第三章-钢结构的连接-螺栓连接课件.ppt

1、第三章第三章 钢结构的连接钢结构的连接按受力情况分为按受力情况分为剪力螺栓（抗剪螺栓）：螺栓杆垂直于力线剪力螺栓（抗剪螺栓）：螺栓杆垂直于力线拉力螺栓（抗拉螺栓）：螺栓杆平行于力线拉力螺栓（抗拉螺栓）：螺栓杆平行于力线既受剪又受拉的螺栓既受剪又受拉的螺栓螺栓的工作螺栓的工作第六节第六节 螺栓连接的构造螺栓连接的构造FNF 只受剪力只受剪力只受拉力只受拉力 剪力剪力+拉力拉力抗剪连接抗拉连接抗剪连接抗剪连接板件之间有板件之间有相互错动相互错动的趋势的趋势抗拉连接抗拉连接板件之间有板件之间有相互脱开相互脱开的趋势的趋势螺栓的排列螺栓的排列分为分为并列并列和和错列错列两种形式。两种形式。并列：并列：

2、比较简单整齐，布置紧凑，连接板尺寸小，螺栓孔比较简单整齐，布置紧凑，连接板尺寸小，螺栓孔对构件截面削弱较大。对构件截面削弱较大。错列：错列：可以减小对截面的削弱，但螺栓排列松散，连接板可以减小对截面的削弱，但螺栓排列松散，连接板尺寸较大。尺寸较大。B B 错列错列A A 并列并列中距中距中距中距边距边距边距边距端距端距螺栓排列考虑的因素：螺栓排列考虑的因素：受力要求受力要求 垂直于受力方向：受拉构件各排螺栓的垂直于受力方向：受拉构件各排螺栓的中距中距及及边距边距不能过不能过小，以免螺孔导致钢板小，以免螺孔导致钢板截面削弱过多截面削弱过多，降低其承载能力。，降低其承载能力。在顺力作用方向：在顺力

3、作用方向：端距端距应按被连接件材料的抗挤压及抗剪应按被连接件材料的抗挤压及抗剪切等强度条件确定，以使钢板在端部不致被螺栓冲剪破坏，切等强度条件确定，以使钢板在端部不致被螺栓冲剪破坏，端距不应小于端距不应小于2 2d d0 0；中距中距不宜过大，否则被连接板件间容不宜过大，否则被连接板件间容易发生鼓曲现象。易发生鼓曲现象。构造要求构造要求 中距及边距不宜过大，否则连接中距及边距不宜过大，否则连接板件间不能紧密贴合板件间不能紧密贴合，潮，潮气侵入缝隙使钢材锈蚀。气侵入缝隙使钢材锈蚀。施工要求施工要求 保证一定空间，便于打锚和采用扳手拧紧螺帽。根据扳手保证一定空间，便于打锚和采用扳手拧紧螺帽。根据扳

4、手尺寸和工人的施工经验、规定最小中距为尺寸和工人的施工经验、规定最小中距为3d3d0 0。螺栓的最大、最小容许距离螺栓的最大、最小容许距离名称 位置和方向 最大容许距离（取两者的较小值）最小容许距离 外排(垂直内力或顺内力方向)8d0 或 12 t 垂直内力方向 16d0 或 24 t 构件受压力 12d0 或 18 t 中间排 顺内力方向 构件受拉力 16d0 或 24 t 中心间距 沿对角线方向 3d0 顺内力方向 2d0 剪切或手工气割边 1.5d0 高强度螺栓 1.5d0 中心至构件边缘距离 垂直内力方向 轧制边、自动气割或锯割边 其它螺栓 4d0 或 8 t 1.2d0 螺栓的构造要

5、求：螺栓的构造要求：为连接可靠，连接的一端永久螺栓不得少于两个；为连接可靠，连接的一端永久螺栓不得少于两个；对承受动力荷载的，必须要求防螺栓松动措施，如加弹对承受动力荷载的，必须要求防螺栓松动措施，如加弹簧垫圈、焊死螺帽和螺杆；簧垫圈、焊死螺帽和螺杆；C级螺栓有较大孔隙，只适用于杆轴方向受拉的连接；级螺栓有较大孔隙，只适用于杆轴方向受拉的连接；采用高强度螺栓进行拼接，为保证摩擦面紧密贴合，不采用高强度螺栓进行拼接，为保证摩擦面紧密贴合，不采用型钢，而采用钢板；采用型钢，而采用钢板；沿杆轴方向受拉的螺栓连接中的端板，应采取增强刚度沿杆轴方向受拉的螺栓连接中的端板，应采取增强刚度的措施。的措施。第

6、七节第七节 普通螺栓连接的性能和计算普通螺栓连接的性能和计算抗剪连接的工作性能抗剪连接的工作性能 抗剪连接是最常见的螺栓连接。抗剪试验可得试件上抗剪连接是最常见的螺栓连接。抗剪试验可得试件上a a、b b两点间的相对位移两点间的相对位移与作用力与作用力N N的关系曲线。试件由零的关系曲线。试件由零载一直加载至连接破坏的全过程，经历三个阶段。载一直加载至连接破坏的全过程，经历三个阶段。abNN/2N/2(1)(1)摩擦传力弹性阶段摩擦传力弹性阶段 O O1 1斜直线斜直线段：加荷之初，连接中剪力较小，段：加荷之初，连接中剪力较小，荷载靠板件间接触面的摩擦力传荷载靠板件间接触面的摩擦力传递，螺栓杆

7、与孔壁间的间隙保持递，螺栓杆与孔壁间的间隙保持不变，处于弹性阶段，板件间摩不变，处于弹性阶段，板件间摩擦力大小取决于拧紧螺帽时螺杆擦力大小取决于拧紧螺帽时螺杆中的初始拉力、板面处理方式，中的初始拉力、板面处理方式，普通螺栓的初应力很小。此阶段普通螺栓的初应力很小。此阶段很短，可略去不计。很短，可略去不计。(2)(2)相对滑移阶段相对滑移阶段 1212水平线段：水平线段：荷载增大，剪力达到摩擦力最大荷载增大，剪力达到摩擦力最大值，板件间产生相对滑移，其最值，板件间产生相对滑移，其最大滑移量为螺栓杆与孔壁之间的大滑移量为螺栓杆与孔壁之间的间隙，直至螺栓杆与孔壁接触。间隙，直至螺栓杆与孔壁接触。(3

8、)(3)弹塑性阶段弹塑性阶段 荷载继续增加，荷载继续增加，连接所承受的外力主要靠螺栓与连接所承受的外力主要靠螺栓与孔壁接触传递。螺栓杆除主要受孔壁接触传递。螺栓杆除主要受剪力外，还承受弯矩和轴向拉力，剪力外，还承受弯矩和轴向拉力，孔壁受到挤压。螺杆的伸长受到孔壁受到挤压。螺杆的伸长受到螺帽的约束，增大了板件间的压螺帽的约束，增大了板件间的压紧力，使板件间的摩擦力随之增紧力，使板件间的摩擦力随之增大，所以曲线呈上升状态。达到大，所以曲线呈上升状态。达到“3”3”点时，螺栓或连接板达到点时，螺栓或连接板达到弹性极限。弹性极限。(4)(4)破坏阶段破坏阶段 荷载继续增加，荷载继续增加，此阶段即使给荷

9、载很小的增量，此阶段即使给荷载很小的增量，连接的剪切变形也迅速加大，直连接的剪切变形也迅速加大，直到连接的最后破坏。曲线的最高到连接的最后破坏。曲线的最高点点“4”4”所对应的荷载即为普通所对应的荷载即为普通螺栓连接的极限荷载。螺栓连接的极限荷载。栓杆直径较小时，栓杆可栓杆直径较小时，栓杆可能先被剪断；能先被剪断；单个螺栓的破坏形式单个螺栓的破坏形式栓杆直径较大、板件较薄时，栓杆直径较大、板件较薄时，板件可能先被挤坏，这种破坏板件可能先被挤坏，这种破坏叫做螺栓承压破坏；叫做螺栓承压破坏；板件截面可能因螺栓孔板件截面可能因螺栓孔消弱截面太多而被拉断；消弱截面太多而被拉断；N/2NN/2NNNN以

10、上三种破坏形式通以上三种破坏形式通过强度计算避免。过强度计算避免。措施：措施：栓杆长度不应大于栓杆长度不应大于5d0端距太小，端距范围内的板件有可能被栓杆冲剪破端距太小，端距范围内的板件有可能被栓杆冲剪破坏坏NN栓杆弯曲破坏栓杆弯曲破坏N/2NN/2措施：端距不应小于措施：端距不应小于2d2dO O以上两种破坏形式通以上两种破坏形式通过构造避免。过构造避免。单螺栓承载力设计值单螺栓承载力设计值bvvbvfdnN42bcbctfdNt t连接接头一侧承压构件总厚度的较小值。连接接头一侧承压构件总厚度的较小值。f fc cb b螺栓螺栓孔壁孔壁承压强度设计值；承压强度设计值；单螺栓抗剪承载力：单螺

11、栓抗剪承载力：抗剪承载力：抗剪承载力：承压承载力：承压承载力：d dn nv v剪切面数目剪切面数目；d d螺栓杆直径；螺栓杆直径；f fv vb b螺栓抗剪强度设计值；螺栓抗剪强度设计值；),min(minbcbvbNNNN/2N/2N NN/2N/2剪切面数目剪切面数目nvNN1vn单剪：NN/2N/22vn双剪：4vn四剪：N/2N/3N/3N/3N/2普通螺栓群抗剪连接计算：轴心力普通螺栓群抗剪连接计算：轴心力N/2Nl l1 1N/2平均值平均值螺栓的内力分布螺栓的内力分布 当当l11515d0(d0为孔径为孔径)时，时，假定假定N N由各螺栓均匀承担。由各螺栓均匀承担。螺栓群承受轴

12、心剪力时，螺栓群承受轴心剪力时，螺栓群在长度方向各螺栓螺栓群在长度方向各螺栓受力不均匀，两端大，中受力不均匀，两端大，中间小。当沿受力方向的连间小。当沿受力方向的连接长度接长度15d0时，连接工时，连接工作进入弹塑性阶段后，内作进入弹塑性阶段后，内力发生重分布，螺栓群中力发生重分布，螺栓群中各螺栓受力逐渐均匀。各螺栓受力逐渐均匀。bNNnmin当当l1 1l5l5d d0 0后，各螺杆所受内力不易均匀，端部螺栓首后，各螺杆所受内力不易均匀，端部螺栓首先达到极限强度而破坏，随后由外向里依次破坏。为防先达到极限强度而破坏，随后由外向里依次破坏。为防止端部螺栓提前破坏，当止端部螺栓提前破坏，当l1

13、1l5l5d d0 0 时，螺栓的抗剪和承时，螺栓的抗剪和承压承载力设计值应乘以折减系数压承载力设计值应乘以折减系数予以降低：予以降低：7.01501.101dlbNNnmin普通螺栓群普通螺栓群长连接长连接螺栓数确定：螺栓数确定：普通螺栓群普通螺栓群轴心受剪轴心受剪的计算流程的计算流程bcbVNN、计算bcbVbNNN，minmin0115dl bNNnminbNNnmin7.01501.101dl取整数按规定排列螺栓是否。设计值为此连接承受的静力荷载。级），螺栓孔直径（普通螺栓钢，采用材为的连接。钢设计轴心受拉双拼接板kNNmmdCMQ90024222350bcbvff得：解：查附表 3.

14、1bvvbVfdnN42设计值为一个螺栓的抗剪承载力2/305mmN2/140mmNkN4.10614042214.322N2/N2/N340 26010NNbcbcf tdN设计值为一个螺栓的承压承载力kN2.1343052022NN5301020t12t12tN2/N2/N80505080120 120 5050340 26010NNkNNNNbcbVb4.106,minminNN5301020t12t12t个所需螺栓个数为：5.84.106900minbNNn普通螺栓级个取229MC4.352，表距离：螺栓的最大、最小容许Pmm505080,端距：边距：中距：三排三列排列：采用并列mmm

15、mmmdmml3601516001普通螺栓群偏心力受剪普通螺栓群偏心力受剪F F作用下：作用下：FeTxyN1TN1TxN1Tyr11F1N1FnFN1FT T作用下：作用下：2 2个假定个假定连接件为绝对刚体，螺栓为弹性体连接件为绝对刚体，螺栓为弹性体T T作用下螺栓所受剪力与距形心的距离成正比作用下螺栓所受剪力与距形心的距离成正比nnTTTrNrNrNT 2211nnTTTTrNrNrNrN 332211nTnTTTTTrrNNrrNNrrNN 1131132112；TxyN1TN1TxN1Tyr11 niiTnTrrNrrrrNT12112222111niniiiniiTyxrTrrTN

16、112211211 niniiininiiiTyniniiininiiiTxyxxTrxyxrTNyxyTryyxrTN11221111122111122111112211TxyN1TN1TxN1Tyr11螺栓螺栓1 1的强度验算公式为的强度验算公式为:bFTyTxNNNNmin21121 当螺栓布置比较狭长当螺栓布置比较狭长(如如y y1 13x3x1 1)时时,可可令令:x:xi i=0=0，则，则N N1Ty1Ty=0=0 niiniiTxyyTryyrTN121111211bFTxNNNmin2121 度。要求：验算此连接的强。级）普通螺栓（用钢，采用螺栓连接，钢材为翼缘如图所示为牛腿

17、板和柱例kNFCMQ100,202357.3mmkNeFTkNFVF4103300100100向螺栓群形心简化得：解：将力号螺栓的强度栓，现验算号螺栓为受力最大的螺号和12122/305/1403.1mmNfmmNfbcbv，得：查附表kNfdnNbvvbv4414042014.31422设计值为一个螺栓的抗剪承载力xyo123450100505050100100121t142tF200bcbcf tdN设计值为一个螺栓的承压承载力kN2.733051220kNNNNbcbVb44,minmin2211iiTxyxyTNkN5.5410045061001032242211iiTyyxxTNkN

18、3.27100450650103224kNnVNVy7.1661001kNNkNNNNbVyTyTx44707.163.275.54min2221121此连接不满足要求如图所示排列，个，并加大牛腿板尺寸将螺栓数目增加到1011113,501601xymmxmmy，号螺栓的强度验算TyiNxx1100，可以忽略，可近似取211iTxyyTNkN5.378041604160103224kNnVNVy10101001kNNkNNNbVyTx448.38105.37min222121满足要求xxyyTxN1TyN1TN11 1、破坏形式：、破坏形式：单普通螺栓抗拉连接单普通螺栓抗拉连接栓杆被拉断栓杆被

19、拉断2 2、单个普通螺栓的抗拉承载力设计值、单个普通螺栓的抗拉承载力设计值btebtebtfdfAN42 式中：式中：A Ae e-螺栓的有效截面面积；螺栓的有效截面面积；d de e-螺栓的有效直径；螺栓的有效直径；f ft tb b-螺栓的抗拉强度设计值。螺栓的抗拉强度设计值。公式的两点说明：公式的两点说明：a a、螺栓的有效截面面积、螺栓的有效截面面积A Ae e)(32413螺螺距距 ttdde因栓杆上的螺纹为斜方向的，所以公式取的是有效直径因栓杆上的螺纹为斜方向的，所以公式取的是有效直径d de e而不是净直径而不是净直径d dn n，现行国家标准取：现行国家标准取：dedndmd有

20、效有效直径直径净直径净直径平均平均直径直径最大最大直径直径b b、螺栓的抗拉强度、螺栓的抗拉强度f ft tb b 当连接板件发生变形时，螺栓当连接板件发生变形时，螺栓有被撬开的趋势（杠杆作有被撬开的趋势（杠杆作用），使螺杆中的拉力增加用），使螺杆中的拉力增加（撬力（撬力Q Q）并产生弯曲现象。）并产生弯曲现象。QNNt影响撬力的因素较多，大小难确定，规范采取简化计算影响撬力的因素较多，大小难确定，规范采取简化计算的方法，取的方法，取f ft tb b=0.8f=0.8f（ff螺栓钢材的抗拉强度设计值）。螺栓钢材的抗拉强度设计值）。受轴心拉力普通螺栓群的设计受轴心拉力普通螺栓群的设计btNNn

21、 N假定各螺栓受力均匀！假定各螺栓受力均匀！普通螺栓群弯矩受拉计算普通螺栓群弯矩受拉计算M1 2 3 4受压区受压区y1y2y3N1N2N3N4中和轴中和轴M M作用下螺栓连接按弹性设计，其假定为：作用下螺栓连接按弹性设计，其假定为：1 1）连接板件绝对刚性，螺栓为弹性；）连接板件绝对刚性，螺栓为弹性；2 2）螺栓群的中和轴位于最下排螺栓的形心处，各螺栓所）螺栓群的中和轴位于最下排螺栓的形心处，各螺栓所受拉力与其至中和轴的距离呈正比。受拉力与其至中和轴的距离呈正比。M刨平顶紧刨平顶紧承托承托(板板)VV：承托板承受，：承托板承受，M：螺栓群承受：螺栓群承受假定假定2 2：11号螺栓在号螺栓在M

22、作用下所受拉力最大作用下所受拉力最大nnyNyNyNM 2211nnyNyNyNyN 332211M刨平顶紧刨平顶紧承托承托(板板)M1 2 3 4受压区受压区y1y2y3N1N2N3N4中和轴中和轴假定假定1、2：nnyyNNyyNNyyNN 1131132112；niinyyNyyyyNM12112222111 niiyyMN1211btNN 11号号螺螺栓栓强强度度验验算算：普通螺栓群在偏心拉力作用普通螺栓群在偏心拉力作用可采用偏于安全的设计方法，即可采用偏于安全的设计方法，即叠加法叠加法。刨平顶紧刨平顶紧承托承托(板板)Fe0121444121111niiMFbtniiMFyyMnFN

23、NNNyyMnFNNN1 2 3 4FMN1FFy1N1MN2MN3MM=FeN4M0121niiyyMnF112ynyniie小偏心受拉，螺栓全部受拉，小偏心受拉，螺栓全部受拉，e e和和y yi i均从均从形心形心O O处取值。处取值。大偏心受拉，大偏心受拉，下（最外部）下（最外部）螺栓受压，螺栓受压，e e和和y yi i均从均从最下排（最外部）最下排（最外部）螺栓处取值。螺栓处取值。e例题：如下图所示螺栓群连接，竖直向力由承托板承受，例题：如下图所示螺栓群连接，竖直向力由承托板承受，连接只承受偏心水平拉力，拉力设计值为连接只承受偏心水平拉力，拉力设计值为N=250kNN=250kN，偏

24、心，偏心距距e=100mme=100mm，螺栓布置如图，试选用合适的螺栓。，螺栓布置如图，试选用合适的螺栓。解：解：231228170107.38mmfNAbtemm100mm7.11625012250150504y22212ieny核心距kNyyMnFNnii7.38250150504250100250122502221211连接属于小偏心受拉：连接属于小偏心受拉：单螺栓有效截面面积：单螺栓有效截面面积：选用螺栓的规格为选用螺栓的规格为M20M20，其有效截面为，其有效截面为AeAe=245mm=245mm2 2。查表得查表得 f ft tb b=170N/mm=170N/mm2 2拉、剪联

25、合作用拉、剪联合作用破坏形式破坏形式a a、螺杆受剪兼受拉破坏、螺杆受剪兼受拉破坏b b、孔壁承压破坏、孔壁承压破坏eM=NeVN为防止为防止螺杆螺杆受剪兼受拉受剪兼受拉破坏，应满足：破坏，应满足：为防止孔壁的承压破坏，应满足：为防止孔壁的承压破坏，应满足：122bttbvvNNNNbcvNN bVVNNbttNN011a ab b四分之一圆：园内安全、园外破坏四分之一圆：园内安全、园外破坏实际承受荷载实际承受荷载理论能承受荷载理论能承受荷载例例 如图示螺栓连接，采用如图示螺栓连接，采用M20M20，承受设计荷载，承受设计荷载V=250kNV=250kN，e=120mme=120mm，螺栓为，

26、螺栓为C C级（布置如图），结构为级（布置如图），结构为Q235BQ235B钢材，钢材，试按考虑承托板传递全部试按考虑承托板传递全部V V（此时（此时h hf f=10mm=10mm）和不承受）和不承受V V两两种情况验算此连接。种情况验算此连接。N N1t1tN N2t2tN N3t3tN N4t4ty y1 1y y1 1y y2 2y y1 1y y3 3解：解：1.1.承托板传递全部剪力承托板传递全部剪力V,V,螺栓群受弯矩作用螺栓群受弯矩作用mkNVeMkNV3012.0250250btiNkNyyMN20)400300200100(24001202502222211（1 1）单个螺

27、栓抗拉承载力）单个螺栓抗拉承载力（2 2）单个螺栓最大拉力）单个螺栓最大拉力（3 3）承托焊缝验算）承托焊缝验算kNfANbtebt7.4117024522/160/7.150)202180(107.02100025035.135.1mmNfmmNlhVwfwef2.2.不考虑承托传递剪力不考虑承托传递剪力V VkNfdnNbvvbv0.4414042014.31422kNftdNbcbc1223052020（2 2）一个螺栓受力）一个螺栓受力（1 1）一个螺栓承载力）一个螺栓承载力kNyyMNit2021bcvNkNnVN25102501744.0)7.4120()4425()()(2222

28、bttbvvNNNN（3 3）螺栓验算）螺栓验算kNfANbtebt7.41170245第八节第八节 高强度螺栓连接计算高强度螺栓连接计算摩擦型高强度螺栓的预拉力摩擦型高强度螺栓的预拉力P摩擦型连接是依靠被连接件之间的摩擦力传递内力，以荷摩擦型连接是依靠被连接件之间的摩擦力传递内力，以荷载设计值引起的剪力不超过摩擦阻力为设计原则。载设计值引起的剪力不超过摩擦阻力为设计原则。影响高强度螺栓摩擦型连接承载力的因素：影响高强度螺栓摩擦型连接承载力的因素：螺栓的螺栓的预拉力预拉力P、摩擦面的、摩擦面的抗滑移系数抗滑移系数、钢材种类。、钢材种类。高强度螺栓：摩擦型、承压型高强度螺栓：摩擦型、承压型 （a

29、 a）大六角头螺栓）大六角头螺栓 （b b）扭剪型螺栓）扭剪型螺栓预应力预应力P施加基本思路：拧紧螺帽、使螺杆受拉而产生预施加基本思路：拧紧螺帽、使螺杆受拉而产生预应力，从而对连接板件压紧。应力，从而对连接板件压紧。初拧初拧:用普通扳手拧至不动，使板件贴紧密；用普通扳手拧至不动，使板件贴紧密；预拉力施加方法：预拉力施加方法：大六角头螺栓大六角头螺栓 a a、转角法、转角法终拧终拧:初拧基础上用长扳手或电动扳手再拧过一定的角度，初拧基础上用长扳手或电动扳手再拧过一定的角度，一般为一般为120120o o-240-240o o完成终拧。完成终拧。预拉力的建立简单、有效，但要防止欠拧、漏拧和超拧；预

30、拉力的建立简单、有效，但要防止欠拧、漏拧和超拧；简单、易实施，但得到的预拉力误差较大简单、易实施，但得到的预拉力误差较大b b、扭矩法、扭矩法初拧初拧:用力矩扳手拧至终拧力矩的用力矩扳手拧至终拧力矩的30%30%50%50%，使板件贴紧，使板件贴紧终拧终拧:初拧基础上，按初拧基础上，按100%100%设计终拧力矩拧紧。设计终拧力矩拧紧。C C、扭断螺栓杆尾部法（扭剪型高强度螺栓）、扭断螺栓杆尾部法（扭剪型高强度螺栓）初拧初拧拧至终拧力矩的拧至终拧力矩的60%-80%60%-80%；终拧终拧初拧基础上，以扭断螺栓杆尾部为准。初拧基础上，以扭断螺栓杆尾部为准。施工简单、技术要求低、易实施、质量易保

31、证等施工简单、技术要求低、易实施、质量易保证等预拉力施加方法：预拉力施加方法：扭剪型螺栓扭剪型螺栓预拉力预拉力P的确定的确定uefAP2.19.09.09.0 P P根据螺杆的有效抗拉强度确定：根据螺杆的有效抗拉强度确定：考虑材料的不均匀性的折减系数考虑材料的不均匀性的折减系数0.90.9；为防止施工时超张拉导致螺杆破坏的折减系数为防止施工时超张拉导致螺杆破坏的折减系数0.90.9；考虑拧紧螺帽时螺杆上产生的扭矩对螺杆的不利影响考虑拧紧螺帽时螺杆上产生的扭矩对螺杆的不利影响1.21.2附加安全系数附加安全系数0.90.9。系数的确定：系数的确定：抗滑移系数抗滑移系数与接触面的与接触面的处理方法

32、处理方法和和构件钢号构件钢号有关；有关；抗滑移系数抗滑移系数的确定的确定注意注意：钢材表面涂红丹后：钢材表面涂红丹后0.15，环境潮湿也降低，环境潮湿也降低，因此严格禁止钢材表面涂红丹及雨天施工。因此严格禁止钢材表面涂红丹及雨天施工。高强度高强度螺栓螺栓NO1234abNN/2N/2高强度螺栓抗剪连接工作性能高强度螺栓抗剪连接工作性能a a、摩擦型高强度螺栓：、摩擦型高强度螺栓：设计原则：通过板件间摩擦力传递内力，破坏准则为克服设计原则：通过板件间摩擦力传递内力，破坏准则为克服摩擦力摩擦力高强度高强度螺栓螺栓NO1234抗剪连接单栓承载力抗剪连接单栓承载力PnNfbv 9.0式中：式中：0.9

33、0.9抗力分项系数抗力分项系数R R的倒的倒数数(R R=1.111)1.111)；n nf f传力摩擦面数目；传力摩擦面数目；-摩擦面抗滑移系数；摩擦面抗滑移系数；P P预拉力设计值。预拉力设计值。要求要求：处理表面、限制温度。：处理表面、限制温度。b b、承压型高强度螺栓：、承压型高强度螺栓：设计原则：容许接触面相对滑动，以连接破坏为准则。设计原则：容许接触面相对滑动，以连接破坏为准则。高强度高强度螺栓螺栓NO1234要求要求：清理表面。：清理表面。bvevbvfdnN42 bcbcftdN )min(minbcbvbNNN，单栓抗剪承载力：单栓抗剪承载力：抗剪承载力：抗剪承载力：承压承载

34、力：承压承载力：a a、摩擦型高强度螺栓、摩擦型高强度螺栓PNbt8.0 单栓承载力单栓承载力b b、承压型高强度螺栓、承压型高强度螺栓btbtbtfdAfN42高强度螺栓抗拉连接高强度螺栓抗拉连接当外拉力大于预应力时，卸荷后螺杆中的预应力变小，发当外拉力大于预应力时，卸荷后螺杆中的预应力变小，发生螺杆松弛现象，当外拉力小于预应力的生螺杆松弛现象，当外拉力小于预应力的80%80%时，无松弛时，无松弛现象。现象。高强度螺栓同时受拉（轴心）、剪力高强度螺栓同时受拉（轴心）、剪力单个螺栓所单个螺栓所受的剪力：受的剪力：NVnVNv 单个螺栓所单个螺栓所受的拉力：受的拉力：nNNt 1 2 3 4NV

35、N N作用下作用下V作用下作用下1 bvvbttNNNN高强度螺栓摩擦型连接高强度螺栓摩擦型连接单个螺栓所受的拉力、剪力验算：单个螺栓所受的拉力、剪力验算：)25.1(9.0,tfbtvNPnN或或高强度螺栓承压型连接高强度螺栓承压型连接122 bttbvvNNNNbcbcvftdNN2.112.1为了防止孔壁为了防止孔壁的承压破坏，的承压破坏，应满足：应满足：系数系数1.21.2是考虑由于外拉力的存在导致高强度螺栓的承是考虑由于外拉力的存在导致高强度螺栓的承压承载力降低的修正系数。压承载力降低的修正系数。螺栓承受剪力、螺栓承受剪力、拉力验算：拉力验算：高强度螺栓群的抗剪计高强度螺栓群的抗剪计

36、算算轴心力作用轴心力作用bcbvbNNN,minmin对于摩擦型连接：对于摩擦型连接：bNNnmin对于承压型连接：对于承压型连接：PnNfb9.0minNN假定各螺栓受力均匀，所需螺栓数：假定各螺栓受力均匀，所需螺栓数：bcbcftdNbvvbvfdnN42在受剪、受拉共同作用下的计算在受剪、受拉共同作用下的计算与普通螺栓相同，但采用高强与普通螺栓相同，但采用高强度螺栓的设计值进行计算度螺栓的设计值进行计算！例：设计一双盖板拼接的连接，钢材为例：设计一双盖板拼接的连接，钢材为Q235BQ235B，高强度，高强度螺栓采用螺栓采用M20M20，8.88.8级，拼接的钢板厚为级，拼接的钢板厚为20

37、mm20mm，盖板厚为，盖板厚为12mm12mm，连接承受的荷载为轴心拉力，连接承受的荷载为轴心拉力N=800kNN=800kN，试分别采，试分别采用摩擦型（表面采用喷砂后生赤锈处理）和承压型设计。用摩擦型（表面采用喷砂后生赤锈处理）和承压型设计。解解 ：查得查得8.88.8级，级，M20M20高强螺栓高强螺栓P=125kNP=125kN，=0.45=0.45 一个螺栓受剪承载力一个螺栓受剪承载力kNPnNfbV3.10112545.029.09.0一侧所需螺栓数一侧所需螺栓数n:n:9.73.101800bVNNn取取9 9个个 （1 1）采用摩擦型连接）采用摩擦型连接承载力设计值承载力设计

38、值kNfdnNbvvbv15725042014.32422kNftdNbcbc1884702020一侧所需螺栓数一侧所需螺栓数n:n:1.5157800minbNNn取取6 6个个（2 2）采用承压型连接）采用承压型连接螺栓布置图螺栓布置图度。要求：验算此连接的强。级）擦型连接高强度螺栓（摩钢，采用理，钢材为用喷砂处用螺栓连接，接触面采翼缘如图所示为牛腿板和柱例kNFMQ100,9.1022235:mmkNeFTkNFVF4103300100100向螺栓群形心简化得：解：将力号螺栓的强度栓，现验算号螺栓为受力最大的螺号和12145.0190，查表得：kNP xyo123450100505050

39、100100121t142tF200kNPnNfbV7719045.019.09.0设计值为一个螺栓的抗剪承载力kNnVNkNyxxTNkNyxyTNVyiiTyiiTx7.1661003.271004506501035.5410045061001031122422112242211用下所受的力为号螺栓在剪力和扭矩作kNNkNNNNbVVyTyTx77707.163.275.542221121此连接强度满足要求。高强度螺栓群的抗拉高强度螺栓群的抗拉a a、轴心力作用、轴心力作用btNNn Nb b、弯矩作用下、弯矩作用下假定连接的中和轴假定连接的中和轴与螺栓群形心轴重合与螺栓群形心轴重合M假定

40、各螺栓均匀受力假定各螺栓均匀受力MM1 2 3 4y1y2N1N2N3N4受压区受压区中中和和轴轴nnyNyNyNyN 332211 niiyyMN1211因此，设计时只要满足下式即可：因此，设计时只要满足下式即可：btNN 1nnyNyNyNM2211c c、偏心拉力作用下、偏心拉力作用下偏心力作用下的高强度螺栓连接，螺栓最大拉力不应大偏心力作用下的高强度螺栓连接，螺栓最大拉力不应大于于0.8P0.8P，以保证板件紧密贴合，端板不会被拉开，因此，以保证板件紧密贴合，端板不会被拉开，因此认为认为中和轴在螺栓群形心中和轴在螺栓群形心上。所以摩擦型和承压型均可上。所以摩擦型和承压型均可采用以下方法

41、采用以下方法（叠加法叠加法）计算计算:PNyyMnNNnNNbtniiM8.012111Ne1 2 3 4M=NeNy1N1N2N3N4中中和和轴轴M作用下作用下N作用下作用下高强度螺栓群受拉力、弯矩和剪力共同作用高强度螺栓群受拉力、弯矩和剪力共同作用MNV1 2 3 4MNy1y2N1N2N3N4中中和和轴轴M作用下作用下N作用下作用下VV作用下作用下摩擦型连接摩擦型连接btniitNyyMnNN12111 1号螺栓在号螺栓在N N、M M作用下所受拉力如前所述应满足：作用下所受拉力如前所述应满足：tifttffNnPnNPNPnPnnV25.19.0)25.1()25.1(9.0)9.0(

42、210)25.1(9.0,tfbtvNPnN单螺栓抗剪力单螺栓抗剪力螺栓群剪力应满足：螺栓群剪力应满足：承压型连接承压型连接强度计算公式：强度计算公式：nVNv单个螺栓所受的剪力：单个螺栓所受的剪力：单个螺栓所受的最大拉力：单个螺栓所受的最大拉力：niityyMnNN121122bttbvvNNNN2.1:bcvNN 且型高强螺栓的数目。个肢上的摩擦要求：确定连接角钢两。受的集中力设计值钢。牛腿上承赤锈处理，钢材为采用喷砂后生和柱翼缘相连。接触面摩擦型连接高强度螺栓级的角钢及如图所示，牛腿用连接例kNFQM350345229.10。为强螺栓连接，螺栓中距行）的高列个（假定角钢与柱翼缘用的螺栓数

43、目确定连接角钢和柱翼缘解：mm805210.120055Fmmt121mmkNeFMkNFVF70000200350350向螺栓群形心简化得：将力5.0190，查表得：kNP kNPNbt1521908.08.0设计值为一个螺栓的抗拉承载力：号螺栓所受的拉力最大1211iMtyMyN2280160416070000kNNkNbt1525.8720055Fmmt121tN112345tN280808080itfbVNnPnN25.19.0设计值为：螺栓连接的抗剪承载力kNNNNnttit5.26225.875.87221021按比例关系kNNbV3.7075.26225.1190105.019.

44、0bVNkNV350排列是可行的。所以选定的螺栓数目和20055Fmmt121tN112345tN280808080。中距为的高强螺栓连接，螺栓行）列个（假定角钢与牛腿板用的螺栓数目确定连接角钢和牛腿板mm80515.2mm5075055200350350kNeFTkNFVF向螺栓群形心简化得：将力5.0190，查表得：kNP 设计值为一个螺栓的抗剪承载力PnNfbV9.0kN1711905.029.020055Fmmt12180808080 xykNyTyNTViTx8.126801602160507502221：号螺栓所受的剪力最大的作用下，和在kNnVNVy7553502121VyTxVNNNkNNkNbV1713.147758.12622排列是可行的。所以选定的螺栓数目和20055Fmmt12180808080 xy