第5章 钢结构的紧固件连接 共65页
单元5-钢结构的紧固件连接ppt课件(全)
n——垫圈个数；h——垫圈厚度（mm）；
C——螺纹外露部分长度（mm）；一般 2～3 个螺纹为宜，且≤5mm。
2．连接螺栓的布置
在受力方向端的边距过小时，钢板有被剪断的可能。对于受拉构件，当各排螺栓的 间距过小时，构件有沿折线或直线破坏的可能。对于受压构件，当沿受力作用方向 的间距过大时，则在被连接的板件中间容易发生张口或鼓曲现象。螺栓的布置应使 各螺栓受力合理，同时要求各螺栓尽可能远离形心和中性轴，以便充分和均衡地利 用各个螺栓的承载能力。 螺栓间的间距确定，既要考虑螺栓连接的强度与变形等要求，又要考虑便于装拆操 作，各螺栓间及螺栓中心线与机件之间应留有扳手操作空间。螺栓最大、最小容许 距离见表 5-11。 但是当螺距过大，被联接的构件的接触面就不够紧密；潮气容易浸入缝隙产生锈蚀。
5.3.2 普通螺栓连接施工
1．螺栓的选择 2．连接螺栓的布置 3．螺栓孔的加工 4．螺栓连接施工 5．普通螺栓放松措施
1．螺栓的选择
⑴ 螺栓直径选择
螺栓直径的确定应由设计人员按等强度原则通过计算确定。但为了便于施工和管理，
对于同一个工程螺栓的直径规格应适当归类。一般情况下，螺栓的直径应与被连接
5.3 螺栓连接
5.3.1 连接类型 5.3.2 普通螺栓连接施工 5.3.3 高强度螺栓连接施工
5.3.1 连接类型
1. 螺栓的种类 2. 螺栓的受力 3. 螺母 4. 垫圈
1. 螺栓的种类
⑴ 普通螺栓 ⑵ 高强度螺栓
⑴ 普通螺栓
1)普通螺栓又可分为粗制螺栓和精制螺 栓
2)普通螺栓按形式又可分为六角螺栓、 双头螺栓和地脚螺栓
4．螺栓连接施工
⑴ 作业条件 1)构件已经安装调校完毕； 2)高空进行普通紧固件连接施工时，应有可靠的操作平台或施工吊篮，需严格遵守《建筑施工高处作业安 全技术规范》（JGJ 80－1991）的规定。 3)被连接件表面应清洁、干燥、不得有油（泥）污。 ⑵ 螺栓装配要求 1)螺栓头和螺母下面应放置平垫圈，以增大承压面积。 2)每个螺栓一端不得垫两个及以上的垫圈，并不得采用大螺母代替垫圈。螺栓拧紧后，外露螺纹不应少于 2 扣。螺母间下的垫圈一般不应多于 1 个。 3)对于设计有要求防松动的螺栓、锚固螺栓应采用有防松装置的螺母（即双螺母）或弹簧垫圈，或用人工 方法采取防松措施（如将螺栓外露螺纹打毛）。 4)对于承受动荷载或重要部位的螺栓连接，应按设计要求放置弹簧垫圈，弹簧垫圈必须设置在螺母的一侧。 5)对于工字钢、槽钢类型钢应尽量使用斜垫圈，使螺母和螺栓头部的支承面垂直于螺杆。 6)装配双头螺栓时，首先将螺纹和螺孔的接触面清理干净，然后用手轻轻地把螺母拧到螺纹的终止处，如 遇到拧不进的情况，不能用扳手强行拧紧，以免损坏螺纹。双头螺栓的轴心线必须与工件垂直，通常用角 尺进行检验。 7)螺母与螺钉装配时，螺母或螺钉与零件贴合的表面要光洁、平整，贴合处的表面应当经过加工，否则容 易使连接件松动或使螺钉弯曲。螺母或螺钉和接触的表面之间应保持清洁，螺孔内的赃物要清理干净。
钢结构基础第五章 钢结构的紧固件连接
( N1y N1y )
V T
2
N m in
b
第五章 钢结构的紧固件连接
5.2 普通螺栓连接的构造和计算
5.2.3 螺栓群的计算
4. 螺栓群在轴心力作用下 的抗拉计算
n N Nt
b
5. 螺栓群在轴心力作用下 的抗拉计算 假定：中和轴在最下排 螺栓处
N
M 1
M y1 m y
第五章 钢结构的紧固件连接
5.2 普通螺栓连接的构造和计算
5.2.1 螺栓的排列和构造要求
排列要求
受力要求：钢板端部剪断，端距不应小于2d0；受拉时， 栓距和线距不应过小；受压时，沿作用力方向的栓距不 宜过大。 构造要求：栓距和线距不宜过大 施工要求：有一定的施工空间
第五章 钢结构的紧固件连接
图5-3 螺栓连接的 破坏情况
第五章 钢结构的紧固件连接
5.2 普通螺栓连接的构造和计算
5.2.2 普通螺栓连接受剪、受拉时的工作性能
1. 抗剪螺栓连接 受力状态：弹性时两端大而 中间小，进入塑性阶段后， 因内力重分布使各螺栓受力 趋于均匀。 为防止“解钮扣”破坏，当 连接长度l1较大时，应将螺栓 的承载力乘以折减系数。
第五章 钢结构的紧固件连接
5.3 高强度螺栓连接的性能和计算
5.3.1 高强度螺栓连接的性能
2. 高强度螺栓连接的摩擦面抗滑移系数 对于承压型连接，只要求清除油污及浮锈 对于摩擦型连接，对摩擦面抗滑移系数有要求 3. 高强度螺栓的排列 要求同普通螺栓，同样要考虑连接长度对承载力的不 利影响。
N t N1
M
M y1
m
yi
2
Nt
《钢结构的链接》课件
链接的强度与稳定性分析
稳定性分析 考虑失稳模式和临界载荷。
分析链接在各种外力作用下的稳定性。 进行必要的稳定性试验。
链接的优化设计
• 优化目标：在满足强度和稳定性 要求的前提下，降低成本、提高 效率。
链接的优化设计
2. 有限元分析和仿真技术 。
1. 遗传算法、粒子群算法 等进化算法。
保结构的长期安全性和稳定性。
加强安全培训
对施工人员进行安全培训，提高安全意识和 自我保护能力。
配备安全设施
在施工现场配备必要的安全设施，如安全带 、安全网等。
06
钢结构的链接案例分析
大型场馆的钢结构链接
总结词
大型场馆的钢结构链接通常采用高强度 钢材和大跨度结构，以满足大空间和多 功能的需求。
VS
详细描述
大型场馆如体育馆、会展中心等，需要大 跨度、大空间的建筑结构来满足各种活动 和展览的需求。钢结构的链接技术在大跨 度结构中尤为重要，通过合理的节点设计 和连接方式，能够实现大跨度、大空间的 建筑结构，同时保证结构的稳定性和安全 性。
安装工程
包括钢柱、钢梁、钢 板的安装等，是链接 施工的关键环节。
焊接工程
包括对接焊、角焊、 熔透焊等，是链接施 工的重要步骤。
防腐、防火工程
包括涂装、防火涂料 等，是链接施工的保 障措施。
链接施工的质量控制措施
01
02
03
04
严格控制材料质量
包括钢材、焊接材料等，应符 合设计要求和国家标准。
加强施工过程监控
03
钢结构的特殊链接方式
跨度较大的钢结构链接
01
02
03
04
钢结构紧固件连接工程
钢结构紧固件连接工程(一)材料质量要求(1)钢结构连接用高强度大六角螺栓连接副、扭剪型高强度螺栓连接副、钢网架用高强度螺栓、普通螺栓、铆钉、自攻钉、拉铆钉、射钉、锚栓、地脚螺栓等紧固标准件及螺母、垫圈等标准配件应具有质量证明书或合格证。
(2)高强度大六角螺栓连接副和扭剪型高强度螺栓连接副出厂时应随箱带有扭矩系数和紧固轴力(预应力)的检验报告，并应在施工现场随机抽样检验其扭矩系数和预应力。
(二)施工过程质量控制(1)钢结构制作和安装单位应按现行国家标准《钢结构工程施工质量验收标准》GB 50205-2020的规定分别进行高强度螺栓连接摩擦面的抗滑移系数试验和复验;安装现场加工处理的摩擦面应单独进行摩擦面抗滑移系数试验，其结果应符合设计要求。
当高强度连接节点按承压型连接或张拉型连接进行强度设计时，可不进行摩擦面抗滑移系数的试验和复验。
(2)高强度螺栓连接，必须对构件摩擦面进行加工处理。
处理后的抗滑移系数应符合设计要求，方法有喷砂、喷(抛)丸、酸洗、砂轮打磨。
采用手工砂轮打磨时，打磨方向应与构件受力方向垂直，且打范围不小于螺栓孔径的4倍。
经处理后的摩擦面采取保护措施，不得在摩擦面上作标记。
摩擦面抗滑移系数复验应由制作单位和安装单位分别按制造批为单位进行见证送样试验，(3)普通螺栓连接紧固要求:1)普通螺栓紧固应从中间开始，对称向两边进行，大型接头宜采用复拧2)普通螺栓作为永久性连接螺栓时，紧固时螺栓头和螺母侧应分别放置平垫圈，螺栓头侧放置的垫圈不应多于2个，螺母侧放置的垫圈不应多于1个。
3)永久性普通螺栓紧固应牢固、可靠，外露丝扣不应少于2扣。
对于承受动力荷载或重要部位的螺栓连接，设计有防松动要求时，应采取有防松动装置的螺母或弹簧垫圈弹簧垫圈放置在螺母侧。
紧固质量检验可采用锤敲检验。
(4)高强度螺栓应自由穿人螺栓孔，不能穿过时，可用铰刀或锉刀修孔，不应气割护孔;扩孔数量应征得设计单位同意，扩孔后的孔径不应超过1.2d(d为螺栓直径)。
钢结构工程紧固件连接的规定
钢结构工程紧固件连接的规定一：学术研究报告正文：1. 紧固件连接的重要性1.1 紧固件连接的定义1.2 紧固件连接的作用1.3 紧固件连接的分类2. 紧固件连接的规范2.1 国内相关规范介绍2.2 国际相关规范介绍3. 紧固件连接的设计原则3.1 受力分析3.2 因素选取3.3 紧固力计算4. 紧固件连接的检验方法4.1 紧固件材料的检验4.2 紧固件连接的预紧力检验4.3 紧固件连接的防松检验5. 紧固件连接的常见问题及处理方法5.1 紧固件连接的松动5.2 紧固件连接的断裂5.3 紧固件连接的腐蚀6. 紧固件连接的发展趋势6.1 新型紧固件的研究发展6.2 智能紧固件的应用前景附件：附件1：国内相关规范的摘录附件2：国际相关规范的摘录法律名词及注释：1. 紧固件：指用来连接和固定结构的螺栓、螺杆、螺钉、螺栓连接件、螺母等零件。
2. 紧固力：指紧固件连接时施加在紧固件上的力。
3. 受力分析：通过力学原理和结构分析方法，对紧固件连接进行受力分析和计算。
4. 防松检验：对紧固件连接进行防松性检验，以确保连接的稳定性和可靠性。
二：工程施工指南正文：1. 紧固件连接的介绍1.1 紧固件连接的定义和分类1.2 紧固件连接的作用和重要性2. 紧固件连接的规范和标准2.1 国内相关规范介绍2.2 国际相关规范介绍3. 紧固件连接的设计原则3.1 紧固件连接的受力分析和计算3.2 紧固件材料的选择3.3 紧固力的控制4. 紧固件连接的施工要点4.1 紧固件的安装步骤和方法4.2 紧固件的拧紧要求4.3 紧固件的锁紧和防松处理5. 紧固件连接的质量检验5.1 紧固件材料的检验要求5.2 紧固件连接的预紧力检验5.3 紧固件连接的防松性检验6. 紧固件连接的故障及处理措施6.1 紧固件连接松动的原因和处理方法6.2 紧固件连接断裂的原因和处理方法附件：附件1：相关规范和标准摘录附件2：紧固件连接的施工示意图法律名词及注释：1. 紧固力：指施加在紧固件上的力，用于保证连接的强度和稳定性。
5紧固件连接钢结构
一、单个螺栓的承载力设计值计算(P109-110)
单个螺栓的承载力设计值的方法，适用 于普通螺栓连接和高强度螺栓的承压型连接。
(1). 抗剪螺栓承载力设计值(P109)
nv 1
nv 2
抗剪螺栓连接
nv ?
b • 螺杆抗剪承载力设计值：Nv nv
d2
4
f vb
nv为受剪面数目
Σt为在同一受力方向承
压的构件较小总厚度
• 孔壁承压承载力设计值：Ncb d t fcb f vb , fcb (P524表1.3)
一个抗剪螺栓的承载力设计值应取上面两式的较小值。
t
问题讨论（P110）
1）普通螺栓受剪面处有可能遇有螺纹，也可能无螺纹
我国设计规范中规定：对高强度螺栓承压型连接，当剪切面处于螺纹 处时应按螺纹处的有效截面积进行计算；但对普通螺栓，不论剪切面是否 处在螺纹处，一律以螺杆杆身的截面积进行计算。
摩擦力
N 2
N
N 2
螺栓中预拉力
板叠中预压力
图5.2 高强度螺栓摩擦型连接
2.高强度螺栓
• •
承压型连接
对螺栓材质、预拉力大小和施工安装等的要求与摩擦型的完全相同； 以摩擦力被克服、节点板件发生相对滑移后孔壁承压和螺栓受剪破坏 作为承载能力极限状态； 承载能力高于高强度螺栓摩擦型连接，可节省连接材料； 在摩擦力被克服后将产生一定的滑移变形，因而其应用受到限制；
2）螺栓的承压面积事实上为半个圆柱面面积
按假定承压应力均布在通过螺栓直径的截面dt上来计算。因为承压设 计值是按假定截面积=dt计算的。
பைடு நூலகம்
d
d d
3）复杂情况下的∑t，nv取值问题（P111）
第5章钢结构紧固件连接
第5章 钢结构紧固件连接
5.3普通螺栓连接的工作性能
螺栓连接的受力形式分为：只受剪力，只受拉力。有时
受剪力和拉力的共同作用。
F
F
N
A 剪力螺栓
➢受力垂直螺杆，承 剪、承压。 ➢连接件有错动趋势
B 拉力螺栓
➢受力平行螺杆，承拉 ➢连接件有脱开趋势
铆钉连接是用一端带有半圆形预制钉头的铆 钉，将钉杆烧红迅速插入被连接件的钉孔中， 再用铆钉枪将另一端也打铆成钉头，使连接达 到紧固。
优点 传力可靠，塑性、韧性好， 动力性能好
缺点 费工费料、劳动强度高。
目前承重钢结构连接中已很少应用。
第5章 钢结构紧固件连接
栓（焊）钉连接的特点
• 栓钉将钢板与混凝土板连接起来 • 栓钉承受剪力
受力特点
抗剪差、抗拉好
抗剪抗拉均好
经济性能
价格高
价格经济
用途
构件精度很高的结构（机械 沿螺栓杆轴受拉的连接；次
结构）；在钢结构中很少采 要的抗剪连接；安装的临时
用
固定
注：A、B两级的区别只是尺寸不同。 A级用于d≤24mm, l≤150mm的 螺栓，B级用于d>24mm, l>150mm 螺栓。
螺栓符号
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；
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； 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。
本科教学
钢结构的连接培训课件
钢结构的连接培训课件CATALOGUE 目录•钢结构连接的基本知识•钢结构的焊接连接•钢结构的螺栓连接•钢结构的铆钉连接•钢结构的特种连接•钢结构的连接设计•钢结构的连接施工质量通病及防治措施01钢结构连接的基本知识焊接连接焊接连接具有构造简单、节约材料、适用性强等优点，但易产生焊接残余应力和变形，对结构性能影响较大。
连接的分类和特点螺栓连接螺栓连接具有构造简单、安装方便、对中性好等优点，适用于工地安装连接，但易受天气影响及损伤，对结构性能影响较大。
铆钉连接铆钉连接具有传力可靠、塑性和韧性好、易于检查等优点，但构造复杂、用钢量大、安装和拆卸困难。
钢结构的连接原则合理受力原则01钢结构连接应按照受力合理、传力明确、构造简单、施工方便的原则进行设计。
协调性原则02钢结构连接应使结构各部分在平面上协调一致，避免错位、变形和失稳。
功能性原则03钢结构连接应满足结构的功能要求，保证结构的安全性和稳定性。
连接的形式及其应用板件拼接是钢结构中常见的连接形式之一，包括对接、搭接和角接等，可用于各种形状和尺寸的板件连接。
板件拼接钢结构中常见的梁与梁的连接形式有平接和斜接，平接适用于同一直线上两段梁的连接，斜接适用于不同直线段梁的连接。
梁与梁的连接梁与支撑的连接通常采用节点板和加劲肋进行连接，节点板可承受弯矩和剪力，加劲肋可增加节点的刚度和稳定性。
梁与支撑的连接柱与基础的连接通常采用锚栓进行连接，锚栓承受拉力和剪力，将柱与基础牢固地连接在一起。
柱与基础的连接02钢结构的焊接连接焊接的定义焊接是一种通过加热或加压，或两者同时作用，使金属达到熔融状态，并在不施加旋转力的作用下进行连接的一种工艺方法。
焊接的基本知识焊接的分类根据焊接过程中金属所处的状态，焊接可分为熔化焊、压力焊和钎焊等。
焊接的原理焊接时，通过加热使金属达到熔融状态，在热量作用下，金属原子相互扩散并重新排列，形成牢固的接头。
焊接的工艺方法利用电弧作为热源进行焊接，包括手工电弧焊和埋弧焊等。
钢结构基础第五章钢结构的紧固件连接PPT
本章将介绍紧固件连接的基本原 理、类型、特点和应用，以及相 关的设计、施工和质量控制等方 面的知识。
紧固件连接的重要性
紧固件连接是钢结构中不可或缺 的一部分，其质量和性能直接影 响到整个结构的稳定性和安全性。
紧固件连接的可靠性、耐久性和 经济性对于建筑、桥梁、工业设 施等钢结构工程的安全和使用寿
铆钉连接强度高、密封性好，适用于需要永久性连接的场合，如飞机、汽车等。
选择合适的紧固件
在选择紧固件时，需要考虑其使 用场合、连接要求、成本等因素。
根据结构件的材质、厚度、受力 情况等因素选择合适的紧固件类
型和规格。
在需要高强度连接时，可以选择 螺栓或铆钉；在需要简单、快速
连接时，可以选择螺钉。
03
紧固件连接必须满足结构 安全性的要求，能够承受 外力作用，不发生松动、 断裂等现象。
可靠性
紧固件连接必须保证结构 的可靠性，能够长期保持 稳定，不发生失效。
经济性
紧固件连接的设计应考虑 经济性，选择合适的材料、 规格和数量，降低成本。
连接方式与实例
螺栓连接
利用螺栓穿过被连接件的预留孔 洞，拧紧螺母实现固定。例如，
降低维修成本。
智能化与自动化的趋势
智能紧固件
智能紧固件能够实时监测紧固件的工作状态，及时发现潜在问题， 提高结构的安全性和稳定性。
自动化生产线
自动化生产线能够提高生产效率，减少人为误差，保证产品质量 和精度。
机器人技术
机器人技术能够实现复杂结构的快速、精确装配，提高生产效率 和质量。
提高安全性能与耐久性的研究
在施工过程中，需要严格控制螺栓的规格、质量和安装精度，确保连接质量符合 设计要求。
案例分析：桥梁钢结构的紧固件连接
《钢结构螺栓连接》PPT课件
（3）由于C级螺栓与孔壁有较大间隙，只宜用于沿其杆轴方向 受拉的连接。承受静力荷载结构的次要连接、可拆卸结构的连接和 临时固定构件用的安装连接中，也可用C级螺栓受剪。但在重要的连 接中，例如：制动梁或吊车梁上翼缘与柱的连接，由于传递制动梁 的水平支承反力，同时受到反复动力荷载作用，不得采用C级螺栓。 柱间支撑与柱的连接，以及在柱间支撑处吊车梁下翼缘的连接，因 承受着反复的水平制动力和卡轨力，应优先采用高强度螺栓。
普通螺栓连接按受力情况可分为抗剪连接和抗拉连接，也 有同时抗剪和抗拉的。抗剪连接又有单面受剪和双面受剪以及 多面受剪等不同情况。
3、高强度螺栓连接 高强度螺栓连接件亦由螺栓杆、螺母和垫圈组成。由强 度较高的钢（如20锰钛硼、40硼、45号钢）经过热处理制成。 高强度螺栓连接用特殊扳手拧紧高强度螺栓，对其施加规定 的预拉力。高强度螺栓抗剪连接按其传力方式分为摩擦型和 剪压型（或称承压型）两类。
四、螺栓的其他构造要求 螺栓连接除了满足上述螺栓排列的容许距离外，根据不 同情况尚应满足下列构造要求： （1）为了使连接可靠，每一杆件在节点上以及拼接接 头的一端，永久性螺栓数不宜少于两个。但根据实践经验， 对于组合构件的缀条，其端部连接可采用一个螺栓。 （2）对直接承受动力荷载的普通螺栓连接应采用双螺 帽或其他防止螺帽松动的有效措施。例如采用弹簧垫圈，或 将螺帽或螺杆焊死等方法。
螺栓的代号用字母M与公称直径的毫米数表示，如M16、 M18等，常用的螺栓是M16，M20和M24。
C级螺栓由未经加工的圆钢压制而成。由于螺栓表面粗糙， 一般采用在单个零件上一次冲成或不用钻模钻成的孔（Ⅱ类 孔）。螺栓孔的直径比螺栓杆的直径大1.5～3mm。对于采用C 级螺栓的连接，由于螺杆与栓孔之间有较大的间隙，受剪力作 用时，将会产生较大的剪切滑移，连接的变形大。但安装方便， 且能有效地传递拉力，故一般可用于沿螺栓杆轴受拉的连接中， 以及次要结构的抗剪连接或安装时的临时固定。
钢结构的紧固件连接
钢结构的紧固件连接文档模板范本：钢结构的紧固件连接1. 引言本文档旨在为钢结构的紧固件连接提供一个详细的指南，以确保连接的可靠性和安全性。
钢结构的紧固件连接是钢结构施工中至关重要的一环，其质量直接影响到结构的强度和稳定性。
2. 紧固件及其分类2.1 紧固件的定义紧固件是用来连接和固定钢结构构件的零件，包括螺栓、螺母、垫圈等。
2.2 紧固件的分类2.2.1 根据材料分类- 碳钢紧固件：合用于普通的钢结构连接。
- 不锈钢紧固件：合用于特殊环境下的钢结构连接。
2.2.2 根据连接方式分类- 拉力连接- 剪力连接- 阻力连接3. 紧固件的选用3.1 根据载荷要求选择紧固件类型3.1.1 静载荷连接- 根据设计荷载确定所需的紧固件抗拉强度和工作安全系数。
3.1.2 动载荷连接- 根据设计荷载的频率和振幅选择合适的紧固件类型。
3.2 确定紧固件尺寸3.2.1 螺栓直径的选择- 根据连接构件的厚度和强度要求选择合适的螺栓直径。
3.2.2 螺栓长度的选择- 需考虑连接后的预紧力减小以及螺栓的抗滑移能力。
3.3 紧固件的安装预紧3.3.1 预紧力的计算方法- 根据紧固件材料的特性和连接的功用确定预紧力的大小。
3.3.2 预紧力的控制- 采用液压扳手或者扭力扳手进行控制，避免超过预定的预紧力。
3.4 紧固件的检验3.4.1 型式试验- 对于特定工程项目或者紧固件类型，需要进行型式试验以验证其性能。
3.4.2 技术文件- 需要保留紧固件的技术文件，包括批次号、生产厂家等信息。
4. 法律名词及注释- 预紧力：指在紧固件连接过程中通过施加力使紧固件产生初始预紧力，以提高连接的紧固程度和抗滑移能力。
5. 扩展内容1. 本文档所涉及附件如下：附件1：紧固件连接标准表，附件2：紧固件型号示意图。
2. 本文档所涉及的法律名词及注释：预紧力：指在紧固件连接过程中通过施加力使紧固件产生初始预紧力，以提高连接的紧固程度和抗滑移能力。
附件1：紧固件连接标准表---- 材料 ---- 类型 ---- 尺寸（直径） ---- 预紧力（N） ---------------------------------------------------------------------------- 碳钢 ---- 螺栓 ---- M16 ----30000 -------- 不锈钢 ---- 螺母 ---- M12 ----20000 -------- 碳钢 ---- 垫圈 ---- M20 ---- - ----附件2：紧固件型号示意图[示意图]。
钢结构工程基础知识
交 流 弧 焊 机
焊条
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钢结构工程基础知识
2.1 钢结构构件焊接
⑶ 焊接接头与坡口
焊接前根据焊接部位的形状、尺寸、 受力的不同，选择 合适的接头类型。 常见的接头型式有 常见的接头型式 对接、搭接、丁字 接和角接等。
为确保焊 件能焊透，必 须开一定形状 的坡口。
份，即剩余直边。通过预弯消除剩余直边。
② 对中：为防止钢板在卷板机上卷曲时发生歪扭，应将钢板
对中，使钢板的纵向中心线与滚筒轴线保持严格的平行。
③ 卷曲：对中后，
利用调节辊筒的位置使钢 板发生初步的弯曲，然后 来回滚动而卷曲。
中铁十八局集团第五工程有限公司市政项目管理部
钢 板 卷 曲
共63页 第12页
钢管矫直机
共63页 第15页
中铁十八局集团第五工程有限公司市政项目管理部
钢结构工程基础知识
1.3 构件加工
⑴ 火焰矫正
利用火焰对钢材进行局部加热，被加热处理的金属 由于膨胀受阻而产生压缩塑性变形，使较长的金属纤维冷 却后缩短而完成的。 影响矫正效果的因素： 火焰加热位置、加热的形式、 加热的温度。
弯曲半径：≮管径的
3.5倍(热弯)到4倍(冷弯)。
全自动弯管机
共63页 第13页
中铁十八局集团第五工程有限公司市政项目管理部
钢结构工程基础知识
1.3 构件加工
⑶ 折边
把构件的边缘压弯成倾角或一定形 状的操作过程称为折边。折边可提高构 件的强度和刚度。 弯曲折边利用折边机进行。 液压板料折弯机
⑷ 制孔
火焰矫正加热的温度： 对于低碳钢和普通低合金钢 为600～8000C。
钢结构的紧固件连接课件
2. Ⅱ类孔（孔壁不整齐，质量差）
制作方法：
在单个的构件上一次冲成或不用钻模钻成 设计孔径。 普通螺栓中的粗制螺栓连接可用Ⅱ类孔， 并且：孔径-栓杆直径＝1.0～1.5mm。 高强螺栓的孔为Ⅱ类孔，采用钻成孔，
摩擦型高强螺栓：孔径-栓杆直径＝1.5～2.0mm 承压型高强螺栓：孔径-栓杆直径＝1.0～1.5mm
当b≥140mm 时，可采用双 排并列。
g2 g1
考虑到拧紧螺栓的扳手尺寸和必要的边距，角钢上采用的最
大螺栓直径见下表。
四.热轧工字钢和热轧槽钢上排列螺栓的要求
5.3 普通螺栓连接计算
螺栓连接计算的一般步骤:①计算单个螺栓的承载力设计值；②按受力情 况确定所需螺栓数量，③按构造要求排列需要的螺栓，必要时进行构件净 截面强度验算。在受力较复杂的螺栓连接中，可先假定螺栓的数量进行排 列后验算受力最大的螺栓是否小于其承载力设计值；相差过大时，重新假 定螺栓数进行排列和复算。
当b＜125mm 时，一般采用 单排排列。
b
g
b＜ 125mm p 3d 0 a 2d 0
a
p
p
p
b 125mm
当b≥125mm 时，可采用双 排交错排列。
b
s a p
p p p
g2 g1
p可以小于3d 0 但 s 3d 0 a 2d 0
b 140mm p 3d 0 a 2d 0
b.精制螺栓（A、B级螺栓）连接
其受力和传力情况与C级螺栓连接相同。 螺栓加工复杂，安装要求高，价格昂贵，常为 高强螺栓摩擦型连接所替代。
2.高强螺栓连接 a.高强螺栓摩擦型连接 依靠连接板件间的摩擦力来承受荷载。 螺栓孔壁不承压，螺杆不受剪，连接变形小， 连接紧密，耐疲劳，易于安装，在动力荷载 作用下不易松动。 b.高强螺栓承压型连接 在连接板间的摩擦力被克服、节点板发 生相对滑移后依靠孔壁承压和螺栓受剪来承 受荷载。 只能用于承受静力荷载或间接承受动力 荷载的结构中。
钢结构的紧固件连接
4×p = 4p c
外排螺栓线
中间排 螺栓线
受力
方向
并列排列
错列排列
a
6×p = 6p
第5章 钢结构的紧固件连接
5.2 螺栓的排列 一、钢板板叠上排列螺栓的要求
螺栓或铆钉的最大、最小允许距离
第5章 钢结构的紧固件连接
5.2 螺栓的排列
二、热轧型钢上排列螺栓的要求
emin
b
a
3×p = 3p
g
b＜125mm仅可设单排孔
g、最大开孔直径与b相关 p≥3d0，a≥3d0
cmi n hmax
b
cmi n hmax
g1 g2
b≥125mm可双排交错排孔
emin
g1、g2和最大开孔直径与b相关
p≥3d0，a≥2d0
a
b
a
3×p = 3p
g1 g2
b≥140mm可双排并列排孔
g1、g2和最大开孔直径与b相关
p≥3d0，a≥2d0
三、在偏心力作用下螺栓群的抗剪连接计算
偏心力作用下螺栓群=轴心下抗剪+扭矩作用下的抗剪 螺栓群在扭矩作用下的抗剪计算的基本假定 ① 被连接构件是绝对刚性的，而螺栓则是弹性的； ② 各螺栓绕螺栓群形心旋转，其受力大小与其至螺
栓群形心的距离r成正比，力的方向与其至螺栓群形
心的连线相垂直。
，
+
+
第5章 钢结构的紧固件连接
工字钢或槽钢的翼缘和腹板上
的最大开孔直径以及图中emin、 cmin和hmax均与它们的型号相关
第5章 钢结构的紧固件连接
5.3 普通螺栓连接和高强螺栓承压型连接的工作性能
一、抗剪螺栓连接
孔壁承压破坏
第5章 钢结构的紧固件连接
第5章 钢结构的紧固件连接
5.4 普通螺栓连接的计算 （1）剪力螺栓的设计承载力
Nv Nv
单剪面 nv =1
双剪面 nv =2
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四剪面 nv =4 中南大学桥梁工程系
第5章 钢结构的紧固件连接
一个螺栓受剪承载力设计值
一个螺栓承压承载力设计值
Nvb nv4d2 fvb
公式条件：各剪 面上剪力相同
受力 特征
承载力 极限状态
安装孔 孔径 d0（mm)
摩擦型 外力达到最大摩擦力 连接 ，有相对滑移的趋势
d0＝d＋1.5 ~ 2.0
应用 特点
剪切变形小，耐疲劳 ，动载下不易松动
承压型 连接
外力超过最大静摩擦 力，螺栓承剪，孔壁 承压，发生相对滑移
d0＝d＋1.0 ~ 1.5
2009.11 长沙
承载力比摩擦型大， 剪切变形大，一般不 用于直接动载情况
Ncbd( t)fcb
剪面数
螺杆直径 螺栓抗剪 设计强度
同一受力方向的承压 构件的较小总厚度
螺栓承压 设计强度
一个剪力螺栓的设计承载力
验算
N m b im n N iv b,n N c b
一个螺栓所受剪力
Nv
Nb min
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中南大学桥梁工程系
剪力螺栓 群的不均 匀受力
铆接
传力可靠，韧性和塑性好，质 量易于检查，抗动力性能好
费钢、费工，开孔对构件截面有一 定削弱
普通螺栓 连接
装拆便利，设备简单
粗制螺栓不宜受剪，精制螺栓加工 和安装难度较大，开孔对构件截面 有一定削弱
高强螺栓 连接
加工方便，可拆换，能承受动 力荷载，耐疲劳，塑性、韧性 好
钢结构工程施工质量紧固件连接工程
钢结构工程施工质量紧固件连接工程6 紧固件连接工程6．1 一般规定6．1．1 本章可用于钢结构制作和安装中的普通螺栓、扭剪型高强度螺栓、高强度大六角头螺栓、钢网架螺栓球节点用高强度螺栓及射钉、自攻钉、拉铆钉等连接工程的质量验收。
6．1．2 紧固件连接工程可按相应的钢结构制作或安装工程检验批的划分原则划分为一个或若干个检验批。
6．2 普通紧固件连接Ⅰ主控项目6．2．1 普通螺栓作为永久性连接螺栓时，当设计有要求或对其质量有疑义时，应进行螺栓实物最小拉力载荷复验，试验方法可按本标准附录B执行，其结果应符合现行国家标准《紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱》GB／T 3098．1的规定。
检查数量：每一规格螺栓应抽查8个。
检验方法：检查螺栓实物复验报告。
6．2．2 连接薄钢板采用的自攻钉、拉铆钉、射钉等规格尺寸应与被连接钢板相匹配，并满足设计要求，其间距、边距等应满足设计要求。
检查数量：应按连接节点数抽查1％，且不应少于3个。
检验方法：观察和尺量检查。
Ⅱ一般项目6．2．3 永久性普通螺栓紧固应牢固、可靠，外露丝扣不应少于2扣。
检查数量：应按连接节点数抽查10％，且不应少于3个。
检验方法：观察和用小锤敲击检查。
6．2．4 自攻螺钉、拉铆钉、射钉等与连接钢板应紧固密贴，外观排列整齐。
检查数量：按连接节点数抽查10％，且不应少于3个。
检验方法：观察或用小锤敲击检查。
6．3 高强度螺栓连接Ⅰ主控项目6．3．1 钢结构制作和安装单位应分别进行高强度螺栓连接摩擦面(含涂层摩擦面)的抗滑移系数试验和复验，现场处理的构件摩擦面应单独进行摩擦面抗滑移系数试验，其结果应满足设计要求。
检查数量：按本标准附录B执行。
检验方法：检查摩擦面抗滑移系数试验报告及复验报告。
6．3．2 涂层摩擦面钢材表面处理应达到，涂层最小厚度应满足设计要求。
检查数量：按本标准附录B执行。
检验方法：检查除锈记录和抗滑移系数试验报告。
6．3．3 高强度螺栓连接副应在终拧完成1h后、48h内进行终拧质量检查，检查结果应符合本标准附录B的规定。
钢结构紧固件连接施工
双头螺栓
六角头螺栓
地脚螺栓 沉头螺栓
2．螺母 公称高度应≥0.8D，螺母的螺纹应和螺栓相一致， 公称高度应≥0.8D，螺母的螺纹应和螺栓相一致，一 般应为粗牙螺纹。 般应为粗牙螺纹。螺母的机械性能主要是螺母的保证 应力和硬度。 应力和硬度。 3．垫圈 常用钢结构螺栓连接的垫圈，按形状及其使用功能可 常用钢结构螺栓连接的垫圈， 以分成以下几类： 以分成以下几类： 圆平垫圈。 （1）圆平垫圈。一般放置于紧固螺栓头及螺母的支承 面下面，用以增加螺栓头及螺母的支承面。 面下面，用以增加螺栓头及螺母分的位置是否正确， 安设永久螺栓前应先检查建筑物各部分的位置是否正确，精 度是否满足《钢结构工程施工质量验收规范》的要求， 度是否满足《钢结构工程施工质量验收规范》的要求，尺寸 有误差的应予调整。 有误差的应予调整。 精制螺栓的安装孔， （1）精制螺栓的安装孔，在结构安装后应均匀地放入临时螺栓 和冲钉。临时螺栓和冲钉的数量，应计算确定， 和冲钉。临时螺栓和冲钉的数量，应计算确定，但不少于安 装孔总数的l 每一节点应至少放人两个临时螺栓， 装孔总数的l／3。每一节点应至少放人两个临时螺栓，冲钉 的数量不多于临时螺栓数量30％。精制螺栓的安装孔 30％。精制螺栓的安装孔， 的数量不多于临时螺栓数量30％。精制螺栓的安装孔，条件 允许时可直接放入永久螺栓。扩钻后的A 允许时可直接放入永久螺栓。扩钻后的A、B级螺栓孔不允许 使用冲钉。 使用冲钉。 永久性的普通螺栓，每个螺栓一个端不得垫2个及2 （2）永久性的普通螺栓，每个螺栓一个端不得垫2个及2个以上 的垫圈，并不得采用大螺母代替垫圈。螺栓拧紧后， 的垫圈，并不得采用大螺母代替垫圈。螺栓拧紧后，外露螺 纹不应少于2个螺距。 纹不应少于2个螺距。 螺栓孔不得采用气割扩孔。 （3）螺栓孔不得采用气割扩孔。 雨天及钢结构表面有凝露时，不宜进行普通螺栓连接施工。 （4）雨天及钢结构表面有凝露时，不宜进行普通螺栓连接施工。
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中南大学桥梁工程系
第5章 钢结构的紧固件连接
铆钉连接示意
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第5章 钢结构的紧固件连接
5.2 螺栓的排列
螺栓 间距 布置 要求
受力要求 —— 螺距过小：钢板剪坏。 螺距过大：受压时钢板张开。
构造要求 —— 螺距过大：连接不紧密，潮气侵入腐蚀。 施工要求 —— 螺距过小：施工时转动扳手困难。
优点
缺点
焊接
对焊件几何形体适应性强，构 造简单，省材省工，工效高， 连接连续性强,可达到气密和水 密要求，节点刚度大
对材质要求高，焊接程序严格，质量 检验工作量大,要求高;存在有焊接缺 陷的可能，产生焊接应力和焊接变形 ，导致材料脆化，对构件的疲劳强度 和稳定性产生影响;一旦开裂则裂缝开 展较快,对焊工技术等级要求较高
单个螺栓受剪 承载力设计值
单个螺栓 受拉承载 力设计值
Nv Ncb
单个螺栓承压 承载力设计值
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第5章 钢结构的紧固件连接
（4）受螺栓群分布平面内轴力的剪切作用
（1）螺栓抗剪计算
轴力 N
Nv
N n
Nmb inmN in v b,N c b
b
螺栓并列布置 I 截面AnI 螺栓错列布置 II 截面AnII
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第5章 钢结构的紧固件连接
螺栓最大和最小容许间距
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第5章 钢结构的紧固件连接
5.3 普通螺栓连接的工作性能 （1）抗剪螺栓连接
螺栓安装拧紧后，在荷载作用下，被夹紧的板件相对滑 动，在相反的方向螺杆靠紧孔壁，导致螺杆受剪切作用， 孔壁受压力作用，直至螺杆剪断或孔壁受压破坏。
第5章 钢结构的紧固件连接
5.4 普通螺栓连接的计算 （1）剪力螺栓的设计承载力
Nv Nv
单剪面 nv =1
双剪面 nv =2
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四剪面 nv =4 中南大学桥梁工程系
第5章 钢结构的紧固件连接
一个螺栓受剪承载力设计值
一个螺栓承压承载力设计值
Nvb nv4d2 fvb
公式条件：各剪 面上剪力相同
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第5章 钢结构的紧固件连接
（5）受螺栓群分布平面内扭矩的剪切作 用
受扭矩 T
螺栓受力分析假定： （1）板件为刚体，螺栓为弹性 体 （2）各螺栓绕螺栓群形心旋转 （3）产生的剪力与形心距离正 比力矩平衡：
(a)
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中南大 学Nmb桥in 梁工程系
Ncbd( t)fcb
剪面数
螺杆直径 螺栓抗剪 设计强度
同一受力方向的承压 构件的较小总厚度
螺栓承压 设计强度
一个剪力螺栓的设计承载力
验算
N m b im n N iv b,n N c b
一个螺栓所受剪力
Nv
Nb min
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剪力螺栓 群的不均 匀受力
高强度螺栓
10.9 级
-
-
-
-
-
-
- 500 310 -
Q235 钢
-
- 305 -
- 405 -
-
- 470
构件
Q345 钢 Q390 钢
-
- 385 -
- 510 -
-
- 590
-
- 400 -
- 530 -
-
- 615
Q420 钢
-
- 425 -
- 560 -
-
- 655
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钢结构发展方向
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工厂构件焊接、工地节点螺栓连接
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铆钉连接的特点
第5章 钢结构的紧固件连接
优点 塑性、韧性好，动力性能好 缺点 费料、加热铆合过程极其费工
目前承重钢结构连接中已很少应用
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第5章 钢结构的紧固件连接
栓（焊）钉连接的特点
变形δ
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第5章 钢结构的紧固件连接
（4） 铆钉连接
分为热铆和冷铆两种铆合方法。 热铆将铆钉半成品加热烧红（t≥650℃）后插入被连 接板的钉孔中，然后用铆钉枪连续锤击或用压铆机挤 压铆成另一端的钉头，从而使连接件被铆钉夹紧形成 牢固的连接。铆钉冷却后，产生纵向收缩，依靠钉头 能将所连接的板叠压紧。 铆钉连接传力可靠，塑性、韧性和整体性好，但构 造复杂，用钢量大，施工麻烦（制孔、打铆），打铆 时噪音大，劳动条件差，目前已极少采用，几乎被焊 接或高强度螺栓连接代替。
传力机理
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有预拉力的高强度螺栓 无预拉力的高强度螺栓 普通螺栓
螺栓受力过程比较
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第5章 钢结构的紧固件连接
设计准则
剪力N
摩擦型螺栓 设计准则
N
承压型螺栓 设计准则
N 外力可超过摩擦力，经 滑移后由螺杆承剪承压。
N N
控制外力不超过 摩擦力，无滑移。
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（1）螺栓剪断 （板较厚，螺栓较细）
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（2）钢板孔壁挤压破坏 （板较薄，螺栓较粗）
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第5章 钢结构的紧固件连接 普通受剪螺栓的破坏模式
（1）螺栓剪断 （板较厚，螺栓较细）
（3）钢板拉断 （板开孔，截面削弱）
端距 ≥ 2d。
（4）钢板剪坏 （螺栓端距过小）
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当 l1≥15d时，采用 承载力折减系数考虑 螺栓群受力不均
第5章 钢结构的紧固件连接 l1
弹性阶段受力状态 塑性阶段受力状态
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第5章 钢结构的紧固件连接
（2）拉力螺栓的设计承载力
一个螺栓的抗拉承载力设计值
Ntb 4de2 ftb
螺栓有效直径
螺栓抗拉设计强度
ftb 0.8f
考虑撬力的影响
抗拉验算
一个螺栓所受的拉力 Nt Ntb
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第5章 钢结构的紧固件连接
（3）承受剪拉作用普通螺栓的承载力验算
一个螺栓 受的剪力
一个螺栓 受的拉力
同时 满足
一个螺栓 受的剪力
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(NNvvb )2 (NNtbt )2 1
第5章 钢结构的紧固件连接
第 5 章 钢结构的紧固件连接
5.1 概述 5.2 螺栓的排列 5.3 普通螺栓连接的工作性能 5.4 普通螺栓连接的计算 5.5 高强度螺栓摩擦型连接计算
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5.1 概述
第5章 钢结构的紧固件连接
紧固件连接
螺栓： 普通螺栓：精制螺栓(A、B级) 粗制螺栓(C级)
高强度螺栓：承压型、摩擦型 铆钉： 钉连接： (射钉、自攻螺钉、焊钉)
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第5章 钢结构的紧固件连接
螺栓连接的特点
•施工简单，装拆方便，对安装工的要求高 优点 •摩擦型高强度螺栓连接动力性能好
•耐疲劳，易阻止裂纹扩展 缺点 • 费料、开孔截面削弱
• 螺栓孔加工精度要求高
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（3） 螺栓连接的种类
<1> 普通螺栓按受力情况分：抗剪螺栓连接、抗拉螺 栓连接、同时承受剪拉的螺栓连接。
抗剪螺栓
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抗拉螺栓
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依据 受力 方式
剪力螺栓 —— 受力垂直螺杆，螺杆承剪、孔壁承压。 连接件有错动趋势
拉力螺栓 —— 受力平行螺杆，螺杆承拉。 连接件有脱开趋势。
剪 力 螺 栓
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拉 力 螺 栓
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第5章 钢结构的紧固件连接
<2> 高强度螺栓分类
按材质 分类
螺栓强度等级 8.8 级 10.9 级
螺栓采用钢材 45号钢，40B钢 20MnTiB钢，35VB钢
按受力状况分类
• 栓钉将钢板与混凝土板连接起来 • 栓钉承受剪力
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第5章 钢结构的紧固件连接
射钉、自攻螺钉的特点
• 用于薄壁构件（压型钢板屋面板、墙板与梁、柱）的连接 • 可采用射枪、铆枪等专用工具安装
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射 钉 枪
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基本连接方式对比
连接方法
精度 要求高
目前 应用 减少
A级B级区别：仅尺寸不同，A级d≤24，L ≤ 150mm；B级d＞24，L＞150mm
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（2） 螺栓孔的类别
I 类孔：孔壁粗糙度小，孔径偏差允许 + 0.25mm，对 应A、B级螺栓 II类孔：孔壁粗糙度大，孔径偏差允许 + 1mm，对应C 级螺栓
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第5章 钢结构的紧固件连接
拉力螺栓撬力的概念
撬力
加劲肋
N N
螺栓拉力： Pf = N / 2+V
刚度越小，V 越大
产生撬力的原因 —— 角钢抗弯刚度不足，水平肢有较大变形
对螺栓受力影响 —— 使螺栓拉力增大
减小撬力的措施 —— 增强角钢刚度，加大厚度或增设加劲肋