第三章 钢结构的连接(6-7节)

2
2
1
( 3 59)
0 1
Nt N
b t
§3.6 普通螺栓连接的构造和计算
为了防止孔壁的承压破坏，应满足： N
v
N
b c
拉力和剪力共同作用下的普通螺栓连接，当有承托
时，承托承受全部剪力，螺栓群按受拉连接计算。
V
承托与柱翼缘的连接角焊缝计算：
M
刨平顶紧 承托(板) 连接角焊缝
N f f fw l w he
i 1
§3.6 普通螺栓连接的构造和计算
（三）普通螺栓拉剪型计算
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；
V
e
F
M=Ve
2、兼受剪力和拉力的螺杆，其承 载力无量纲关系曲线近似为“四分 N V 之一圆”--拉剪相关曲线 b
NV
Nv Nt 1 Nb Nb v t
l1 β 1.1 0.7 150d 0
当l1≥ 60d0 时，β ＝0.7
N 连接所需螺栓数量： n b N min
§3.6 普通螺栓连接的构造和计算
板件的净截面验算： A、螺栓采用并列排列时
N 主板： f An ,1 An ,1 b n1 d 0 t ;
（一）普通螺栓群抗剪连接计算
1）轴心力作用下抗剪计算
N
l1 N/2 N/2
当l1≤15d0(d0为 孔径)时，假定N由 各螺栓均匀承担。
连接所需螺栓数量：
N n b N min
说明： 当 l1 过大时，受力分配不均，两端大中间小，设计计算 时仍按均布，但强度需乘折减系数β ，当l1≥15d0时：
四剪：nv 4
§3.6 普通螺栓连接的构造和计算
承压承载力：
b Nc
d t
b fc
d
其中： ∑t—连接接头一侧承压构件总厚度的较小值。 fcb—螺栓孔壁承压强度设计值；
∴单栓抗剪承载力：
b N min
min

b b Nv ，Nc

§3.6 普通螺栓连接的构造和计算
四、 普通螺栓连接的计算
N1Tx
T y1 xi2 yi2
i 1 i 1 n n
N1Ty
T x1
x
i 1
n
2 i
y
i 1
n
2 i
N
2 1Tx
N1Ty N1F


2
N
b min
§3.6 普通螺栓连接的构造和计算
（二）普通螺栓的抗拉连接计算
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
受压区
由力学及假定可得：
N3 Nn N1 N2 y1 y2 y3 yn ( 3 52)
M N 1 y1 N 2 y 2 N n y n
(3 53)
§3.6 普通螺栓连接的构造和计算

N1
M y1 yi2
i 1 n
因此，设计时只要满足下式，即可：
二、高强螺栓的预拉力
1、预拉力的施加方法
转角法
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。
§3.7 高强螺栓连接的构造和计算
扭断螺栓杆尾部法（扭剪型高强度螺栓）
初拧— 拧至终拧力矩的60%-80%； 终拧— 初拧基础上，以扭断螺栓杆N
b1
N
12
f 钢材强度设计值; d 0 螺栓孔直径；
n1 1 1截面上的螺栓数；b 主板宽度；t 主板厚度。
0.5 N 拼接板： f An, 2 An , 2 b1 n2 d 0 t1 ; f 钢材强度设计值; d 0 螺栓孔直径；
三、高强度螺栓摩擦面抗滑移系数μ
高强度螺栓摩擦型连接：板件间摩擦力的大小 取决于板件间的挤压力（P）和板件间的抗滑 移系数μ ； 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。
§3.7 高强螺栓连接的构造和计算
§3.7 高强螺栓连接的构造和计算
四、高强度螺栓摩擦型连接的计算
1、单个高强螺栓摩擦型连接的抗剪承载力设计值：
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
d b N Ae f t ft 4
b t b 2 e
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。
§3.6 普通螺栓连接的构造和计算
公式的两点说明： （1）螺栓的有效截面面积
§3.7 高强螺栓连接的构造和计算
2、高强度螺栓预拉力的确定
0.9 0.9 0.9 P Ae f u 1.2
说明： 折减系数0.9－考虑材料的不均匀性； 折减系数0.9－防止施工时超张拉导致螺杆破坏； 系数1.2－考虑拧紧螺帽时，扭矩对螺杆的不利影响； 附加安全系数0.9。
§3.7 高强螺栓连接的构造和计算
N 0.9n f P
b v
式中：
0.9— 抗力分项系数γ R的倒数(γ R=1.111); nf— 传力摩擦面数目; μ — 摩擦面抗滑移系数; P— 预拉力设计值.
§3.7 高强螺栓连接的构造和计算
2、单个高强螺栓摩擦型连接的抗拉承载力设计值
N t 0.8 P
b
※ 理论分析—当作用于螺杆上的拉力不超过 P 的80% 时，螺杆的预拉力基本不变； ※ 试验结果—当作用于螺杆上的拉力大于 P 的80%时， 被连接板之间会出现松弛现象。
(3
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
§3.7 高强螺栓连接的构造和计算
§3-7 高强度螺栓连接的构造和计算
高强度螺栓分为大六角头型和扭剪型两种
高强材料经热处理制成，按强度等级分10.9与8.8级。
§3.7 高强螺栓连接的构造和计算
一、高强度螺栓的分类
§3.7 高强螺栓连接的构造和计算
3、高强度螺栓群的抗剪计算
a、受轴心力作用 假定各螺栓受力均匀。
§3.6 普通螺栓连接的构造和计算
2）普通螺栓群偏心力作用下抗剪计算 F e F
1
N1F
y
1 N1Tx r1 N1T
x
F T
N1Ty
T
★F作用下
★T作用下
N 1F
F n
满足假定： 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。
T作用下‘1’号螺栓所受剪力最大
§3.6 普通螺栓连接的构造和计算
按受力特征分类：
高强度螺栓摩擦型连接—靠板件间摩擦力传递剪力；摩
擦型连接的剪切变形小，适用于动荷载的结构。 高强度螺栓承压型连接—允许板件间摩擦力被克服，出 承压型连接的承载力高于摩擦型，但剪切变形大，不适 用于承受动力荷载的结构中。
现相对滑移后，依靠螺栓杆的抗剪和孔壁承压传递剪力；
§3.7 高强螺栓连接的构造和计算
2

1
1’
2 c2
m d0 t;

式中：f 钢材强度设计值； b 主板宽度； t 主板厚度。
d 0 螺栓孔直径；
m 危险截面上的螺栓数；
§3.6 普通螺栓连接的构造和计算
拼接板强度验算:
N
c4
2 2’ b 2 2’
t1 t
对于2 2截面：An b1 m d 0 t 1 ;
b1 拼接板宽度；n2 2 2截面上的螺栓数；t1 拼接板厚度。
§3.6 普通螺栓连接的构造和计算
B、螺栓采用错列排列时:
N
1 1’
b
t1 t
N
c4
主板：
对于1 1截面：An b m d 0 t ;
N f An
c1
c3 c2
对于1’1’ 截面：An 2c4 m 1 c1
N1 N
b t
§3.6 普通螺栓连接的构造和计算
5、普通螺栓在偏心拉力作用下
F
e
1 2 3 4 N1F y1
M
F
N1M N2M N3M N4M
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。
N1 N1F N1M
F M y1 n N tb n yi2
δ
3
2
1 O
4)破坏阶段
破坏形式
1）螺栓杆被剪坏
N/2
2）孔壁的挤压破坏
N
N
N
N/2
4）板件端部被剪坏 N
N
3）板件被拉断
N
N
5）栓杆弯曲破坏
N/2
N
N/2
§3.6 普通螺栓连接的构造和计算
以上1、2、3三种破坏形式通过强度计算避免。
4、5破坏由构造解决。 端矩不应小于2dO
栓杆长度不应大于5d
§3.6 普通螺栓连接的构造和计算
3、普通螺栓群的受轴拉力作用的计算 一般假定每个螺栓均匀受力。
N 连接所需的螺栓数为：
N n b Nt
§3.6 普通螺栓连接的构造和计算
4、普通螺栓群在弯炬作用下
N1 N2 y N3 y2 1 y N4 3 中和轴 刨平顶紧 承托(板) 受压区
M
1 2 3 4
因栓杆上的螺纹为斜方向的，所以公式取的是