钢结构第三章

3.8.1.4 高强度螺栓抗拉连接的工作性能
一个摩擦型高强度螺栓的抗拉承载力设计值取为： 一个摩擦型高强度螺栓的抗拉承载力设计值取为：
N = 0 .8 P
b t
(3(3-55)
3.8.1.5高强度螺栓同时受剪力和拉力的连接工 3.8.1.5高强度螺栓同时受剪力和拉力的连接工 作性能
1．高强度螺栓摩擦型连接 在外剪力和外拉力作用下， 在外剪力和外拉力作用下，对于高强度螺栓摩擦型 连接来说， 连接来说，外剪力由连接件摩擦面间的摩擦力来传递 螺栓仅承受外拉力。 ，螺栓仅承受外拉力。由高强度螺栓的抗拉工作性能 可知，摩擦型连接高强度螺栓所承受的外拉力不能超 可知，摩擦型连接高强度螺栓所承受的外拉力不能超 过0.8P。
N
e
在扭矩作用下，螺栓 受力 受力： 在扭矩作用下，螺栓1受力：
y1 N =N r1
T 1x T 1
x1 N =N r1
T 1y T 1
在剪力V和轴心力 作用下 螺栓均匀受力： 在剪力 和轴心力N作用下，螺栓均匀受力： 和轴心力 作用下，
N =V n
V 1y
N1N = N n x
则螺栓1承受的最大剪力 应满足： 则螺栓 承受的最大剪力N1应满足： 承受的最大剪力
3.7 螺栓连接的工作性能和计算
螺杆受剪兼受拉破坏 螺杆受剪兼受拉破坏
Nv b N v
Nt + b ≤1 N t
2
2
V Nv = n
当连接板件过薄时， 当连接板件过薄时，可 能因承压强度不足而破 坏，需按下列公式计算 螺栓的承压承载力： 螺栓的承压承载力：
1. 高强度螺栓摩擦型连接 一个摩擦型高强度螺栓的抗剪承载力设计值为
N = 0.9nf µP
b v
抗力分项系数的倒数， 式中 0.9——抗力分项系数的倒数，即取 抗力分项系数的倒数 0.9==1/γR=1/1.111； ； nf——传力摩擦面数目，单剪时，nf=1；双剪时， 传力摩擦面数目， 传力摩擦面数目 单剪时， ；双剪时， nf=2；四剪时，nv=4；见图 ；四剪时， ；
3.8.3 高强度螺栓群的抗剪计算 1. 轴心力作用时
螺栓数：
b n = N Nmin
πd 2 b N = nv fv 4
b v
N cb = d ∑ t f cb
对于承压型连接Nbmin按式 按式3-32和式 和式3-33计算，取较小值，只 计算， 对于承压型连接 按式 和式 计算 取较小值， 是其中的fvb 、fcb要用高强度螺栓的强度设计值。当剪切面在 要用高强度螺栓的强度设计值。 是其中的 要用高强度螺栓的强度设计值 螺纹处时式3-32中的 改为 。 中的d改为 螺纹处时式 中的 改为de。
3.8 高强度螺栓连接的 工作性能和计算
教学目与要求
了解高强螺栓连接构造 了解高强螺栓连接受力特点 掌握高强螺栓连接计算
教学内容
高强度螺栓的工作性能和螺栓群的计算——重点 重点 高强度螺栓的工作性能和螺栓群的计算 高强度螺栓连接的构造和计算（2）——难点 高强度螺栓连接的构造和计算（ 难点 螺栓连接的构造和计算
板不发生承压破坏
Nv ≤ N
b c
式中 Nv，Nt—— 一个螺栓承受的剪力和拉力设计值 Nvb，Ntb vb， tb—— 一个螺栓的承剪和抗拉承载力设计值。 一个螺栓的承剪和抗拉承载力设计值。
支托承受剪力： 支托承受剪力：螺栓群只承受弯矩M
N t = N 1M = M y1
m ∑ y i2 ) ≤ N tb (
2. 高强度螺栓承压型连接
一个抗剪螺栓的设计承载能力计算 抗剪承载力设计值
Nvb = nv
π ⋅d2
4
fvb
承压承载力设计值
N = d ⋅Σtf
b c
b c
一个抗剪螺栓的承载力设计值应取上面两式的较小值 当剪切面在螺纹处时， 当剪切面在螺纹处时，承压型高强度螺栓的 抗剪承载力应按螺纹处的有效截面面积计算
作业
1.习题3.8 1.习题3.8 习题
扭矩作用时，及扭矩、剪力、 2. 扭矩作用时，及扭矩、剪力、轴心力共同作用时 螺栓群受扭矩T、剪力V和轴心力N共同作用的高强度螺栓 连接的抗剪计算与普通螺栓相同， 连接的抗剪计算与普通螺栓相同，只是用高强度螺栓的 承载力设计值。
3.8.5 高强度螺栓的抗拉连接 1. 高强度螺栓的抗拉连接性能
规范规定每个摩擦型高强度螺栓的抗拉设计承载力不得大于0.8P，螺 栓杆内原预拉力基本不变。
0.9——抗力分项系数的倒数，即0.9==1/γR=1/1.111； 抗力分项系数的倒数， 抗力分项系数的倒数 ； nf——传力摩擦面数目，单剪时，nf=1；双剪时，nf=2； 传力摩擦面数目， 传力摩擦面数目 单剪时， ；双剪时， ； 四剪时， 四剪时，nv=4；见图 ； ；见图3-7； P——一个高强度螺栓的预拉力设计值，见表 ； 一个高强度螺栓的预拉力设计值， 一个高强度螺栓的预拉力设计值 见表3-8； µ——摩擦面的抗滑移系数，见表 。 摩擦面的抗滑移系数， 摩擦面的抗滑移系数 见表3-9。 2. 高强度螺栓承压型连接 破坏状态同普通螺栓， 破坏状态同普通螺栓，极限承载力由杆身抗剪和孔 壁承压决定，摩擦力只起延缓滑动作用， 壁承压决定，摩擦力只起延缓滑动作用，计算方法 和普通螺栓相同。 和普通螺栓相同。
2. 高强度螺栓承压型连接 当发生螺杆受剪和受拉破坏时，应按下式验算承载力： 当发生螺杆受剪和受拉破坏时，应按下式验算承载力：
N v Nt b + b ≤1 N v Nt
2
2
当螺杆与孔壁挤压时， 当螺杆与孔壁挤压时，由于连接件较薄会发生孔壁挤 压破坏时， 压破坏时，尚应按下式验算承载力： b v c
N ≤ N 1.2
式中: 高强度螺栓所承受的剪力和拉力设计值； 式中 Nv,Nt——高强度螺栓所承受的剪力和拉力设计值； 高强度螺栓所承受的剪力和拉力设计值 Nvb、Ncb 、Ntb——单个高强度螺栓的抗剪、承压、 单个高强度螺栓的抗剪、 、 单个高强度螺栓的抗剪 承压、 抗拉承载力设计值. 抗拉承载力设计值
一个受外拉力作用的摩擦型连接高强度螺栓的抗剪承载力 设计值为： 设计值为：
N = 0.9nf µ(P − 1.25 N t )
b v
式中
Nt≤0.8P
《规范》规定的其承载力的另一种计算公式： 规范》规定的其承载力的另一种计算公式：
Nv Nt + b ≤1 b Nv Nt
N = 0.9nf µP
b v
受压
N = My1 ( m∑ y ) ≤ 0.8P
M 1 2 i
3.8.5同时受剪力和拉力的高强度螺栓连接计算 3.8.5同时受剪力和拉力的高强度螺栓连接计算
1. 高强度螺栓摩擦型连接 由于外拉力的作用，板件间的挤压力降低 每个螺栓的抗剪承载力也随之减少 抗滑移系数随板件间的挤压力的减小而降低
Nv Nt + b ≤1 b Nv Nt
支托和柱翼缘的角焊缝验算
τ f = αV ( he ∑lw ) ≤ f fw
偏心对角焊缝的影响， 为考虑剪力V偏心对角焊缝的影响，α 取1.25~1.35
例题
3.17、 例 3.17、3.18
小节
1、高强度螺栓连接的构造要求 2、理解高强度受剪螺栓连接的受力性能 3、掌握高强度受剪螺栓连接计算方法
3.7 螺栓连接的工作性能和计算
螺栓群在扭矩、剪力、 螺栓群在扭矩、剪力、轴心力作用下的抗剪计算
V N
( y 1)
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
N max N2
o
N1 N N2
y'2
o'
受压区
y'3
M
N3
e
y'1
N3 o'
N min
中和轴
刨平顶紧 承托（板）
(a)
(b)
(c)
螺栓群承受弯矩和拉力
e'
o
N
ymin ymax y3 y2
3.8.1.2.高强度螺栓连接的摩擦面抗滑移系数 试验研究表明，高强度螺栓连接的摩擦面抗滑移系数的大 小与构件的种类和连接处构件接触面的处理方法有关。 高强度螺栓连接的摩擦面抗滑移系数μ的大小见表3-9 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
3.8.1.3 高强度螺栓的抗剪连接的工作性能
3.8.1 高强度螺栓连接的工作性能
3.8.1.1. 高强度螺栓的预拉力 施加方法：扭矩法、 施加方法：扭矩法、转角法和扭剪法 预拉力设计值： 预拉力设计值： 0.9 × 0.9 × 0.9
P= 1.2
f u Ae = 0.6075 f u Ae
高强度螺栓预拉力设计值按材料强度和螺栓有效截面积 确定,上式中的几个系数分别考虑了几个影响因素 确定 上式中的几个系数分别考虑了几个影响因素 表3-8 一个高强度螺栓的预拉力设计值P（ 一个高强度螺栓的预拉力设计值 （kN）取值时考虑： ）取值时考虑：
N1 =
(N
N 1x
+ N ) + (N
T 1x 2
V 1y
+ N
T 1y
) ≤ N
2
b m in
支托仅起安装作用： 支托仅起安装作用：螺栓群承受弯矩M和剪力V
Nt = N
M 1
= My1
(m∑ y ) N v = V n
2 i
螺栓不发生拉剪破坏
Nv 2 Nt 2 ( b) + ( b) ≤1 Nv Nt
图7-82 高强度螺栓受拉
撬力的影响：限制抗拉承载力在0.8P以内
高强度螺栓拉力变化
2. 高强度螺栓抗拉连接计算 抗拉承载力： 轴心拉力的螺栓数： 弯矩作用时
N = 0.8 P
b t
n=N N
b t
图3-73 高强度螺栓受弯连接
承载力极限状态 板不被拉开时，中和轴在螺栓群形心处； 板可被拉开时，与普通螺栓一样，中和轴在最外排 螺栓形心处。
2. 高强度螺栓连接的摩擦面抗滑移系数(表3.9) 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。
3.8.2 高强度螺栓的抗剪承载力设计值
1. 高强度螺栓摩擦型连接
b N v = 0.9nf µP
Nv ≤ N
b c
3.8 高强度螺栓连接的工作性能和计算 3.8.1高强度螺栓连接的工作性能 3.8.1高强度螺栓连接的工作性能
栓孔： 栓孔：钻成孔 按受力特征分类：摩擦型连接、 按受力特征分类：摩擦型连接、承压型连接和承受拉力的 连接 级别： 级和8.8级 级别：10.9级和 级 级和 影响承载力的因素：栓杆预拉力、 影响承载力的因素：栓杆预拉力、连接表面抗滑移系数和 钢材种类 高强度螺栓连接和普通螺栓连接的主要区别在于： 高强度螺栓连接和普通螺栓连接的主要区别在于：高 主要区别在于 强度螺栓连接除了材料强度高之外，而且在拧紧螺帽时， 强度螺栓连接除了材料强度高之外，而且在拧紧螺帽时， 螺栓内施加了很大的预拉力，连接件间的挤压力就很大， 螺栓内施加了很大的预拉力，连接件间的挤压力就很大， 因而接触面的摩擦力就很大， 因而接触面的摩擦力就很大，这种预拉力和摩擦力对高 强度螺栓传递外力的机制产生了很大的影响。 强度螺栓传递外力的机制产生了很大的影响。