ABAQUS进行参数分析，将《手册》与德国规范进行对比，提出相应的建议设计值。

建议如果自己用的话，别怕多花几个钱，还是用好的吧。俗话说：买着便宜热镀锌角钢用着贵，好的热镀锌角钢你可以多用好几年。

4 参数分析
将德国规范对角钢螺栓连接边距小于等于8t(t为角钢肢厚)的规定与《手册》中的建议设计值进行对比，得到11组螺栓边距大于8t的角钢，角钢型号与螺栓边距值如表7所示。以角钢型号80×5为例，取螺栓为M20，螺栓边距分别为35,40，45 mm进行有限元分析。

4.1 螺栓边距对荷载-位移曲线的影响分析

角钢型号为80×5在螺栓边距分别为35,40，45 mm下的荷载位移-曲线如图8所示，荷载-位移曲线在荷载为150 kN之前基本保持一致，继续加载螺栓边距对荷载-位移曲线产生影响。极限承载力随螺栓边距增大呈下降状态，与**试验得出的结果规律相一致。螺栓边距为35 mm的试件极限承载力为250.21 kN，螺栓边距为40 mm的试件限承载力为234.72 kN，相比于螺栓边距为35 mm下降了6.96%；螺栓边距为45 mm的试件极限承载力为207.82 kN，对比螺栓边距为40 mm的下降幅度为13.04%。从试件变形量看，螺栓边距为45 mm的试件破坏时的变形量为14.3 mm，其他两组试件破坏时的变形量分别问17.8 mm和18.4 mm，可见螺栓边距为45 mm的试件发生挤压冲切破坏。

表7 角钢型号与螺栓边距


角钢型号肢厚/mm《手册》边距/mm比值角钢型号肢厚/mm《手册》边距/mm比值4032583380545900453258339065083350330100010065591756330100011076085763435875125870875704401000

4.2 各螺栓孔周向应力分布

为考察在多螺栓角钢抗剪连接下，各螺栓孔周向应力分布情况，以型号为80×5，螺栓边距为40 mm的角钢，荷载分别为100，175，200 kN时得到的应力分布为例。应力值**的方法：如图9所示，从x轴起沿顺时针方向一周(θ角0°～360°)顺序取值。螺栓孔编号根据试验情况，从上到下依次排序为1～5号螺栓孔，该周向应力分布如图10所示。


图8 荷载-位移曲线


图9 螺栓孔挤压面示意


a—荷载为100 kN；b—荷载为175 kN；c—荷载为200 kN。

图10 各螺栓孔周向应力分布

从图中可看出，相同荷载下，螺栓位置的不同对螺栓孔周向应力分布有较大影响。

加载荷载为100 kN时，如图10a所示，螺栓孔与螺栓杆挤压区(θ=135°～225°)附近应力较大，各螺栓孔在挤压区的挤压应力呈现两头大中间小的分布，与实际情况相吻合；非挤压区的应力随螺栓号数的增加(越远离加载端)呈下降状态，且均均在挤压区两侧(θ=90°和θ=270°)附近有较值，这是由于螺栓孔截面削弱产生应力集中的现象。

加载荷载为175 kN时，如图10b所示，螺栓孔与螺栓杆挤压区附近(θ=135°～225°)的挤压应力逐渐趋向一致，同时可观察到1号螺栓孔挤压区两侧(θ=90°和θ=270°)附近的应力达到极限应力426 MPa，明显大于其他螺栓孔挤压区两侧的应力。

加载荷载为200 kN时，如图10c所示，1号螺栓孔极限应力区在孔周向逐渐扩大，明显大于其他螺栓孔的周向应力。通过观察型号为80×5角钢各螺栓孔周向应力分布情况可以发现，1号螺栓孔在θ=90°～270°的整体应力水平明显**其他螺栓孔，是较易产生裂纹和受拉破坏的区域，所以以下取1号螺栓孔在θ=90°～270°作为研究对象。

4.3 螺栓边距对螺栓孔应力分布影响分析

角钢在螺栓孔附近会产生明显的应力集中现象，承载试件的应力集中对其疲劳寿命的影响尤为显着。分别对试件在加载荷载为100，175，200 kN时，1号螺栓孔周向的应力分布进行研究分析，应力分布如图11所示。


a—荷载为100 kN；b—荷载为175 kN；c—荷载为200 kN。

图11 不同螺栓边距下螺栓孔周向应力分布

当荷载为100 kN，如图11a所示，螺栓杆与螺栓孔壁接触挤压，在挤压区的应力(θ=135°～225°)**非挤压区应力，且由于螺栓孔使截面削弱，挤压区两侧(θ=90°和θ=180°)应力集中明显，故出现波峰。对比发现3条曲线走势相同，但应力值有区别，螺栓边距为45 mm的试件挤压区应力较大(329.43 MPa)，大于另外两组试件；同时由于螺栓孔偏心，螺栓边距为35 mm和45 mm的试件分别在θ=90°和θ=180°处的应力较大，较大应力分别为313.71 MPa和307.52 MPa。

当荷载为175 kN时，由于螺栓使截面削弱，极限拉应力首先出现在挤压区两侧(θ=90°和θ=270°)附近，如图11b所示。可以看出，螺栓边距为40 mm的试件在挤压区(θ=180°)附近的较小应力为362.67 MPa，相比螺栓边距为35 mm和45 mm的应力值分别为386.82 MPa和381.54 MPa，下降了6.63%和5.25%。

当荷载为200 kN时，大部分挤压区与挤压区两侧应力均达到极限应力值，如图11c所示。可见，螺栓边距为45 mm的试件在挤压区的应力均已达到极限应力值，螺栓边距为35 mm和40 mm的在挤压区较小应力分别为412.75 MPa和396.36 MPa。

综上，型号为80×5的角钢螺栓连接，在螺栓边距为45 mm的极限破坏模式为挤压冲切破坏，该破坏模式下的极限应力为207.82 kN，明显**另外两组试件，对应试件的变形量为14.3 mm；在不同的荷载阶段下，1号螺栓孔周向应力的整体水平大于其他两组试件。螺栓边距为35 mm和40 mm的极限破坏模式为截面颈缩破坏，极限承载力分别为250.21 kN和234.72 kN，在不阶段荷载作用下，螺栓边距为40 mm的试件周向应力发展较为缓慢，同时考虑施工现场安装方便，角钢型号为80×5的螺栓边距设计建议值取为40 mm。

4.4 螺栓边距修正

运用4.2中的分析方法对其余10种角钢进行参数分析，并选取角钢螺栓连接合理边距,对《手册》中的取值进行修正，修正后的边距值见表8。

表8 螺栓边距建议值


角钢型号肢厚/mm《手册》边距/mm边距建议值/mm角钢型号肢厚/mm《手册》边距/mm边距建议值/mm40325208054540453252090650455033025100655505633025110760556343530125870657044035

5 结束语
GB 50017—2003并未对角钢螺栓连接的螺栓边距有明确规定，仅在《手册》中给出螺栓边距设计建议值。因此，本文通过试验研究不同螺栓边距对角钢连接性能的影响，运用经验证的ABAQUS有限元软件进行参数分析，得到以下结论：

1)型号为63×5的角钢螺栓连接试件的极限承载力随螺栓边距的增加而减小；角钢延性随螺栓边距增大而降低；由于螺栓边距不同，角钢破坏模式呈现差异性。

2)有限元软件ABAQUS分析与试验结果吻合度较好。有限元得到的荷载-位移曲线与试验的荷载位移曲线基本吻合，极限承载力误差在5%以内，破坏模式与试验现象相近，验证了本文建立角钢螺栓抗剪连接有限元模型的合理性，可为进一步研究提供依据。

3)运用有限元软件进行参数分析，表明德国规范规定的螺栓边距小于等于8t适用于我国角钢，并对《手册》进行局部修正，提出11组螺栓边距设计建议值

-/gjjgaf/-

佛山市勇仁钢铁有限公司是一家集钢材批发，定做加工，配送，物流，仓储为一体的综合贸易企业。公司立足钢材贸易这一主业，公司主要经营各种规格：H型钢、工字钢、角钢，槽钢、钢板、花纹板，方管、圆管，螺旋管、镀锌管、无缝管、圆钢、扁钢，C型钢、彩瓦、钢轨、螺纹钢、线材， 剪板折弯  数控切割  开牙 滚槽  卷板 卷管  焊接加工  钢结构定制  钢板切零  预埋件加工   钢材加工 钢管压槽  剪板加工  钢板数控切割 钢板切割等系列产品的钢材。
   公司目前拥有一批年轻、专业、富有敬业精神的销售人员和管理人员，并建立了完整的销量，仓储以及信息管理体系。现已和各大钢厂建立的长期的战略合作伙伴关系。 
   公司一贯重合同、守信用，在业界内享有较高的商业信誉，且有雄厚的经营实力，能稳健地向客户提品的营销服务，本着“诚信为本，信誉，质量至上，客户满意，追求卓越”的经营理念和“品种全，规格齐，质量好，服务佳”的竞争优势，赢得了广大客户的信赖和支持，曾先后为华南地区的大型重点工程（桥梁、隧道、电站、钢结构厂房等）提供了大批优质的钢材。

    以保证公司在可持续发展战略思想指引下得到长期、稳定、高速发展。本着与客户共同成长、共享未来，合作双赢的原则，在销售产品过程中，我公司以“钢的质量，铁的信誉、价格合理、服务周到”为宗旨，保证销售的产品质量。与时俱进，以客户服务和社会做贡献为宗旨，不断完善、规范自身的销售服务模式和销售行为，与客户共同发展，开创美好明天！