螺栓连接结构与计算
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36
七.高强度螺栓连接计算
高强螺栓由45号、40B和20MnTiB钢加工而成，并经 过热处理
45号－8.8级； 40B和20MnTiB－10.9级 （a）大六角头螺栓 （b）扭剪型螺栓
37
1.高强度螺栓的工作性能及单栓承载力
按受力特征的不同高强度螺栓分为两类： 摩擦型高强度螺栓—通过板件间摩擦力传递内力， 破坏准则为克服摩擦力； 承压型高强度螺栓—受力特征与普通螺栓类似。 (1)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：
受压区
☻M作用下螺栓连接按弹性设计，其假定为： （1）连接板件绝对刚性，螺栓为弹性； （2）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。
30
显然‘1’号螺栓在M作用下所受拉力最大
1 2 3 4
M
刨平顶紧 承托(板)
M
N1 N2 y1 N3 y y3 2 N4 中和轴
（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； （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“四分之一圆”。 （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。 因此：
1
e V V
M=Ve
0
1
34
规范规定：普通螺栓拉、剪联合作用为了防止
最小容许距离
垂直内力方向
中 间 排 顺内 力方 向 构件受拉力
16do 或 24t
12do 或 18t 3do
构件受压力 沿对角线方向
16do 或 24t _
中 心 至 构 件 边 缘 间 距
顺内力方向 垂直 内力 方向 剪切边或手工气割边 轧制边、自动气 割边或锯割边 高强度螺栓 其他螺栓或铆钉 4do 或 8t
特点：简单、易实施，但得到的预拉力误差较大。
39
3）扭断螺栓杆尾部法（扭剪型高强度螺栓） 施工方法： 初拧—拧至终拧力矩的60%~80%； 终拧—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 2.高强度螺栓的施工要求： 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： （1）终拧力矩偏差不应大于±10%； （2）如发现欠、漏和超拧螺栓应更换； （3）拧固顺序先主后次，且当天安装，当天终拧完。 如工字型梁为：上翼缘→下翼缘→腹板。 40
2）构造要求；
螺栓的边距和中距不宜太大，以免板件间贴合 5 不密，潮气侵入腐蚀钢材。
3）施工要求 为了便于扳手拧紧螺母，螺栓中距应不小于3do。 根据以上要求，规范给定了螺栓的容许间距。
名称 位置和方向
外排（垂直外力方向或顺内力方向） 中 心 间 距
最大容许距离 （两者最小距离）
8do 或 12t
1
N1F
y
1 N 1Tx
F T ★F作用下每个螺栓受力：
r1
N1T
x
N1Ty
T
★T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。 21
显然，T作用下‘1’号螺 栓所受剪力最大（r1最大）。
3
（2）螺栓的排列 1）并列—简单、整齐、紧凑所用连接板尺寸小，但构 件截面削弱大。 2）错列—排列不紧凑，所用连接板尺寸大，但构件截 面削弱小。
端距 中距 中距 边距 边距
A 并列
B 错列
4
（3）螺栓排列的要求
1）受力要求:
垂直受力方向：为了防止螺栓应力集中相互影响、 截面削弱过多而降低承载力，螺栓的边距和端距不能 太小； 顺力作用方向：为了防止板件被拉断或剪坏， 端距不能太小； 对于受压构件：为防止连接板件发生鼓曲，中 距不能太大。
2）承受静载的可拆卸结构连接；
3）临时固定构件的安装连接。
7
二.螺栓连接的受力形式
A 只受剪力 F
B 只受拉力
C 剪力和拉力 共同作用 F
N
N
8
三.普通螺栓抗剪连接 1.工作性能和破坏形式 (1)工作性能 N N
对图示螺栓连接做抗剪试验,即 N/2 可得到板件上a、b两点相对位移 N/2 δ和作用力N的关系曲线,该曲线 清楚的揭示了抗剪螺栓受力的四 N 个阶段,即： 1)摩擦传力的弹性阶段(0~1段)
t
N
b1
b 12
N
拼接板的危险截面为2-2截面:
18
(2)螺栓采用错列排列时: 主板的危险截面为1--1和
c1
1 1’
t1 t
1’--1’截面:
N
b c4 c3 c2
N
1 1’
19
拼接板的危险截面为2--2和
2’--2’截面: N
c1
b1 c3 c2
2 2’ b 2 2’
t1 t
N
c4
20
2.普通螺栓群偏心力作用下抗剪计算 e F F
2do 1.5do 1.2do
6
（4）螺栓连接的构造要求
为了保证连接的可靠性，每个杆件的节点或拼 接接头一端不宜少于两个永久螺栓，但组合构件的 缀条除外； 直接承受动荷载的普通螺栓连接应采用双螺帽， 或其他措施以防螺帽松动；
C级螺栓宜用于沿杆轴方向的受拉连接，以下情 况可用于抗剪连接： 1）承受静载或间接动载的次要连接；
直线段—连接处于弹性状态；
1
N
a
b
4 3
2 O
该阶段较短—摩擦力较小。
δ9
2)滑移阶段(1~2段) 克服摩擦力后，板件间突然发生水平滑移，最大 滑移量为栓孔和栓杆间的距离，表现在曲线上为水 平段。
3)栓杆传力的弹性阶段(2~3段)
该阶段主要靠栓杆与孔壁的 接触传力。栓杆受剪力、拉力、 弯矩作用，孔壁受挤压。由于材 料的弹性以及栓杆拉力增大所导 致的板件间摩擦力的增大，N-δ 关系以曲线状态上升。
平均值 长连接螺栓的内力分布
η
1.0 0.75 ECCS 我国规范
故，连接所需栓数：
0.5 0.25 0 10
试验曲线 8.8级 M22
l1/d0
20 30 40 50 60 70
17
80
普通螺栓群轴心力作用下，为了防止板件被拉断 尚应进行板件的净截面验算。 t1 12
(1)螺栓采用并列排列时:
主板的危险截面为1-1截面:
由力的平衡条件得：
y
1 N1Tx r1
x
N1T N1Ty
T
由假定(2)得
由上式可得:
22
从而可得:
y
将N1T沿坐标轴分解得:
1 N1Tx r1
x
N1T N1Ty
T
23
由此可得螺栓1的强度验算公式为:
另外,当螺栓布置比较狭长(如y1≥3x1)时,可进行 如下简化计算： 令:xi=0，则N1Ty=0
A、B级---精制螺栓，性能等级为5.6或8.8级; 5或8表示fu≥500或800N/mm2, 0.6或0.8表示fy/fu=0.6 或0.8；Ⅰ类孔，孔径(do)-栓杆直径(d)＝0.3～0.5mm。 C级---粗制螺栓，性能等级为4.6或4.8级； 4表示fu≥400N/mm2, 0.6或0.8表示fy/fu=0.6或0.8； Ⅱ类孔，孔径(do)-栓杆直径(d) ＝1～3mm。
27
2） 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，如设加劲肋，可以减小甚 至消除撬力的影响。
28
3.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 的螺栓数为：
N
29
4.普通螺栓群在弯炬作用下
1 2 3 4
M
刨平顶紧 承托(板)
M
N1 N2 y1 N3 y y3 2 N4 中和轴
Ae—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/mm2 41
螺杆受剪兼受拉破坏，应满足：
1
b
a
1
0
为了防止孔壁的承压破坏，应满足：
35
另外，拉力和剪力共同作用下的普通螺栓连接，当 有承托承担全部剪力时，螺栓群按受拉连接计算。 承托与柱翼缘的连接角焊缝按
V
下式计算：
M
刨平顶紧 承托(板) 连接角焊缝
式中： α—考虑剪力对角焊缝偏心影响的增大系数， 一般取α=1.25~1.35； 其余符号同前。
1)转角法
施工方法：
初拧—用普通扳手拧至不动，使板件贴紧密；
38
终拧—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120o~180o完成终拧。 特点：预拉力的建立简单、有效，但要防止欠拧、漏拧
和超拧；
2）扭矩法
施工方法：
初拧—用力矩扳手拧至终拧力矩的30%~50%，使
板件贴紧密；
终拧—初拧基础上，按100%设计终拧力矩拧紧。
因栓杆上的螺纹为斜方向的，所以公式取的是
有效直径de而不是净直径dn，现行国家标准取：
d n de dm d
26
(2）螺栓垂直连接件的刚度对螺栓抗拉承载力的影响
1）螺栓受拉时，一般是通
过与螺杆垂直的板件传递， 即螺杆并非轴心受拉，当连 接板件发生变形时，螺栓有 被撬开的趋势（杠杆作用）， 使螺杆中的拉力增加（撬力 Q）并产生弯曲现象。连接 件刚度越小撬力越大。试验 证明影响撬力的因素较多， 其大小难以确定，规范采取 简化计算的方法，取 ftb=0.8f（f—螺栓钢材的抗 拉强度设计值）来考虑其影 响。
16
N/2
N/2 l1
平均值
螺栓的内力分布
当l1>15d0(d0为孔径)时，连接进入弹塑性工作状 态后，即使内力重新分布,各个螺栓内力也难以均匀， 端部螺栓首先破坏,然后依次破坏。由试验可得连接的 抗剪强度折减系数η与l1/d0的关系曲线。
当15 d 0 l 1 60 d 0时： l1 h = 1 .1 150 d 0
螺栓连接构造与计算
装配培训教材
张明录
目录
一 二 三
普通螺栓连接构造与计算 普通螺栓抗剪连接 普通螺栓抗拉连接 高强度螺栓连接构造与计算 高强度螺栓抗剪连接 高强度螺栓抗拉连接
四 五
六
一.普通螺栓连接构造与计算
1.普通螺栓的种类和构造要求 （1）普通螺栓种类
按其加工的精细程度和强度分为:A、B、C三个级别。
N/2 N/2
N
4 3
N
a
b
2 1 O
δ 10
4)弹塑性阶段(3~4段)
达到‘3’后，即使给荷
载以很小的增量，连接的剪切
变形迅速增大，直到连接破坏。 N/2 ‘4’点（曲线的最高点） 即为普通螺栓抗剪连接的极限 承载力Nu。
N/2
N Nu
3
N
a
b
4
2 1 O
δ 11
2.破坏形式
N/2
（1）螺栓杆被剪坏 栓杆较细而板件较厚时 （2）孔壁的挤压破坏 栓杆较粗而板件较薄时
受压区
由力学及假定可得：
31
同前可得:
强度要求为：
32
5.普通螺栓群在偏心拉力作用下
F e
1 2 3 4 N1M N2M N3M N4M N1F y1
M
F
y3 y2 中和轴
刨平顶紧 承托(板)
M=F·e
偏心力作用下普通螺栓连接，可采用偏于安全的 设计方法，即叠加法。33Βιβλιοθήκη 6.普通螺栓拉、剪联合作用
24
六.普通螺栓的抗拉连接
1.普通螺栓抗拉连接的工作性能
抗拉螺栓连接在外力作用下，连接板件接触面
有脱开趋势，螺栓杆受杆轴方向拉力作用，以栓杆被
拉断为其破坏形式。
2.单个普通螺栓的抗拉承载力设计值
式中：Ae--螺栓的有效截面面积； de--螺栓的有效直径； ftb--螺栓的抗拉强度设计值。
25
公式的两点说明： （1）螺栓的有效截面面积
（3）板件被拉断 截面削弱过多时 以上破坏形式予以计算解决。
N
N/2
N
N
N
N
12
（4）板件端部被剪坏(拉豁) 端矩过小时；端矩不应小于2dO N N
这 两 种 破 坏 构 造 解 决
（5）栓杆弯曲破坏 螺栓杆过长；栓杆长度不应大于5d
N/2
N
N/2
13
四.抗剪螺栓的单栓承载力设计值
由破坏形式知抗剪螺栓的承载力取决 于螺栓杆受剪和孔壁承压两种情况，故 单栓抗剪承载力由以下两式决定: 抗剪承载力： 承压承载力： 单栓抗剪承载力： nv—剪切面数目； d—螺栓杆直径； fvb、fcb—螺栓抗剪和承压强度设计值； ∑t—连接接头一侧承压构件总厚度的较小值。 14
d
剪切面数目nv
N
N
N/2
N/2
N
N/3
N/2 N/2
N/3 N/3
15
五.普通螺栓群抗剪连接计算 1.普通螺栓群轴心力作用下抗剪计算 试验证明,栓群在轴力 作用下各个螺栓的内力沿 N 栓群长度方向不均匀，两 端大,中间小。 当l1≤15d0(d0为孔径)时， 连接进入弹塑性工作状态后， 内力重新分布，各个螺栓内 力趋于相同，故设计时假定N 有各螺栓均担。 所以，连接所需螺栓数为：
3.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有效抗拉强度 确定的，并考虑了以下修正系数： （1）考虑材料的不均匀性的折减系数0.9； （2）为防止施工时超张拉导致螺杆破坏的折减系数 0.9； （3）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1.2。 （4）附加安全系数0.9。 因此，预拉力：
七.高强度螺栓连接计算
高强螺栓由45号、40B和20MnTiB钢加工而成，并经 过热处理
45号－8.8级； 40B和20MnTiB－10.9级 （a）大六角头螺栓 （b）扭剪型螺栓
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1.高强度螺栓的工作性能及单栓承载力
按受力特征的不同高强度螺栓分为两类： 摩擦型高强度螺栓—通过板件间摩擦力传递内力， 破坏准则为克服摩擦力； 承压型高强度螺栓—受力特征与普通螺栓类似。 (1)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：
受压区
☻M作用下螺栓连接按弹性设计，其假定为： （1）连接板件绝对刚性，螺栓为弹性； （2）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。
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显然‘1’号螺栓在M作用下所受拉力最大
1 2 3 4
M
刨平顶紧 承托(板)
M
N1 N2 y1 N3 y y3 2 N4 中和轴
（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； （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“四分之一圆”。 （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。 因此：
1
e V V
M=Ve
0
1
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规范规定：普通螺栓拉、剪联合作用为了防止
最小容许距离
垂直内力方向
中 间 排 顺内 力方 向 构件受拉力
16do 或 24t
12do 或 18t 3do
构件受压力 沿对角线方向
16do 或 24t _
中 心 至 构 件 边 缘 间 距
顺内力方向 垂直 内力 方向 剪切边或手工气割边 轧制边、自动气 割边或锯割边 高强度螺栓 其他螺栓或铆钉 4do 或 8t
特点：简单、易实施，但得到的预拉力误差较大。
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3）扭断螺栓杆尾部法（扭剪型高强度螺栓） 施工方法： 初拧—拧至终拧力矩的60%~80%； 终拧—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 2.高强度螺栓的施工要求： 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： （1）终拧力矩偏差不应大于±10%； （2）如发现欠、漏和超拧螺栓应更换； （3）拧固顺序先主后次，且当天安装，当天终拧完。 如工字型梁为：上翼缘→下翼缘→腹板。 40
2）构造要求；
螺栓的边距和中距不宜太大，以免板件间贴合 5 不密，潮气侵入腐蚀钢材。
3）施工要求 为了便于扳手拧紧螺母，螺栓中距应不小于3do。 根据以上要求，规范给定了螺栓的容许间距。
名称 位置和方向
外排（垂直外力方向或顺内力方向） 中 心 间 距
最大容许距离 （两者最小距离）
8do 或 12t
1
N1F
y
1 N 1Tx
F T ★F作用下每个螺栓受力：
r1
N1T
x
N1Ty
T
★T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。 21
显然，T作用下‘1’号螺 栓所受剪力最大（r1最大）。
3
（2）螺栓的排列 1）并列—简单、整齐、紧凑所用连接板尺寸小，但构 件截面削弱大。 2）错列—排列不紧凑，所用连接板尺寸大，但构件截 面削弱小。
端距 中距 中距 边距 边距
A 并列
B 错列
4
（3）螺栓排列的要求
1）受力要求:
垂直受力方向：为了防止螺栓应力集中相互影响、 截面削弱过多而降低承载力，螺栓的边距和端距不能 太小； 顺力作用方向：为了防止板件被拉断或剪坏， 端距不能太小； 对于受压构件：为防止连接板件发生鼓曲，中 距不能太大。
2）承受静载的可拆卸结构连接；
3）临时固定构件的安装连接。
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二.螺栓连接的受力形式
A 只受剪力 F
B 只受拉力
C 剪力和拉力 共同作用 F
N
N
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三.普通螺栓抗剪连接 1.工作性能和破坏形式 (1)工作性能 N N
对图示螺栓连接做抗剪试验,即 N/2 可得到板件上a、b两点相对位移 N/2 δ和作用力N的关系曲线,该曲线 清楚的揭示了抗剪螺栓受力的四 N 个阶段,即： 1)摩擦传力的弹性阶段(0~1段)
t
N
b1
b 12
N
拼接板的危险截面为2-2截面:
18
(2)螺栓采用错列排列时: 主板的危险截面为1--1和
c1
1 1’
t1 t
1’--1’截面:
N
b c4 c3 c2
N
1 1’
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拼接板的危险截面为2--2和
2’--2’截面: N
c1
b1 c3 c2
2 2’ b 2 2’
t1 t
N
c4
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2.普通螺栓群偏心力作用下抗剪计算 e F F
2do 1.5do 1.2do
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（4）螺栓连接的构造要求
为了保证连接的可靠性，每个杆件的节点或拼 接接头一端不宜少于两个永久螺栓，但组合构件的 缀条除外； 直接承受动荷载的普通螺栓连接应采用双螺帽， 或其他措施以防螺帽松动；
C级螺栓宜用于沿杆轴方向的受拉连接，以下情 况可用于抗剪连接： 1）承受静载或间接动载的次要连接；
直线段—连接处于弹性状态；
1
N
a
b
4 3
2 O
该阶段较短—摩擦力较小。
δ9
2)滑移阶段(1~2段) 克服摩擦力后，板件间突然发生水平滑移，最大 滑移量为栓孔和栓杆间的距离，表现在曲线上为水 平段。
3)栓杆传力的弹性阶段(2~3段)
该阶段主要靠栓杆与孔壁的 接触传力。栓杆受剪力、拉力、 弯矩作用，孔壁受挤压。由于材 料的弹性以及栓杆拉力增大所导 致的板件间摩擦力的增大，N-δ 关系以曲线状态上升。
平均值 长连接螺栓的内力分布
η
1.0 0.75 ECCS 我国规范
故，连接所需栓数：
0.5 0.25 0 10
试验曲线 8.8级 M22
l1/d0
20 30 40 50 60 70
17
80
普通螺栓群轴心力作用下，为了防止板件被拉断 尚应进行板件的净截面验算。 t1 12
(1)螺栓采用并列排列时:
主板的危险截面为1-1截面:
由力的平衡条件得：
y
1 N1Tx r1
x
N1T N1Ty
T
由假定(2)得
由上式可得:
22
从而可得:
y
将N1T沿坐标轴分解得:
1 N1Tx r1
x
N1T N1Ty
T
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由此可得螺栓1的强度验算公式为:
另外,当螺栓布置比较狭长(如y1≥3x1)时,可进行 如下简化计算： 令:xi=0，则N1Ty=0
A、B级---精制螺栓，性能等级为5.6或8.8级; 5或8表示fu≥500或800N/mm2, 0.6或0.8表示fy/fu=0.6 或0.8；Ⅰ类孔，孔径(do)-栓杆直径(d)＝0.3～0.5mm。 C级---粗制螺栓，性能等级为4.6或4.8级； 4表示fu≥400N/mm2, 0.6或0.8表示fy/fu=0.6或0.8； Ⅱ类孔，孔径(do)-栓杆直径(d) ＝1～3mm。
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2） 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，如设加劲肋，可以减小甚 至消除撬力的影响。
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3.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 的螺栓数为：
N
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4.普通螺栓群在弯炬作用下
1 2 3 4
M
刨平顶紧 承托(板)
M
N1 N2 y1 N3 y y3 2 N4 中和轴
Ae—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/mm2 41
螺杆受剪兼受拉破坏，应满足：
1
b
a
1
0
为了防止孔壁的承压破坏，应满足：
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另外，拉力和剪力共同作用下的普通螺栓连接，当 有承托承担全部剪力时，螺栓群按受拉连接计算。 承托与柱翼缘的连接角焊缝按
V
下式计算：
M
刨平顶紧 承托(板) 连接角焊缝
式中： α—考虑剪力对角焊缝偏心影响的增大系数， 一般取α=1.25~1.35； 其余符号同前。
1)转角法
施工方法：
初拧—用普通扳手拧至不动，使板件贴紧密；
38
终拧—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120o~180o完成终拧。 特点：预拉力的建立简单、有效，但要防止欠拧、漏拧
和超拧；
2）扭矩法
施工方法：
初拧—用力矩扳手拧至终拧力矩的30%~50%，使
板件贴紧密；
终拧—初拧基础上，按100%设计终拧力矩拧紧。
因栓杆上的螺纹为斜方向的，所以公式取的是
有效直径de而不是净直径dn，现行国家标准取：
d n de dm d
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(2）螺栓垂直连接件的刚度对螺栓抗拉承载力的影响
1）螺栓受拉时，一般是通
过与螺杆垂直的板件传递， 即螺杆并非轴心受拉，当连 接板件发生变形时，螺栓有 被撬开的趋势（杠杆作用）， 使螺杆中的拉力增加（撬力 Q）并产生弯曲现象。连接 件刚度越小撬力越大。试验 证明影响撬力的因素较多， 其大小难以确定，规范采取 简化计算的方法，取 ftb=0.8f（f—螺栓钢材的抗 拉强度设计值）来考虑其影 响。
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N/2
N/2 l1
平均值
螺栓的内力分布
当l1>15d0(d0为孔径)时，连接进入弹塑性工作状 态后，即使内力重新分布,各个螺栓内力也难以均匀， 端部螺栓首先破坏,然后依次破坏。由试验可得连接的 抗剪强度折减系数η与l1/d0的关系曲线。
当15 d 0 l 1 60 d 0时： l1 h = 1 .1 150 d 0
螺栓连接构造与计算
装配培训教材
张明录
目录
一 二 三
普通螺栓连接构造与计算 普通螺栓抗剪连接 普通螺栓抗拉连接 高强度螺栓连接构造与计算 高强度螺栓抗剪连接 高强度螺栓抗拉连接
四 五
六
一.普通螺栓连接构造与计算
1.普通螺栓的种类和构造要求 （1）普通螺栓种类
按其加工的精细程度和强度分为:A、B、C三个级别。
N/2 N/2
N
4 3
N
a
b
2 1 O
δ 10
4)弹塑性阶段(3~4段)
达到‘3’后，即使给荷
载以很小的增量，连接的剪切
变形迅速增大，直到连接破坏。 N/2 ‘4’点（曲线的最高点） 即为普通螺栓抗剪连接的极限 承载力Nu。
N/2
N Nu
3
N
a
b
4
2 1 O
δ 11
2.破坏形式
N/2
（1）螺栓杆被剪坏 栓杆较细而板件较厚时 （2）孔壁的挤压破坏 栓杆较粗而板件较薄时
受压区
由力学及假定可得：
31
同前可得:
强度要求为：
32
5.普通螺栓群在偏心拉力作用下
F e
1 2 3 4 N1M N2M N3M N4M N1F y1
M
F
y3 y2 中和轴
刨平顶紧 承托(板)
M=F·e
偏心力作用下普通螺栓连接，可采用偏于安全的 设计方法，即叠加法。33Βιβλιοθήκη 6.普通螺栓拉、剪联合作用
24
六.普通螺栓的抗拉连接
1.普通螺栓抗拉连接的工作性能
抗拉螺栓连接在外力作用下，连接板件接触面
有脱开趋势，螺栓杆受杆轴方向拉力作用，以栓杆被
拉断为其破坏形式。
2.单个普通螺栓的抗拉承载力设计值
式中：Ae--螺栓的有效截面面积； de--螺栓的有效直径； ftb--螺栓的抗拉强度设计值。
25
公式的两点说明： （1）螺栓的有效截面面积
（3）板件被拉断 截面削弱过多时 以上破坏形式予以计算解决。
N
N/2
N
N
N
N
12
（4）板件端部被剪坏(拉豁) 端矩过小时；端矩不应小于2dO N N
这 两 种 破 坏 构 造 解 决
（5）栓杆弯曲破坏 螺栓杆过长；栓杆长度不应大于5d
N/2
N
N/2
13
四.抗剪螺栓的单栓承载力设计值
由破坏形式知抗剪螺栓的承载力取决 于螺栓杆受剪和孔壁承压两种情况，故 单栓抗剪承载力由以下两式决定: 抗剪承载力： 承压承载力： 单栓抗剪承载力： nv—剪切面数目； d—螺栓杆直径； fvb、fcb—螺栓抗剪和承压强度设计值； ∑t—连接接头一侧承压构件总厚度的较小值。 14
d
剪切面数目nv
N
N
N/2
N/2
N
N/3
N/2 N/2
N/3 N/3
15
五.普通螺栓群抗剪连接计算 1.普通螺栓群轴心力作用下抗剪计算 试验证明,栓群在轴力 作用下各个螺栓的内力沿 N 栓群长度方向不均匀，两 端大,中间小。 当l1≤15d0(d0为孔径)时， 连接进入弹塑性工作状态后， 内力重新分布，各个螺栓内 力趋于相同，故设计时假定N 有各螺栓均担。 所以，连接所需螺栓数为：
3.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有效抗拉强度 确定的，并考虑了以下修正系数： （1）考虑材料的不均匀性的折减系数0.9； （2）为防止施工时超张拉导致螺杆破坏的折减系数 0.9； （3）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1.2。 （4）附加安全系数0.9。 因此，预拉力：