《钢结构》中高强度结构钢高强度螺栓摩擦型连接抗滑移系数取值的探讨

朱立

【摘 要】在钢结构的设计中，节点是保证钢结构安全的重要环节，而高强度螺栓摩擦型连接是钢结构节点连接的重要形式，其具有连接紧密、受力性能稳定、耐疲劳、可拆换、安装简单以及承受动力荷载时不易松动的优点。高强度结构钢在工程中的推广和应用，对连接的设计和应用提出了新的要求，需要发展新的计算理论和方法，而抗滑移系数作为计算承载力最基本的参数，它的取值是否合适直接影响计算结果的精确程度。本文通过调研相关文献的最新研究成果探讨了高强度结构钢抗滑移系数的取值，为土木工程专业钢结构课程的教学和钢结构设计提供一些参考。

【关键词】高强度结构钢;摩擦型连接;抗滑移系数

中图分类号： TU391 文献标识码： A 文章编号： 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

隨着建筑理念、结构计算方法以及施工安装技术的发展，高层、超高层以及大跨建筑钢结构日益增多，对建筑钢材的质量和性能提出了更加严格的要求。新型高效、节能环保的高强度结构钢得到了大力发展，并在国内外建筑和桥梁等工程中得到了应用。高强度结构钢的应用，可以有效减小构件的截面尺寸和结构自重，减小构件的最大板厚，同时还能降低焊接填充量，改善焊缝质量，使节点连接构造更加合理，还能改善结构的安全性。GB 50017-2017《钢结构设计标准》中已收录Q460等级的高强度结构钢，并指出Q460钢材摩擦面的抗滑移系数取与Q420钢相同的0.45。更高等级的高强度结构钢以及不同强度等级钢材之间的抗滑移系数的取值在相关规范和标准中并未提及，有学者已开展了研究并得到了可供参考的结果。

1 高强度结构钢抗滑移系数

高强度螺栓摩擦型连接是通过被连接构件接触面之间的摩擦阻力来实现剪力的传递，以滑移作为承载力极限状态。而抗滑移系数作为计算承载力最基本的参数，它的取值是否合适直接影响计算结果的精确程度。李友志等[1]针对钢板材质为Q460，Q550，Q690的高强度结构钢和Q345普通钢、摩擦面经过抛丸除锈和喷硬质石英砂处理的试件进行了高强度螺栓摩擦型连接试验，试验结果表明：三种高强度钢材的抗滑移系数比较接近，与Q345普通钢的抗滑移系数相比有所降低。分析其原因认为，钢材强度提高使钢材表面硬度增加，导致摩擦面的粗糙度小于Q345钢，因此抗滑移系数降低。

王彦博等[2]研究了Q550、Q690、Q890三种等级国产高强度结构钢高强度螺栓摩擦型连接抛丸和抛丸后生赤锈两种表面的抗滑移性能，结果表明：对于抛丸表面，Q550钢抛丸表面抗滑移系数与《钢结构设计标准》Q345普通钢系数取值一致，可取0.50;而Q690和Q890钢的抗滑移系数相对减小，可取0.45。对于抛丸后生赤锈表面，建议设计中不宜考虑生赤锈导致的抗滑移系数的增长。

2 高强度结构钢与普通钢混合连接抗滑移系数

高强度结构钢延性较普通钢差，不宜应用于抗震设计中会出现塑性铰的高延性构件;在抗震设防区建筑结构中，高强度结构钢构件宜与普通钢混合使用以满足结构抗震要求。王彦博等[3]研究了Q550、Q690、Q890三种等级国产高强度结构钢搭配Q235与Q345普通钢混合连接抛丸表面的抗滑移系数，结果表明：混合连接抛丸表面抗滑移系数大于同等级高强度结构钢连接表面抗滑移系数。设计中，建议其取值与同等级高强度结构钢连接表面抗滑移系数保持一致：Q550的混合连接抗滑移系数取0.50，Q690与Q890混合连接抗滑移系数可取0.45。摩擦面相对变形能力受到材料本身塑性及不同材料塑性变形能力匹配度的共同影响，随着钢材等级的增加，抛丸表面粗糙度及钢材变形能力的下降，导致更高等级高强度结构钢混合连接抗滑移系数的降低。

3 小结

随着高强度结构钢在工程中的推广和运用，国内外关于高强度结构钢方面的研究已经展开，这些最新的研究成果可以为高强度结构钢的设计和应用提供参考。针对高强度结构钢高强度螺栓摩擦型连接抗滑移系数来说，最新的研究成果表明：高强度结构钢的抗滑移系数比Q345普通钢要低，Q550可取0.50，Q690和Q890可取0.45;而对于高强度结构钢与普通钢混合连接抗滑移系数的取值与同等级高强钢连接表面抗滑移系数保持一致，即Q550的混合连接抗滑移系数取0.50，Q690与Q890混合连接抗滑移系数可取0.45。

【参考文献】

[1]李友志，季小莲，吴耀华.高强度结构钢高强度螺栓摩擦型连接节点试验研究[J].建筑结构，2015，45（21）：21-24.

[2]王彦博，陈坤，李国强.超500MPa级高强钢抛丸及抛丸后生赤锈表面抗滑移系数试验研究[J].建筑结构学报，2018，39（07）：162-168.

[3]王彦博，陈坤，李国强.高强钢与普通钢混合连接抛丸表面抗滑移系数试验研究[J].土木工程学报，2018，51（12）：21-27+89.