1、FeFT1 1号栓？螺栓收拉还是受剪？受哪几个力？号栓？螺栓收拉还是受剪？受哪几个力？nFNF1TxyN1TN1TxN1Tyr11niniiiTxyxyTN112211niniiiTyyxxTN112211bFTyTxNNNNmin211213 3、如何进行普通螺栓群偏心力作用下的抗剪计算？、如何进行普通螺栓群偏心力作用下的抗剪计算？4 4、如何进行普通螺栓群抗拉连接的验算？、如何进行普通螺栓群抗拉连接的验算？5 5、普通螺栓群只受弯矩作用时如何计算？、普通螺栓群只受弯矩作用时如何计算？ tbniiNyyMN1211btebtfAN中和轴取为最下排螺栓处中和轴取为最下排螺栓处btNNnbteb
2、tfANMN单栓抗剪？单栓抗剪？1 1号栓？螺栓收拉还是受剪？受哪几个力？号栓？螺栓收拉还是受剪？受哪几个力？中和轴？中和轴？6 6、普通螺栓群偏心受拉时的计算？、普通螺栓群偏心受拉时的计算？21iyeny21iyeny大偏心受拉大偏心受拉中和轴取为螺栓群的形心中和轴取为螺栓群的形心小偏心受拉小偏心受拉中和轴取为最下排螺栓处中和轴取为最下排螺栓处21max21min/iiN nNeyyN nNeyyNN121btiNe yNNy Fe1 2 3 4FMbtebtfAN 1 1号栓？螺栓收拉还是受剪？受哪几个力？中和轴？号栓？螺栓收拉还是受剪？受哪几个力？中和轴？四、普通螺栓拉剪联合作用不加承托
3、不加承托螺杆受剪兼受拉破坏：螺杆受剪兼受拉破坏：孔壁的承压破坏：孔壁的承压破坏：122bttbvvNNNNnVNVnNyMyNit21bcvNN 1 2 3 4FMVNM 承托刨平顶紧后，认为承托承托刨平顶紧后，认为承托承担全部剪力，螺栓群仅按受拉承担全部剪力，螺栓群仅按受拉连接计算。连接计算。M刨平顶紧刨平顶紧承托承托(板板)V连接角焊缝连接角焊缝四、普通螺栓拉剪联合作用加承托加承托38 高强度螺栓连接计算 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依靠板件间摩擦力传递内力，依靠板件间摩擦力传递内力，以剪力不超过以剪力不超过摩擦
4、力摩擦力为为设计准则设计准则； 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，允受力特征与普通螺栓类似，允许接触面滑移，以连接达到许接触面滑移，以连接达到极限承载力极限承载力为为设计准则设计准则。 动荷载动荷载静荷载或间接承受动荷载静荷载或间接承受动荷载一、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 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、转角法、转角法 B B、扭矩法、扭矩法 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）1 1、高强度螺栓、高强度螺栓预拉力预拉力的的控制方法控制
5、方法影响摩擦力的因素？影响摩擦力的因素？ PFP：压紧力：压紧力 预拉力预拉力：板件间摩擦系数：板件间摩擦系数（A A）转角法）转角法 先用普通扳手初拧，使被连接构件贴合，并作出先用普通扳手初拧，使被连接构件贴合，并作出标记线，然后从此标记线开始用长扳手终拧，拧到预标记线，然后从此标记线开始用长扳手终拧，拧到预定角度时，螺栓拉力即达到所需预拉力。定角度时，螺栓拉力即达到所需预拉力。初拧初拧50%，复拧力矩，复拧力矩=初拧力矩，终拧至断颈剪断为止。初拧力矩，终拧至断颈剪断为止。（B B）扭矩法）扭矩法 先用普通扳手初拧，再用扭矩扳手终拧。先用普通扳手初拧，再用扭矩扳手终拧。（C C）扭断螺栓尾部
6、梅花头法）扭断螺栓尾部梅花头法 使用特制的电动扳手。使用特制的电动扳手。2 2、高强度螺栓预拉力的确定、高强度螺栓预拉力的确定3 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板件间的抗滑移系数与接触面的板件间的抗滑移系数与接触面的处理方法处理方法和构件和构件钢钢号号有关，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； F喷砂可提高喷砂可提高，严禁涂红丹，保证连接表面干燥。，严禁涂红丹，保证连接表面干燥。4 4、高强度螺栓、高强度螺栓抗剪连接抗剪连接的工作性能和单栓承载力的工作性能和单栓承载力(1)(1)抗剪连接工作性能抗剪连接工作性能四个阶段：四个
7、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。高强度高强度螺栓螺栓NO12341234普通螺栓普通螺栓abNN/2N/2为什么高强度螺栓为什么高强度螺栓第一个阶段远远大第一个阶段远远大于普通螺栓？于普通螺栓？A、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，其破坏准则为破坏准则为板件发生相对滑移板件发生相对滑移，因此，因此其极限状态为其极限状态为1点点而不是而不是4点，所以点，所以1点点的承载力即为一个高强度螺栓摩擦的承载力即为一个高强度螺栓摩擦型连接的型连接的抗剪承载力抗剪承载力：NO12341234高强
8、度高强度螺栓螺栓普通螺栓普通螺栓abNN/2N/2(363)bvNP式中：式中：0.90.9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; ;（P64P64） P P：预拉力设计值：预拉力设计值. . （P63P63）（2 2）抗剪连接单栓承载力）抗剪连接单栓承载力0.9fnB、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，破坏准则为允许接触面发生相对滑移，破坏准则为连接达到其连接达到其极限状态极限状态4点点，所以高强度，所以高强
9、度螺栓承压型连接的单栓抗剪承载力计算螺栓承压型连接的单栓抗剪承载力计算方法方法与普通螺栓相同与普通螺栓相同。NO12341234高强度高强度螺栓螺栓普通螺栓普通螺栓 )663(minmin bcbvbNNN，单栓抗剪承载力：单栓抗剪承载力：抗剪承载力抗剪承载力：承压承载力承压承载力：公式中的公式中的f fv vb b、f fc cb b采用采用高强度螺栓连接高强度螺栓连接的强度设计值的强度设计值数值相同不？数值相同不？bvvbvfdnN42bcbcf tdN5 5、高强度螺栓、高强度螺栓抗拉连接抗拉连接工作性能和单栓承载力工作性能和单栓承载力当外拉力为零时：当外拉力为零时：P（预拉力）（预拉力
10、）=C（板间压紧力）（板间压紧力）；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，板件间的压力板件间的压力C减小为减小为Cf，栓杆拉力栓杆拉力P增加为增加为Pf。NPCP+P+P=PP=Pf fC-C-C=CC=Cf fNt试验证明，当外拉力试验证明，当外拉力NNt t不大于螺栓预拉力的不大于螺栓预拉力的8080时时卸载后预压力卸载后预压力不会变小，无不会变小，无松弛现象松弛现象P Pf f=1.07P=1.07P，可认为可认为螺杆的预拉力不变螺杆的预拉力不变连接板件间有一定的挤连接板件间有一定的挤压力保持紧密接触压力保持紧密接触现行规范规定：现行规范规定：A、摩擦型高强
11、度螺栓的摩擦型高强度螺栓的 单栓抗拉承载力为单栓抗拉承载力为：PNbt8 .0300 250 200 150 100 50 050 100 150 200 250 300Pf(KN)(KN)Nu u Nu uNt(KN)(KN)Q Q有橇力时的有橇力时的螺栓破坏螺栓破坏无橇力时的无橇力时的螺栓破坏螺栓破坏F当考虑当考虑橇力橇力影响时，螺栓杆的影响时，螺栓杆的拉力拉力P Pf f与外力与外力N Nt t的关系曲线如图：的关系曲线如图：FNt0.5P后，后，橇力橇力Q出现出现如设计时不计算橇力如设计时不计算橇力, ,应使应使Nt0.5PNt0.5P或增加连接板件的或增加连接板件的刚度刚度（如设（如
12、设加劲肋加劲肋）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，故计算方法与坏准则为螺栓杆被拉断，故计算方法与普通螺栓普通螺栓相同，即：相同，即： 74342 btebtebtfdfAN 式中：式中：A Ae e-螺栓杆的有效截面面积；螺栓杆的有效截面面积； d de e-螺栓杆的有效直径；螺栓杆的有效直径； f ft tb b高强度螺栓高强度螺栓的抗拉强度设计值。的抗拉强度设计值。（1 1）高强度螺栓摩擦型连接）高强度螺栓摩擦型连接 6 6、高强度螺栓在、高强度螺栓在拉拉- -剪共同作用下剪共同作用下的工作性能和单栓承载力的工作性能和
13、单栓承载力0.9bvfNnP0.9bvftNnPN随随Nt的增大而减小的增大而减小规范规定：规范规定：0.91.25(375)bvftNnPN 受力本质是外拉力会平衡掉一部分板件间的挤压力，进而受力本质是外拉力会平衡掉一部分板件间的挤压力，进而影响摩擦力抗剪影响摩擦力抗剪!无外拉力无外拉力Nt时：时：有外拉力有外拉力Nt时，时，P不变，但板层间压力减小到不变，但板层间压力减小到P-Nt：（ Nt 0.8P）（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作用下计算方法与普通螺栓相似相似
14、。)763(122 bttbvvNNNN)773(2 . 1 bcvNN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：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。承压承载力降低的修正系数。 压紧力与挤压力在螺孔承压区形成异号三向应力场压紧力与挤压力在螺孔承压区形成异号三向应力场创新性设计作业创新性设计作业1 欲将欲将两块两块8mm厚，厚，240mm宽，宽，400mm长的长的Q235钢板用普通螺栓通过双盖板进行拼钢板用普通螺栓通过双盖板进行拼接，接缝不小于接，接缝不小于10mm，盖板选用，盖板选用6m
15、m厚的厚的Q235钢钢板。已知轴心力板。已知轴心力N的设计值为的设计值为N=335kN，螺栓直径，螺栓直径d=20mm（C级），孔径取级），孔径取22mm，请设计此连接。，请设计此连接。NNNN要求：满足强度和构造要求下盖板最省料要求：满足强度和构造要求下盖板最省料？1 1、按受力特征的不同，高强螺栓有哪两种？、按受力特征的不同，高强螺栓有哪两种？ 它们的区别是什么？它们的区别是什么？2 2、摩擦型高强螺栓单栓抗剪和抗拉承载力计算方法？、摩擦型高强螺栓单栓抗剪和抗拉承载力计算方法？ 3 3、承压型高强螺栓单栓抗剪和抗拉承载力计算方法？、承压型高强螺栓单栓抗剪和抗拉承载力计算方法？ PNbt8
16、.0与普通螺栓一样与普通螺栓一样 bcbvbNNN，minminbvvbvfdnN42bcbcf tdNbtebtfAN 摩擦型高强度螺栓摩擦型高强度螺栓依靠板件间摩擦力传递内力，依靠板件间摩擦力传递内力，以剪力不超过摩擦力为设计准则以剪力不超过摩擦力为设计准则; 承压型高强度螺栓承压型高强度螺栓受力特征与普通螺栓类似，允受力特征与普通螺栓类似，允许接触面滑移，以连接达到极限承载力为设计准则。许接触面滑移，以连接达到极限承载力为设计准则。（1 1）高强度螺栓摩擦型连接）高强度螺栓摩擦型连接 6 6、高强度螺栓在、高强度螺栓在拉拉- -剪共同作用下剪共同作用下的工作性能和单栓承载力的工作性能和单
17、栓承载力受力本质是外拉力会吃掉一部分预拉力，进而影响摩擦力抗剪受力本质是外拉力会吃掉一部分预拉力，进而影响摩擦力抗剪（2 2）高强度螺栓承压型连接）高强度螺栓承压型连接122bttbvvNNNN2 . 1bcvNN 且1bttbvvNNNNGB50017-2003规定：规定：PNbt8 .00.91.25(375)bvftNnPN二、高强度二、高强度螺栓群螺栓群的抗剪计算的抗剪计算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：对于摩擦型连接：bvNNn 对于承压型连接：对于承压型连接：bNNnmin NN(363)bvNP0
18、.9fn)643(42 bvevbvfdnN )653(bcbc ftdN )663(minmin bcbvbNNN，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计算方法与普通螺栓相同FTTxyN1TN1TxN1Tyr11F1N1F剪力剪力F作用下每个螺栓受力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摩摩擦擦型型连连接接：
19、由此可得螺栓由此可得螺栓“1”的强度验算公式为的强度验算公式为: : )813(min21121 bFTyTxNNNN承承压压型型连连接接：1N1FN1N1TyN1Tx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，螺栓数：假定各螺栓均匀受力，螺栓数：N2 2、弯矩作用下（、弯矩作用下（实质还是拉弯作用实质还是拉弯作用）在弯矩作用下，为了连接板件在弯矩作用下，为了连接板件接触面始终处于紧密接触状态（预接触面始终处于紧密接触状态（预拉力未被全部抵消），此时是处于拉力未被全部抵消），此时是处于小偏心受拉小偏心受拉状态。假定状态。假定连接的中和
20、连接的中和轴与螺栓群形心轴重合轴与螺栓群形心轴重合，最外侧螺，最外侧螺栓受力最大。栓受力最大。M1btNNNnMM1 2 3 4y1y2N1N2N3N4受压区受压区中中和和轴轴)833(.2211nnyNyNyNM由力学可得：由力学可得：)823(.332211nnyNyNyNyN)843(1211 niiyyMN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：)853(1 btNN3 3、偏心拉力作用下、偏心拉力作用下摩擦型和承压型均可采用以下方法摩擦型和承压型均可采用以下方法（叠加法叠加法）计算计算: :)863(12111 btniiMNyyMnNNnNNNe1 2 3 4M
21、=NeNy1y2N1N2N3N4中中和和轴轴M作用下作用下N作用下作用下注意：高强螺栓的默认条件，就是最大设计外拉力注意：高强螺栓的默认条件，就是最大设计外拉力Nt0.8P4 4、N N、M M、V V共同作用下共同作用下NeVe11 2 3 4M=Ve1+NeNV10.9(1.25)nftiiVnPN摩擦型高强摩擦型高强螺栓：螺栓：Nti0时，取时，取Nti0221vtbbvtNNNN1.2bvcNN承压型高强螺栓：承压型高强螺栓：四、螺栓抗剪连接中板件的强度计算四、螺栓抗剪连接中板件的强度计算2 2、普通螺栓连接、普通螺栓连接( (包括高强度螺栓承压型连接包括高强度螺栓承压型连接) )1
22、1、强度计算（承载能力极限状态）、强度计算（承载能力极限状态） N N 轴心拉力或压力设计值；轴心拉力或压力设计值； A An n 构件的构件的净截面面积净截面面积； f f 钢材的抗拉（压钢材的抗拉（压) )强度设计值。强度设计值。NNbt tt t1 1b1N并列排列并列排列11NNt tt t1 1b错列排列错列排列1111四、螺栓抗剪连接中板件的强度计算四、螺栓抗剪连接中板件的强度计算2 2、普通螺栓连接、普通螺栓连接( (包括高强度螺栓承压型连接包括高强度螺栓承压型连接) )1 1、强度计算（承载能力极限状态）、强度计算（承载能力极限状态） N N 轴心拉力或压力设计值；轴心拉力或压
23、力设计值； A An n 构件的构件的净截面面积净截面面积； f f 钢材的抗拉（压钢材的抗拉（压) )强度设计值强度设计值。错列排列错列排列1111四、螺栓抗剪连接中板件的强度计算四、螺栓抗剪连接中板件的强度计算3 3、高强摩擦型螺栓连接、高强摩擦型螺栓连接 摩擦力均匀分布于螺孔四周，故在孔前接触面已传递一半摩擦力均匀分布于螺孔四周，故在孔前接触面已传递一半的力。因此，最危险截面的净截面强度：的力。因此，最危险截面的净截面强度：fANn)/5 . 01 (1nnNNn n连接一侧的高强度螺栓总数；连接一侧的高强度螺栓总数；n1n1计算截面计算截面( (最外列螺栓处最外列螺栓处) )上上 的高
24、强度螺栓数目；的高强度螺栓数目；NNt tt t1 1bn1=3 n=8例题例题1 某连接受斜向拉力设计值某连接受斜向拉力设计值F=120kN作用，螺栓作用，螺栓为为C级普通螺栓。已知螺栓为级普通螺栓。已知螺栓为M20，孔径为，孔径为22mm，钢，钢材为材为Q235B。请验算该螺栓连接设计是否满足要求，。请验算该螺栓连接设计是否满足要求，如果采用三面围焊呢？如果采用三面围焊呢？1010F1150 100 100 5050 150 150 50解：解：（1）单个螺栓承载力设计值：查附表）单个螺栓承载力设计值：查附表1.322/305/140mmNfmmNfbcbvkNfdnNbvvbV98.43
25、14042014. 31422（3）螺栓强度验算：）螺栓强度验算：上述N,V,T联合作用下，1号螺栓最不利kNftdNbcbc613051020kNNb98.43min（2）内力计算：将）内力计算：将F简化到螺栓群形心简化到螺栓群形心mmkNVeTkNFVN1272815085.8485.842kNnNNkNnNNVyVX142.14142.1465 .8411（3）螺栓强度验算：）螺栓强度验算：2222215000015041006mmyxiikNyxxTNkNyxyTNiiTyiiTx485. 815000010012728728.121500001501272822112211螺栓螺栓“
26、1”承受的合力为：承受的合力为：kNkNNNNNNTyVyTxNx98.4313.352112111满足承载能力要求！满足承载能力要求！ 例题例题2 某节点端板（某节点端板（t=16mm）连接于）连接于H型钢柱边缘型钢柱边缘（HW350350），焊缝和螺栓连接情况如下图所示，），焊缝和螺栓连接情况如下图所示，钢材为钢材为Q235B，螺栓采用，螺栓采用10.9级高强摩擦型螺栓，级高强摩擦型螺栓，4M22，摩擦面喷砂丸，请验算螺栓并设计焊缝。，摩擦面喷砂丸，请验算螺栓并设计焊缝。kNN2001kNN2002o458565例题例题3 如图所示高强螺栓摩擦型连接，构件钢材如图所示高强螺栓摩擦型连接，构
27、件钢材Q235B， 螺栓为螺栓为10.9级，级，M20，接触面喷砂，验算此连接。，接触面喷砂，验算此连接。V=750kNN=384kNM=106kN.m507*1005050 120 50创新性设计作业创新性设计作业1 欲将欲将两块两块8mm厚，厚，240mm宽，宽，400mm长的长的Q235钢板用钢板用普通螺栓普通螺栓通过双盖板进行拼通过双盖板进行拼接，接缝不小于接，接缝不小于10mm，盖板选用，盖板选用6mm厚的厚的Q235钢钢板。已知轴心力板。已知轴心力N的设计值为的设计值为N=335kN，螺栓直径，螺栓直径d=20mm（C级），孔径取级），孔径取22mm，请设计此连接。，请设计此连接。NNNN要求：满足强度和构造要求下盖板最省料要求：满足强度和构造要求下盖板最省料？如果栓径和孔径不变，把普通螺栓换成摩擦型螺栓呢？如果栓径和孔径不变，把普通螺栓换成摩擦型螺栓呢？创新性设计作业创新性设计作业2 钢材为钢材为Q235B，E43型焊条随便型焊条随便用，用，8.8级级M20摩擦型高强螺栓摩擦型高强螺栓6个（也可以不用），个（也可以不用），螺栓连接板自行设计，厚度螺栓连接板自行设计，厚度6mm，焊缝位置不能使用，焊缝位置不能使用螺栓，假设构件不会破坏，请设计连接，使螺栓，假设构件不会破坏，请设计连接，使F最大。最大。1501212200Fe=120
