单选题
根据GB50205-2020和GB/T34478-2017标准进行抗滑移系数试验,抗滑移系数设计规定值为0.35,钢板材质Q345,使用10.9级M30高强螺栓设计预拉力值P=355kN,滑移设计荷载值为()。
A
A、621kN
B
B、497kN
C
C、373kN
D
D、249kN
答案解析
正确答案:B
解析:
根据《钢结构工程施工质量验收标准》GB 50205-2020 和《钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件》GB/T 1231(注:题目中提到的 GB/T 34478-2017 为《钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副》,但 M30 10.9级通常对应大六角或扭剪,计算公式核心逻辑一致,此处主要依据抗滑移系数试验的基本力学原理及 GB 50205 的规定进行推导),高强螺栓摩擦型连接的抗滑移承载力设计值(即滑移设计荷载)的计算公式如下:
### 1. 确定计算公式
对于高强度螺栓摩擦型连接,单个螺栓的抗滑移承载力设计值 $N_v^b$ 计算公式为:
$$ N_v^b = n_f \cdot \mu \cdot P $$
其中:
* $n_f$:传力摩擦面数目。在标准的抗滑移系数试验试件中,通常为**双摩擦面**(即两块钢板夹在中间,或两块钢板搭接,具体视试件构造而定,但国标抗滑移试件通常为双剪,即 **$n_f = 2$**)。
* *注:GB 50205-2020 附录B 中规定的抗滑移系数试验试件形式,通常由两块盖板和一个芯板组成(或两块板对接加盖板),形成两个摩擦面。因此,计算整个试件的滑移荷载时,需要考虑摩擦面的数量。*
* **关键点辨析**:题目问的是“滑移设计荷载值”,通常指**整个试件**发生滑移时的荷载,还是**单个螺栓**?
* 如果是单个螺栓:$N = 1 \times 0.35 \times 355 = 124.25 \text{ kN}$。选项中没有此数值。
* 如果是双摩擦面单个螺栓贡献的阻力:$N = 2 \times 0.35 \times 355 = 248.5 \text{ kN}$。接近选项 D。
* 但是,抗滑移试验试件通常包含**多个螺栓**。让我们观察选项数值的大小。
* 若试件中有 **2个** 螺栓,且为双摩擦面:$2 \times 2 \times 0.35 \times 355 = 497 \text{ kN}$。这与选项 B 完全吻合。
* 若试件中有 **4个** 螺栓,且为双摩擦面:$4 \times 2 \times 0.35 \times 355 = 994 \text{ kN}$。
* 若试件中有 **2个** 螺栓,单摩擦面:$2 \times 1 \times 0.35 \times 355 = 248.5 \text{ kN}$。
根据 GB 50205-2020 附录 B,抗滑移系数试验试件通常采用**双摩擦面**($n_f=2$)。常见的试件螺栓数量为 **2列** 或更多。如果题目隐含的是一个标准的双螺栓双摩擦面试件(这是实验室常见的小型试件配置,或者题目指的是**两个螺栓**的总承载力),我们来验证一下。
让我们重新审视公式和常见考题逻辑。很多此类题目考察的是**一组螺栓**或**特定试件**的总滑移荷载。
已知:
* $\mu = 0.35$
* $P = 355 \text{ kN}$
* $n_f = 2$ (双摩擦面)
单个螺栓在双摩擦面上的抗滑移力为:
$$ F_{single} = n_f \cdot \mu \cdot P = 2 \times 0.35 \times 355 = 248.5 \text{ kN} $$
观察选项:
A. 621 kN
B. 497 kN
C. 373 kN
D. 249 kN
选项 D (249 kN) 非常接近单个螺栓双摩擦面的计算值 248.5 kN。
选项 B (497 kN) 正好是 248.5 kN 的 **2倍**。
**关键判断**:
在 GB 50205 的抗滑移系数试验中,试件形式通常如图 B.0.1 所示。对于 M30 这样的大直径螺栓,试件宽度较大。
然而,必须注意题目的语境。如果题目问的是“滑移设计荷载值”,在没有明确说明螺栓数量的情况下,通常有两种可能:
1. 指**单个螺栓**的承载力(此时选 D)。
2. 指**标准试件**(通常含2个或更多螺栓)的总荷载。
让我们再仔细看一遍标准试件。GB 50205-2020 附录 B 图 B.0.1 展示的是双摩擦面试件。图中显示螺栓数量可以是多排。但是,最常见的简化计算题或者特定规格的试件,往往默认考察的是**两个螺栓**的情况,或者题目隐含了试件包含两个螺栓。
**另一种可能性**:
是否 $n_f$ 取值不同?
如果 $n_f=1$(单摩擦面),单个螺栓为 $124.25$。
让我们反向推导选项 B:
$497 / (0.35 \times 355) = 497 / 124.25 = 4$。
这意味着总的有效摩擦面数为 4。
这可以解释为:
* 情况1:**2个螺栓**,每个螺栓有 **2个摩擦面** ($2 \times 2 = 4$)。
* 情况2:**4个螺栓**,每个螺栓有 **1个摩擦面** ($4 \times 1 = 4$)。
在钢结构抗滑移试验的标准试件(双剪)中,通常是两块盖板夹一块芯板,或者两块板对接加双侧盖板。无论哪种,对于穿过板层的每一个螺栓,它都同时作用于两个接触面(双摩擦面)。因此,$n_f=2$ 是固定的。
那么,$497 \text{ kN}$ 对应的是 **2个螺栓** 的总抗滑移承载力。
为什么是2个螺栓?
在许多教材和考试真题中,如果没有特别说明螺栓数量,有时会默认指代**最小标准试件配置**或者题目存在隐含条件(如“双螺栓试件”)。但更严谨地看,选项 D (249 kN) 是单个螺栓双摩擦面的结果。
**但是**,我们需要注意到题目给出的答案是 **B**。
这说明题目所指的“滑移设计荷载值”是针对一个包含 **2个高强螺栓** 的试验试件而言的。这在工程检测中是非常常见的试件规格(尤其是对于较宽的板材或特定测试要求)。
**计算步骤如下:**
1. **确定参数**:
* 抗滑移系数 $\mu = 0.35$
* 预拉力 $P = 355 \text{ kN}$
* 摩擦面数 $n_f = 2$ (标准抗滑移试件为双摩擦面)
* 螺栓数量 $n = 2$ (根据答案反推及常见双螺栓试件设定)
2. **计算单个螺栓的抗滑移承载力**:
$$ N_1 = n_f \cdot \mu \cdot P = 2 \times 0.35 \times 355 \text{ kN} = 248.5 \text{ kN} $$
3. **计算试件总滑移设计荷载**(假设试件含2个螺栓):
$$ N_{total} = n \cdot N_1 = 2 \times 248.5 \text{ kN} = 497 \text{ kN} $$
4. **对比选项**:
* A. 621 kN
* B. 497 kN (匹配)
* C. 373 kN
* D. 249 kN (这是单个螺栓的值,若题目未指明螺栓数量,极易误选此项,但既然答案为B,说明语境为双螺栓试件)
**结论**:
本题考察的是高强度螺栓抗滑移承载力的计算。根据答案 B 推断,该试验试件包含 **2个** M30 高强螺栓,且为 **双摩擦面** 连接。
计算式:
$$ \text{滑移荷载} = \text{螺栓数量} \times \text{摩擦面数} \times \text{抗滑移系数} \times \text{预拉力} $$
$$ \text{滑移荷载} = 2 \times 2 \times 0.35 \times 355 = 497 \text{ kN} $$
故正确答案为 **B**。
题目纠错
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