钢结构的连接-螺栓连接课件.ppt

1、2 2、普通螺栓群偏心力作用下抗剪计算、普通螺栓群偏心力作用下抗剪计算F作用下每个螺栓受力作用下每个螺栓受力：FeFTTxyN1TN1TxN1Tyr11F1N1F)373(1 nFNFT作用下连接按弹性设计，其假定为： （1）连接板件绝对刚性，螺栓为弹性； （2） T作用下连接板件绕栓群形心转动，各螺栓剪力与其至形心距离呈线形关系，方向与ri垂直。TxyN1TN1TxN1Tyr11 显然，T作用下1号螺栓所受剪力最大（r1最大）。)383(2211 nnTTTrNrNrNT)393(332211 nnTTTTrNrNrNrN由假定(2)得由式3-39得:)403(1131132112 nTnT

2、TTTTrrNNrrNNrrNN；由力的平衡条件得：TxyN1TN1TxN1Tyr11将式3-40代入式3-38得: )413(12112222111 niiTnTrrNrrrrNT)423(112211211 niniiiniiTyxrTrrTN将N1T沿坐标轴分解得:)443()433(11221111122111122111112211 niniiininiiiTyniniiininiiiTxyxxTrxyxrTNyxyTryyxrTN)383(2211 nnTTTrNrNrNT)403(1131132112 nTnTTTTTrrNNrrNNrrNN；由此可得螺栓由此可得螺栓1的强度验算

3、公式为的强度验算公式为: : )453(min21121 bFTyTxNNNN 另外,当螺栓布置比较狭长(如y13x1)时,可进行如下简化计算：令:xi=0，则N1Ty=0)463(121111211niiniiTxyyTryyrTN)473(min2121 bFTxNNN（一）普通螺栓抗拉连接的工作性能（一）普通螺栓抗拉连接的工作性能三、普通螺栓的抗拉连接三、普通螺栓的抗拉连接 抗拉螺栓连接在外力作用下，抗拉螺栓连接在外力作用下，连接板件接触面有连接板件接触面有脱开趋势脱开趋势，螺栓杆受杆轴方向拉力作用，以，螺栓杆受杆轴方向拉力作用，以栓杆被拉栓杆被拉断为其破坏形式。断为其破坏形式。（二）（

4、二）单单个普通螺栓的抗拉承载力设计值个普通螺栓的抗拉承载力设计值 4834 btebtebtfdfAN 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。dedndmd公式的两点说明：公式的两点说明：（1）螺栓的有效截面面积）螺栓的有效截面面积 因栓杆上的螺纹为斜方向的，所以公式取的是因栓杆上的螺纹为斜方向的，所以公式取的是有效直径有效直径de而不是净直径而不是净直径dn，现行国家标准取：，现行国家标准取：)493()(32413 螺螺距距ttdde(2(2）螺栓垂

5、直连接件的刚度对螺栓抗拉承载力的影响）螺栓垂直连接件的刚度对螺栓抗拉承载力的影响 A、螺栓受拉时，一般是通过螺栓受拉时，一般是通过与螺杆垂直的板件传递，即螺与螺杆垂直的板件传递，即螺杆并非轴心受拉，当连接板件杆并非轴心受拉，当连接板件发生变形时，螺栓有被撬开的发生变形时，螺栓有被撬开的趋势趋势（杠杆作用）（杠杆作用），使螺杆中，使螺杆中的拉力增加的拉力增加（撬力（撬力Q）并产生并产生弯曲现象。弯曲现象。连接件刚度越小撬连接件刚度越小撬力越大力越大。试验证明影响撬力的。试验证明影响撬力的因素较多，其大小难以确定，因素较多，其大小难以确定，规范采取简化计算的方法，取规范采取简化计算的方法，取f f

6、t tb b=0.8f=0.8f（f f螺栓钢材的抗螺栓钢材的抗拉强度设计值）拉强度设计值）来考虑其影响。来考虑其影响。)503(22 QNNt B、 在构造上可以通过加强连接件的刚度的方法，在构造上可以通过加强连接件的刚度的方法，来减小杠杆作用引起的撬力，如来减小杠杆作用引起的撬力，如设加劲肋设加劲肋，可以减，可以减小甚至消除撬力的影响。小甚至消除撬力的影响。( (三）普通螺栓群的轴拉设计三）普通螺栓群的轴拉设计 一般假定每个螺栓均匀受力，因此，连接所需一般假定每个螺栓均匀受力，因此，连接所需的螺栓数为：的螺栓数为：)513( btNNnN( (四）普通螺栓群在弯炬作用下四）普通螺栓群在弯炬

7、作用下M刨平顶紧承托(板)M1 2 3 4受压区y1y2y3N1N2N3N4中和轴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。螺栓所受拉力与其至中和轴的距离呈正比。显然1号螺栓在M作用下所受拉力最大)533(2211 nnyNyNyNM由力学及假定可得：)523(332211 nnyNyNyNyNM刨平顶紧承托(板)M1 2 3 4受压区y1y2y3N1N2N3

8、N4中和轴由式由式3-52得得: :将式将式3-54代入式代入式3-53得得: :)543(1131132112 nnyyNNyyNNyyNN； )553(12112222111 niinyyNyyyyNM)563(1211 niiyyMN因此，设计时只要满足下式，即可：)573(1 btNN)533(2211 nnyNyNyNM)523(332211 nnyNyNyNyN 例例 3.6 3.6 设计图设计图3.62 3.62 所示的普通螺栓拼接。柱翼缘厚度为所示的普通螺栓拼接。柱翼缘厚度为10mm,10mm,连接板厚度为连接板厚度为8mm,8mm,钢材为钢材为Q235B,Q235B,荷载设计

9、值为荷载设计值为F=150=150kN, ,偏心距为偏心距为e e=250mm, =250mm, 粗制螺栓粗制螺栓M22M22。图图3.65 3.65 例例3.63.6图图 解解 ：将力向形心简化将力向形心简化TFe150 0.25150kNVF37.5kN m2222221640)16484(610cmyxiikNyxyTNiixT6 .36164010165 .3722211kNyxxTNiiyT7 .1316401065 .3722211扭矩作用下扭矩作用下1 1号螺栓受力号螺栓受力剪力作用下剪力作用下1 1号螺栓受力号螺栓受力kNnFNF15101501kNfdnNbvvbv2 .53

10、14042214. 31422kNftdNbcbc7 .53305822kNNNNNTyFTx5 .46) 7 .1315(6 .3622211211kNNkNNb2 .535 .46min11 1号螺栓受力号螺栓受力承载力验算承载力验算(五）普通螺栓群在偏心拉力作用下 小偏心力作用下普通螺栓连接，0.121min412111max1niibtniiMFyyeNnFNNNyyeNnFNNNNNe1 2 3 4M=NeNy1y2N1N2N3N4中和轴M作用下N作用下小偏心的条件是小偏心的条件是12min, 0nyyeNi由此得偏心距为小偏心受拉。则核心距，为螺栓有效截面组成的令enyyi12 例

11、例 3.73.7牛腿用牛腿用C C级普通螺栓以及承托与柱连接，如图级普通螺栓以及承托与柱连接，如图3.68 3.68 ，承受竖向荷载（设计值）承受竖向荷载（设计值）F=200=200kN，偏心距为，偏心距为e e=200mm=200mm。试设。试设计其螺栓连接。已知构件和螺栓均用计其螺栓连接。已知构件和螺栓均用Q235Q235钢材，螺栓为钢材，螺栓为M20M20，孔径孔径21.5mm21.5mm。图图3.71 3.71 例例3.73.7图图 承托传递全部剪力承托传递全部剪力V,V,弯矩由螺栓连接传递弯矩由螺栓连接传递mkNVeMkNV442 . 0220220查表查表,M20,M20（Ae=2

12、45mmAe=245mm2 2）kNyyMNi7 .36)32024016080(2320104422223211单个螺栓最大拉力单个螺栓最大拉力 解解 ：bbtet1245 17041.7kN36.7kNNA fN单个螺栓的抗拉承载力设计值单个螺栓的抗拉承载力设计值满足要求满足要求. . 大偏心力作用下普通螺栓连接，btniiNyyNeN12 11 近似并安全的取中和轴位于最下排螺栓O处，列弯矩平衡方程，可求得四、四、普通螺栓拉、剪联合作用普通螺栓拉、剪联合作用bVVNNbttNN011VeM=VeV因此：nVNV 2、由试验可知，兼受剪力和拉力 的螺杆，其承载力无量纲关系 曲线近似为一“四

13、分之一圆”。1、普通螺栓在拉力和剪力的共同 作用下，可能出现两种破坏形 式：螺杆受剪兼受拉破坏、孔 壁的承压破坏；3、计算时，假定剪力由螺栓群均 匀承担，拉力由受力情况确定。 规范规定：普通螺栓拉、剪联合作用为了防止规范规定：普通螺栓拉、剪联合作用为了防止螺螺杆杆受剪兼受拉受剪兼受拉破坏，应满足：破坏，应满足：为了防止孔壁的承压破坏，应满足：为了防止孔壁的承压破坏，应满足：)593(122 bttbvvNNNN)603( bcvNNbVVNNbttNN011ab 另外另外，拉力和剪力共同作用下的普通螺栓连接，拉力和剪力共同作用下的普通螺栓连接，当当有承托承担全部剪力时有承托承担全部剪力时，螺栓

14、群按受拉连接计算。，螺栓群按受拉连接计算。 承托与柱翼缘的连接角焊缝按承托与柱翼缘的连接角焊缝按下式计算：下式计算：)613( wfewffhlN 式中： 考虑剪力对角焊缝偏心影响的增大系数， 一般取=1.251.35； 其余符号同前。M刨平顶紧承托(板)V连接角焊缝 例例3.103.10设图设图3.723.72为短横梁与柱翼缘的连接，剪力为短横梁与柱翼缘的连接，剪力V=250=250kN，e e=120mm=120mm，螺栓为，螺栓为C C级，梁端竖板下有承托。钢材为级，梁端竖板下有承托。钢材为Q235BQ235B，手，手工焊，焊条工焊，焊条E43E43型，试按考虑承托传递全部剪力型，试按考

15、虑承托传递全部剪力V以及不承受剪以及不承受剪力力V两种情况设计此连接。两种情况设计此连接。图图3.75 3.75 例例3.1093.109图图1 1、承托传递全部剪力、承托传递全部剪力V, V, 螺栓群受弯矩作用螺栓群受弯矩作用设螺栓为设螺栓为M20M20（A Ae e=245mm=245mm2 2），），n=8n=8（1 1）单个螺栓抗拉承载力）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 hf f =10mm=10mm 解解 ：250kNV 250 0.1230kN mMVebbtet245 17041.7kNNA f3b11t2222

16、230 1040020kN41.7kN2 (100200300400 )tiMyNyNm y32few1.351.35 250 10150.7N/mm2 0.7 10 (1802 10)Vhl w2f160N/mmf（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2 2、不考虑承托传递剪力、不考虑承托传递剪力V V（3 3）剪力和拉力联合作用下）剪力和拉力联合作用下22bbvvv3.14 20114044.0kN44dNnf bbcc2020 305122kNNd t f bt41.7kNN t20kNN bvc25025kN122kN10VNNn2222vttbb

17、vt20250.744144.041.7NNNN3 38 8 高强度螺栓连接计算高强度螺栓连接计算一、高强度螺栓的工作性能及单栓承载力一、高强度螺栓的工作性能及单栓承载力 按受力特征的不同按受力特征的不同高强度螺栓分为两类：高强度螺栓分为两类： 摩擦型高强度螺栓摩擦型高强度螺栓通过板件间摩擦力传递内力通过板件间摩擦力传递内力，破坏准则为克服摩擦力破坏准则为克服摩擦力； 承压型承压型高强度螺栓高强度螺栓受力特征与普通螺栓类似受力特征与普通螺栓类似。1 1、高强度螺栓预拉力的建立方法、高强度螺栓预拉力的建立方法 通过拧紧螺帽的方法，螺帽的紧固方法：通过拧紧螺帽的方法，螺帽的紧固方法： A A、转角

18、法、转角法 施工方法：施工方法： 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； 终拧终拧初拧基础上用长扳手或电动扳手再拧过一定的初拧基础上用长扳手或电动扳手再拧过一定的 角度，一般为角度，一般为120120o o180180o o完成终拧。完成终拧。特点：预拉力的建立简单、有效，但要防止欠拧、漏拧特点：预拉力的建立简单、有效，但要防止欠拧、漏拧 和超拧；和超拧；B B、扭矩法、扭矩法 施工方法：施工方法： 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，使 板件贴紧密；板件贴紧密； 终拧终拧初拧基础上，按初拧基础上，按100

19、%100%设计终拧力矩拧紧。设计终拧力矩拧紧。特点：简单、易实施，但得到的预拉力误差较大。特点：简单、易实施，但得到的预拉力误差较大。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）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）施工方法：施工方法： 初拧初拧拧至终拧力矩的拧至终拧力矩的60%60%80%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。特点：施工简单、技术要求低易实施、质量易保证等特点：施工简单、技术要求低易实施、质量易保证等高强度螺栓的施工要求：高强度螺栓的施工要求： 由

20、于高强度螺栓的承载力很大程度上取决于螺由于高强度螺栓的承载力很大程度上取决于螺栓杆的预拉力，因此施工要求较严格：栓杆的预拉力，因此施工要求较严格：1 1）终拧力矩偏差不应大于）终拧力矩偏差不应大于10%10%；2 2）如发现欠、漏和超拧螺栓应更换；）如发现欠、漏和超拧螺栓应更换；3 3）拧固顺序先主后次，且当天安装，当天终拧完。）拧固顺序先主后次，且当天安装，当天终拧完。 如工字型梁为：如工字型梁为：上翼缘上翼缘下翼缘下翼缘腹板腹板。2 2、高强度螺栓预拉力的确定、高强度螺栓预拉力的确定 高强度螺栓预拉力是根据螺栓杆的高强度螺栓预拉力是根据螺栓杆的有效抗拉强有效抗拉强度度确定的，并考虑了以下修

21、正系数：确定的，并考虑了以下修正系数：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，螺栓杆上产生的剪力对抗拉强度考虑拧紧螺帽时，螺栓杆上产生的剪力对抗拉强度的降低除以系数的降低除以系数1.21.2。附加安全系数附加安全系数0.90.9。 因此，预拉力：因此，预拉力：)623(2 . 19 . 09 . 09 . 0 uefAPAe螺纹处有效截面积；fu螺栓热处理后的最抵抗拉强度；8.8级，取fu =830N/mm2， 10.9级，取fu =1040N/mm23

22、3、高强度螺栓摩擦面抗滑移系数、高强度螺栓摩擦面抗滑移系数F摩擦型高强度螺栓是通过板件间摩擦力传递内力的，摩擦型高强度螺栓是通过板件间摩擦力传递内力的，而摩擦力的大小取决于板件间的挤压力（而摩擦力的大小取决于板件间的挤压力（P P）和板）和板件间的抗滑移系数件间的抗滑移系数 ；F板件间的抗滑移系数与接触面的处理方法和构件钢板件间的抗滑移系数与接触面的处理方法和构件钢号有关，号有关，其大小随板件间的挤压力的减小而减小其大小随板件间的挤压力的减小而减小； 规范给出了不同钢材在不同接触面的处理方法下的抗滑移系数,如下表4 4、高强度螺栓抗剪连接的工作性能和单栓承载力、高强度螺栓抗剪连接的工作性能和单

23、栓承载力(1)(1)抗剪连接工作性能抗剪连接工作性能 受力过程与普通螺栓相似，受力过程与普通螺栓相似，分为四个阶段：分为四个阶段：摩擦传力的弹性摩擦传力的弹性阶段阶段、滑移阶段滑移阶段、栓杆传力的弹栓杆传力的弹性阶段性阶段、弹塑性阶段弹塑性阶段。 但比较两条但比较两条N N曲线可知，曲线可知，由于高强度螺栓因连接件间存在由于高强度螺栓因连接件间存在很大的摩擦力，故其第一个阶段很大的摩擦力，故其第一个阶段远远大于普通螺栓。远远大于普通螺栓。高强度螺栓NO12341234普通螺栓abNN/2N/2A、对于高强度螺栓、对于高强度螺栓摩擦型摩擦型连接连接，其，其破坏准则为板件发生相对滑移，因此破坏准则

24、为板件发生相对滑移，因此其极限状态为其极限状态为1点而不是点而不是4点，所以点，所以1点的承载力即为一个高强度螺栓摩擦点的承载力即为一个高强度螺栓摩擦型连接的抗剪承载力：型连接的抗剪承载力：NO12341234高强度螺栓普通螺栓abNN/2N/2)633(9 . 0 PnNfbv 式中：0.9抗力分项系数R的倒 数(R=1.111); nf传力摩擦面数目; -摩擦面抗滑移系数; P预拉力设计值.（2）、抗剪连接单栓承载力B、对于高强度螺栓、对于高强度螺栓承压型抗剪连接承压型抗剪连接，允许接触面发生相对滑移，破坏准允许接触面发生相对滑移，破坏准则为连接达到其极限状态则为连接达到其极限状态4点，所

25、以点，所以高强度螺栓承压型连接的单栓抗剪高强度螺栓承压型连接的单栓抗剪承载力计算方法与普通螺栓相同。承载力计算方法与普通螺栓相同。NO12341234高强度螺栓普通螺栓)643(42 bvevbvfdnN )653(bcbc ftdN )663(minmin bcbvbNNN，单栓抗剪承载力：抗剪承载力：承压承载力：5 5、高强度螺栓抗拉连接工作性能和单栓承载力、高强度螺栓抗拉连接工作性能和单栓承载力螺栓安装完毕后，当外拉力螺栓安装完毕后，当外拉力N=0=0时，螺栓只受到预紧力时，螺栓只受到预紧力P作用，板叠受到压力作用，板叠受到压力C作用，作用，P=C，螺栓伸长，板叠，螺栓伸长，板叠压缩压缩

26、；当外拉力为当外拉力为Nt时，板件有被拉开趋势，时，板件有被拉开趋势，板件间压力板件间压力C减减小为小为Cf，C=C-C=C- Cf，栓杆拉力栓杆拉力P增加为增加为Pf，P=P= Pf PP ，且有且有Pf= Nt + Cf，变形协调条件为：变形协调条件为：NPCP+P=PfC-C=CfNtAb栓杆截面面积；Ap板件挤压面面积；板叠厚度。pbEACEAP.pfbfEACCEAPP1bptfAANPP由此式可得由此式可得1pbtfAANPC，则有大许多倍，假定比通常10AAAAbpbp11tfNPP1.1tfNPC下面考察下面考察N Nt t取不同值时取不同值时P Pf f和和C Cf f的变化

27、的变化当Nt=0.8P时当Nt=1.1P时1.073P110.8P PPf0.273P1.10.8P PCf1.1PfP0fC显然栓杆的拉力增加不大。 另外，试验证明，当栓杆的外加拉力大于P时，卸载后螺栓杆的预拉力将减小，即发生松弛现象。但当Nt不大于0.8P时，则无松弛现象，这时Pf=1.07P，可认为螺杆的预拉力不变，且连接板件间有一定的挤压力保持紧密接触，所以现行规范规定：A、摩擦型高强度螺栓的单栓抗拉承载力为摩擦型高强度螺栓的单栓抗拉承载力为：F上式未考虑橇力的影响，当考上式未考虑橇力的影响，当考虑橇力影响时，螺栓杆的拉力虑橇力影响时，螺栓杆的拉力Pf与与Nt的关系曲线如图：的关系曲线

28、如图：FNt0.5P0.5P时，橇力时，橇力Q=0Q=0；FNt0.5P0.5P后，橇力后，橇力Q Q出现，增加出现，增加速度速度先慢后快先慢后快。F橇力橇力Q Q的存在导致连接的极限承的存在导致连接的极限承载力由载力由N Nu u降至降至N Nu u。F所以，如设计时不考虑橇力的所以，如设计时不考虑橇力的影响影响, ,应使应使Nt0.5P0.5P或增加连接或增加连接板件的刚度（如设加劲肋）。板件的刚度（如设加劲肋）。)733(8 .0 PNbt300 250 200 150 100 50 050 100 150 200 250 300Pf(KN)Nu NuNt(KN)2NNNQQ19518.

29、8级 M22P=150KNQ有橇力时的螺栓破坏无橇力时的螺栓破坏B、承压型高强度螺栓的单栓抗拉承载力，因其破承压型高强度螺栓的单栓抗拉承载力，因其破坏准则为螺栓杆被拉断，故计算方法与普通螺栓坏准则为螺栓杆被拉断，故计算方法与普通螺栓相同，即：相同，即： 74342 btebtebtfdfAN 式中：Ae-螺栓杆的有效截面面积； de-螺栓杆的有效直径； ftb高强度螺栓的抗拉强度设计值。上式的计算结果与0.8P相差不多。剪拉受拉承压型高强受剪剪拉受拉摩擦型高强受剪剪拉受拉普通螺栓受剪bfbcftdNbvvbvfdnN42btebtfAN1)()(22bttbvvNNNNbcVNN PnNfbV

30、9 . 0PNbt8 . 0tfbvNPnN25. 19 . 0PNbt8 . 0bvvbvfdnN42bfbcftdNbtebtfAN 1)()(22bttbvvNNNN2 . 1/bcVNN （1 1）高强度螺栓摩擦型连接）高强度螺栓摩擦型连接 尽管当尽管当NtP时，栓杆的预拉力变化不大，但由时，栓杆的预拉力变化不大，但由于于随随Nt的增大而减小的增大而减小，且随，且随Nt的增大板件间的挤的增大板件间的挤压力减小，故连接的抗剪能力下降。规范规定在压力减小，故连接的抗剪能力下降。规范规定在V和和N共同作用下应满足下式：共同作用下应满足下式：6 6、高强度螺栓连接在拉力和剪力共同作用下的工作、

31、高强度螺栓连接在拉力和剪力共同作用下的工作性能和单栓承载力性能和单栓承载力)753(1 bvvbttNNNN和和抗抗剪剪承承载载力力设设计计值值。单单个个高高强强度度螺螺栓栓的的抗抗拉拉、；担担的的拉拉力力和和剪剪力力设设计计值值外外力力作作用用下下每每个个螺螺栓栓承承、 bvbtvtNNNN（2 2）高强度螺栓承压型连接）高强度螺栓承压型连接 对于高强度螺栓承压型连接在剪力和拉力共同对于高强度螺栓承压型连接在剪力和拉力共同作用下计算方法与普通螺栓相同。作用下计算方法与普通螺栓相同。)763(122 bttbvvNNNN)773(2 . 1 bcvNN为了防止孔壁的承压破坏，应满足：系数1.2

32、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。二、高强度螺栓群的抗剪计算二、高强度螺栓群的抗剪计算1 1、轴心力作用、轴心力作用 假定各螺栓受力均匀，故所需螺栓数：假定各螺栓受力均匀，故所需螺栓数：对于摩擦型连接：bvNNn 对于承压型连接：bNNnmin NNNNbtt1b1 高强度螺栓群轴心力作用下高强度螺栓群轴心力作用下, ,为了防止板件被拉断为了防止板件被拉断尚应进行板件的净截面验算尚应进行板件的净截面验算. .A、高强度螺栓摩擦型连接主板的危险截面为1-1截面。11 主主板板厚厚度度。主主板板宽宽度度；螺螺栓栓孔孔直直径径；钢钢材材强强度度设设计计值值其其中中： t

33、bdftdnbAfANnn0011 ,1 ,; 考虑孔前传力50%得： 连连接接一一侧侧的的螺螺栓栓总总数数。计计算算截截面面上上的的螺螺栓栓数数； nnnnNN115 . 011-1截面的内力为：连连接接一一侧侧的的螺螺栓栓总总数数。计计算算截截面面上上的的螺螺栓栓数数； nnnnNN225 . 015 . 0NNbtt1b1拼接板的危险截面为2-2截面。22 拼接板厚度。拼接板厚度。拼接板宽度；拼接板宽度；螺栓孔直径；螺栓孔直径；钢材强度设计值钢材强度设计值其中：其中： 11010212,2,;tbdftdnbAfANnn 考虑孔前传力50%得： 2-2截面的内力为：B、高强度螺栓承压型连

34、接的净截面验算与普通螺栓的净截面验算完全相同。同普通螺栓，只需用高强度螺栓承载力代替普通螺栓承载力。同普通螺栓，只需用高强度螺栓承载力代替普通螺栓承载力。3.8.2 高强度螺栓群的抗剪计算高强度螺栓群的抗剪计算 例例3.113.11试设计一双盖板拼接的钢板连接。钢材试设计一双盖板拼接的钢板连接。钢材Q235BQ235B，高，高强度螺栓为强度螺栓为8.88.8级的级的M20M20，连接处构件接触面用喷砂处理，作，连接处构件接触面用喷砂处理，作用在螺栓群形心处的轴心拉力设计值用在螺栓群形心处的轴心拉力设计值N=180kNN=180kN，试设计此连，试设计此连接。接。 解解 ： （1 1）采用摩擦型

35、连接时）采用摩擦型连接时 查得查得8.88.8级，级，M2020高强螺栓高强螺栓P=125kN=125kN，=0.45=0.45 单个螺栓承载力设计值：单个螺栓承载力设计值：bvf0.90.9 2 0.45 125101.3kNNnP 一侧所需螺栓数一侧所需螺栓数n: :bv8007.9101.3NnN取取9 9个，见图个，见图3.783.78右边所示。右边所示。图图3.83 3.83 例例3.113.11图图（2 2）采用承压型连接时）采用承压型连接时单个螺栓承载力设计值：单个螺栓承载力设计值：22bbvvv3.14 202250157kN44dNnfbbccNd t f bmin8005.

36、1157NnN一侧所需螺栓数一侧所需螺栓数n: :20 20 470188kN取取6 6个，见图个，见图3.783.78左边所示。左边所示。2 2、扭矩或扭矩、剪力共同作用下扭矩或扭矩、剪力共同作用下 计算方法与普通螺栓相同，即：计算方法与普通螺栓相同，即： FTTxyN1TN1TxN1Tyr11F1N1F剪力F作用下每个螺栓受力：nFNF 1扭矩扭矩T作用下：作用下：)793()783(11221111122111122111112211 niniiininiiiTyniniiininiiiTxyxxTrxyxrTNyxyTryyxrTN )803(21121 bvFTyTxNNNN摩摩擦擦

37、型型连连接接：由此可得螺栓1的强度验算公式为: )813(min21121 bFTyTxNNNN承承压压型型连连接接：三、高强度螺栓群的抗拉计算三、高强度螺栓群的抗拉计算1 1、轴心力作用、轴心力作用 假定各螺栓均匀受力，故所假定各螺栓均匀受力，故所需螺栓数：需螺栓数：btNNn N2、弯矩作用下 由于高强度螺栓的抗拉承载力一般总小于其预拉力P，故在弯矩作用下，连接板件接触面始终处于紧密接触状态，弹性性能较好，可认为是一个整体,所以假定连接的中和轴与螺栓群形心轴重合，最外侧螺栓受力最大。MMM1 2 3 4y1y2N1N2N3N4受压区中和轴)833(2211 nnyNyNyNM由力学可得：)

38、823(332211 nnyNyNyNyN)843(1211 niiyyMN因此，设计时只要满足下式即可：)853(1 btNN3、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于0.8P，以保证板件紧密贴合，端板不会被拉开，所以摩擦型和承压型均可采用以下方法（叠加法）计算:)863(12111 btniiMNyyMnNNnNNNe1 2 3 4M=NeNy1y2N1N2N3N4中和轴M作用下N作用下四、高强度螺栓群在拉力和剪力共同作用下的连接计算四、高强度螺栓群在拉力和剪力共同作用下的连接计算NVnVNv 单个螺栓所受的剪力：单个螺栓所受的剪力：单个螺栓所受的拉力：nNNt

39、 1 2 3 4NVN作用下V作用下、对于高强度螺栓、对于高强度螺栓承压型承压型连接应满足：连接应满足：、对于高强度螺栓、对于高强度螺栓摩擦型摩擦型连接应满足：连接应满足：1 bvvbttNNNN122 bttbvvNNNN2 . 1bcvNN 所以：五、高强度螺栓群在拉力、弯矩和剪力共同作用下的五、高强度螺栓群在拉力、弯矩和剪力共同作用下的 连接计算连接计算1、采用高强度螺栓摩擦型连接时采用高强度螺栓摩擦型连接时 1号螺栓在号螺栓在N、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：MNVPNyyMnNNbtniit8 .01211 1 2 3 4M=NeNy1y2N1N2N3

40、N4中和轴M作用下N作用下VV作用下 对于高强度螺栓摩擦型连接，在拉力和剪力共同对于高强度螺栓摩擦型连接，在拉力和剪力共同作用下，单栓抗剪承载力如前所述为：作用下，单栓抗剪承载力如前所述为：nVNNvv 1单个螺栓所受的剪力：111 bvvbttNNNNPnNfbv 9 .0PNbt8.0 上式中:2 2、采用高强度螺栓承压型连接时、采用高强度螺栓承压型连接时螺栓的强度计算公式：螺栓的强度计算公式：nVNv 1单个螺栓所受的剪力：单个螺栓所受的最大拉力： niityyMnNN121112121 bttbvvNNNN2 . 1:1bcvNN 且且MNV1 2 3 4M=NeNy1y2N1N2N3

41、N4中和轴M作用下N作用下VV作用下 例例3.123.12 图图3.813.81所示高强度螺栓摩擦型连接，被连接构件的所示高强度螺栓摩擦型连接，被连接构件的钢材为钢材为Q235BQ235B。螺栓为。螺栓为10.910.9级，直径级，直径20mm20mm，接触面采用喷砂处，接触面采用喷砂处理；图中内力均为设计值，试验算此连接的承载力。理；图中内力均为设计值，试验算此连接的承载力。图图3.87 3.87 例例3.123.12图图 解解 ：由表由表3.93.9和表和表3.83.8查得抗滑移系数查得抗滑移系数=0.45=0.45，预拉力，预拉力P P=155kN=155kN 。单个螺栓的最大拉力为：单

42、个螺栓的最大拉力为： 31t1222222384106 10350162 2 (35035025015050 )iMyNNnm y 2444.268.2kN0.8124kNP连接的受剪承载力设计值应按下式计算：连接的受剪承载力设计值应按下式计算： bv,tft0.9(1.25)iNnnPN按比例关系可求得按比例关系可求得 ：t255.6kNNt342.9kNNt430.3kNNt517.7kNNt65.1kNN故有：故有： t(68.255.642.930.3 17.75.1)2iN验算受剪承载力设计值验算受剪承载力设计值 ：bv,tft0.9(1.25)iNnnPN0.9 1 0.45 (1

43、6 155 1.25 439.6) 781.9kN750kNV439.6kN三种螺栓的异同点 连接可以承受剪、拉、拉剪联合作用；连接可以承受剪、拉、拉剪联合作用； 排列构造相同；排列构造相同； 承压型和摩擦型高强螺栓所用材林相同，工作时承压型和摩擦型高强螺栓所用材林相同，工作时都需要施加预紧力，强度等级相同，所施加预紧都需要施加预紧力，强度等级相同，所施加预紧力也相同，预紧力时间啊方法也相同，但承载力力也相同，预紧力时间啊方法也相同，但承载力极限状态不同。极限状态不同。 高强螺栓与普通螺栓相比，所用材料不同，安装高强螺栓与普通螺栓相比，所用材料不同，安装方法不同，栓杆内的预紧力不同，连接件接触面方法不同，栓杆内的预紧力不同，连接件接触面处理方法不同，传递荷载机理不同，极限状态不处理方法不同，传递荷载机理不同，极限状态不同，设计方法也不同，应用场合不同同，设计方法也不同，应用场合不同3.9 混合连接混合连接 在一个连接接头中，同时采用两种连接方式时，在一个连接接头中，同时采用两种连接方式时，这种连接就称为混合连接。这种连接就称为混合连接。图图3.88 3.88 混合连接混合连接(a)(a)高强度螺栓与角焊缝；高强度螺栓与角焊缝；(b)(b)高强度螺栓与对接焊缝高强度螺栓与对接焊缝