钢结构螺栓连接计算例题ppt课件
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焊缝螺栓连接计算ppt课件
构造简单，省材省工；（3）易于 残余应力和残余变形；（3）缺
自动化，工效高；（4）密封性好， 陷、裂纹，易产生应力集中；
刚度和整体性好
铆接
传力可靠，韧性和塑性好，质量 构造复杂、费钢费工
易于检查，抗动力荷载好
普通螺栓 装卸便利，设备简单
连接
螺栓精度低时不宜受剪；螺栓精 度高时加工和安装难度较大
高 强 度 螺 能承受动力荷载，耐疲劳，塑性、 摩擦面处理，安装工艺略为复
➢仅有一垂直于焊缝长度方向的轴心力时
fN /(h e lw )fffw
➢同时有平行和垂直于焊缝长度方向的轴心力时
/ f 2 2
w
ff
精f品课件 f
28
注意环节：
1、计算长度：考虑起弧和落弧由实际长度减去2hf； 2、一般只考虑一个垂直于焊缝长度方向的力；
N /(h e lw 3)、ff强fw 度设计增大系数：
g）加垫板的I形缝 h）加垫板的带钝边单边V形缝 i）加垫板的V形缝
精品课件
17
2）引弧板的设置： 消除焊口引起的应力集中现象； 3）厚度或者宽度不同时：一定坡度使截面平缓过渡；
精品课件
18
二、角焊缝
（一） 特点：无需坡口，构造较对接焊缝简单 （二）按受力与焊缝方向分：
1）端缝：作用力方向与焊缝长度方向垂直 2）侧缝：作用力方向与焊缝长度方向平行
平接（对接）
搭接
T形连接 角部连接
精品课件
9
三、焊接位置
根据所持焊条与焊缝的相对位置： a）俯焊（平焊）、b)立焊、c)横焊、d）仰焊；
其中以俯焊施工位置最好，所以焊缝质量也最好； 仰焊最难操作、质量不易保证；
精品课件
10
自动化，工效高；（4）密封性好， 陷、裂纹，易产生应力集中；
刚度和整体性好
铆接
传力可靠，韧性和塑性好，质量 构造复杂、费钢费工
易于检查，抗动力荷载好
普通螺栓 装卸便利，设备简单
连接
螺栓精度低时不宜受剪；螺栓精 度高时加工和安装难度较大
高 强 度 螺 能承受动力荷载，耐疲劳，塑性、 摩擦面处理，安装工艺略为复
➢仅有一垂直于焊缝长度方向的轴心力时
fN /(h e lw )fffw
➢同时有平行和垂直于焊缝长度方向的轴心力时
/ f 2 2
w
ff
精f品课件 f
28
注意环节：
1、计算长度：考虑起弧和落弧由实际长度减去2hf； 2、一般只考虑一个垂直于焊缝长度方向的力；
N /(h e lw 3)、ff强fw 度设计增大系数：
g）加垫板的I形缝 h）加垫板的带钝边单边V形缝 i）加垫板的V形缝
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17
2）引弧板的设置： 消除焊口引起的应力集中现象； 3）厚度或者宽度不同时：一定坡度使截面平缓过渡；
精品课件
18
二、角焊缝
（一） 特点：无需坡口，构造较对接焊缝简单 （二）按受力与焊缝方向分：
1）端缝：作用力方向与焊缝长度方向垂直 2）侧缝：作用力方向与焊缝长度方向平行
平接（对接）
搭接
T形连接 角部连接
精品课件
9
三、焊接位置
根据所持焊条与焊缝的相对位置： a）俯焊（平焊）、b)立焊、c)横焊、d）仰焊；
其中以俯焊施工位置最好，所以焊缝质量也最好； 仰焊最难操作、质量不易保证；
精品课件
10
第三章钢结构的连接螺栓连接PPT课件
N1Vy
V n
100 6
16.7kN
N1Tx 2 N1Ty N1Vy 2
54.52
27.3 16.7
2
70kN
Nb min
44kN
此连接不满足要求
第23页/共71页
将螺栓数目增加到10 个，并加大牛腿板尺寸， 如图所示排列
验算1 号螺栓的强度
y
y1 160m m，x1 50m m, y1 3x1
第10页/共71页
单螺栓承载力设计值
N/2
抗剪承载力：
N
b v
d 2
nv 4
f
b v
N/2
N
nv—剪切面数目；d—螺栓杆直径； fvb—螺栓抗剪强度设计值；
承压承载力：
Ncb
d
tf
b c
d
∑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；
单螺栓抗剪承载力： Nmbin min(Nvb, Ncb )
x
可近似取x1 0，xi 0，可以忽略N1Ty
N1Tx
T
y1 yi2
3104 160 41602 4802
37.5kN
y
N1Vy
V n
100 10
10kN
N1Tx 2 N1Vy 2
37.52
102
38.8kN
Nb min
44kN
满足要求
第24页/共71页
N1Tx N1Ty N1T
第29页/共71页
假定2：‘1’号螺栓在M作用下所受拉力最大
1
2
M
3 4
刨平顶紧 承托(板)
N1
M
N2 N3 N4
钢结构螺栓连接计算例题PPT
解：1、分析 ①本题是验算题 ②计算单个螺栓抗剪的最大承载能力
抗剪：
Nvb
nv
d 4
2
fvb
１ 2２2 140 53218N
4
抗压： Ncb d tfcb 228305 53680N
所以
Nb min
min
Nvb , Ncb
53.218kN
2、计算螺栓群
螺栓群如图，为扭剪
50 4X80 50
yi2
150 250 160 602 10 802 4 1602 4
36.58kN
N1
N1Tx
2
N1Fy N1Ty
2
36.582 13.72 15 2
=46.51kN<Nminb=53.2kN 满足要求
二、普通螺栓受拉性能
1、单个螺栓受拉破坏试验 螺杆受拉，连接板脱开，螺纹处拉断或连接板屈服，螺杆的拉力为：
不需要。因为，规范中关于普通螺栓的抗剪强度设计值，是由试验得到的，而在制 定规范时，没有区分作用位置。
（3） 净截面强度计算
由于螺栓孔削弱了板件的截面，为了防止板件在削弱截面的破坏需验算净截面的强度。 对于外力通过螺栓群形心的杆件，应当满足强度计算公式
N f
An
式中：N 为所受的轴力； f 为材料抗拉强度设计值； An 为杆件截面的净截面面积
1号螺栓所受力的竖向分量
+ + + + + 受++力Ⅱ + + +
n
T
1
r1 2 N1T r2 o r3 3
4
6
5
N1
T y
Tx1 xi2
yi2
钢结构螺栓连接PPT课件
未来发展方向
基于当前的技术现状和市场趋势，提出了钢结构螺栓连接未来可能的 发展方向和挑战。
展望
新材料与新工艺的应用
探讨了新型材料如高强度轻质 材料、耐腐蚀材料在螺栓连接 中的潜在应用，以及激光焊接 、摩擦焊接等新工艺与螺栓连 接的结合使用。
智能化与自动化技术的应 用
分析了人工智能、机器学习等 技术在螺栓连接质量检测、施 工监控等方面的应用前景，以 及自动化设备在提高螺栓连接 效率和质量方面的作用。
钢结构螺栓连接ppt课件
• 引言 • 钢结构螺栓连接的基本知识 • 钢结构螺栓连接的设计与计算 • 钢结构螺栓连接的施工工艺 • 钢结构螺栓连接的实例分析 • 总结与展望
01
引言
主题简介
钢结构螺栓连接
01
介绍钢结构螺栓连接的基本概念、应用场景和重要性。
螺栓连接分类
02
根据不同的分类标准，如连接方式、材料等，对螺栓连接进行
分类。
螺栓连接与焊接、铆接的比较
03
比较钢结构螺栓连接、焊接和铆接的优缺点，说明螺栓连接在
钢结构中的适用性。
目的和意义
提高钢结构可靠性
通过螺栓连接，可以提高钢结构的可 靠性和稳定性，减少因焊接、铆接等 连接方式带来的潜在问题。
降低维护成本
促进钢结构行业的发展
随着钢结构在建筑、桥梁、船舶等领 域的应用越来越广泛，提高螺栓连接 的技术水平，有利于推动钢结构行业 的发展。
螺栓连接的强度计算应根据受力分析结果和螺栓材料的 机械性能进行。
强度计算应考虑各种可能的载荷和应力组合，以及各种 可能的工况和环境条件。
强度计算应采用合适的计算公式和方法，如安全系数法 和极限状态法等。
强度计算应考虑螺栓连接的疲劳性能和耐久性要求，以 确保螺栓连接在使用寿命内的安全性。
基于当前的技术现状和市场趋势，提出了钢结构螺栓连接未来可能的 发展方向和挑战。
展望
新材料与新工艺的应用
探讨了新型材料如高强度轻质 材料、耐腐蚀材料在螺栓连接 中的潜在应用，以及激光焊接 、摩擦焊接等新工艺与螺栓连 接的结合使用。
智能化与自动化技术的应 用
分析了人工智能、机器学习等 技术在螺栓连接质量检测、施 工监控等方面的应用前景，以 及自动化设备在提高螺栓连接 效率和质量方面的作用。
钢结构螺栓连接ppt课件
• 引言 • 钢结构螺栓连接的基本知识 • 钢结构螺栓连接的设计与计算 • 钢结构螺栓连接的施工工艺 • 钢结构螺栓连接的实例分析 • 总结与展望
01
引言
主题简介
钢结构螺栓连接
01
介绍钢结构螺栓连接的基本概念、应用场景和重要性。
螺栓连接分类
02
根据不同的分类标准，如连接方式、材料等，对螺栓连接进行
分类。
螺栓连接与焊接、铆接的比较
03
比较钢结构螺栓连接、焊接和铆接的优缺点，说明螺栓连接在
钢结构中的适用性。
目的和意义
提高钢结构可靠性
通过螺栓连接，可以提高钢结构的可 靠性和稳定性，减少因焊接、铆接等 连接方式带来的潜在问题。
降低维护成本
促进钢结构行业的发展
随着钢结构在建筑、桥梁、船舶等领 域的应用越来越广泛，提高螺栓连接 的技术水平，有利于推动钢结构行业 的发展。
螺栓连接的强度计算应根据受力分析结果和螺栓材料的 机械性能进行。
强度计算应考虑各种可能的载荷和应力组合，以及各种 可能的工况和环境条件。
强度计算应采用合适的计算公式和方法，如安全系数法 和极限状态法等。
强度计算应考虑螺栓连接的疲劳性能和耐久性要求，以 确保螺栓连接在使用寿命内的安全性。
钢结构第三章 钢结构的连接(螺栓)
排列因素：
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
3.6螺栓的构造
3.6.2 螺栓的排列
螺栓排列和最小距离：
3.6螺栓的构造
3.6.2 螺栓的排列
螺栓排列最大距离： 对于角钢、工字钢和 槽钢的螺栓排列见附 录四（型钢的螺栓准 线表）
3.7 普通螺栓连接的构造和强度计算
普通螺栓连接按其受力方式分类：
抗剪螺栓 抗拉螺栓 同时抗剪抗拉螺栓
3.7.1普通螺栓的抗剪连接
3.7.1.1抗剪连接工作性能
抗剪螺栓连接的受力性能：静摩擦力阶段、相对滑移阶段、螺杆与 孔壁挤压传力的弹塑性阶段、破坏阶段。
3.7 普通螺栓连接的构造和强度计算
3.7.1普通螺栓的抗剪连接
4x100=400 50 30 50
M Fe 280 0.21 58.8kN m
2. 单个螺栓的抗拉承载力：
N tb Ae f t b 244 .8 170 41620 N 41.62 kN
3.螺栓群强度验算 由前述可知1号螺栓受力最大，为设计控制点， 则对其进行强度验算：
3）. 螺栓群同时承受剪力和弯矩（轴心拉力） 的计算
螺栓群同时承受剪力和拉力
3.7 普通螺栓连接的构造和强度计算
3.7.2普通螺栓的抗拉连接
3）. 螺栓群同时承受剪力和拉力的计算 支托仅起安装作用：螺栓群承受弯矩M和剪力V
N t N1M My1
m y
2 i
Nv V n
螺栓不发生拉剪破坏
20 12 305 73200 N 73.2 kN
钢结构螺栓连接【共34张PPT】
A、B级精制螺栓是由毛坯在车床上经过切削加工精制而成。表
面光滑，尺寸准确，螺杆直径与螺栓孔径相同，但螺杆直径仅允许 负公差，螺栓孔直径仅允许正公差，对成孔质量要求高。由于有较 高的精度，因而受剪性能好。但制作和安装复杂，价格较高，已很 少在钢结构中采用。
普通螺栓连接的连接件包括螺栓杆、螺母和垫圈。普通螺栓用普通碳 素结构钢或低合金结构钢制成；分粗制螺栓和精制螺栓两种。
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。
高强度螺栓分大六角头型和扭剪型两种。安装时通过特别 的板手，以较大的扭矩上紧螺帽，使螺杆产生很大的预拉力。 高强螺栓的预拉力把被连接的部件夹紧，使部件的接触面间产 生很大的摩擦力，外力通过摩擦力来传递。这种连接称为高强 度螺栓摩擦型连接。它的优点是施工方便，对构件的削弱较小， 可拆换，能承受动力荷载，耐疲劳，韧性和塑性好，包含了普 通螺栓和铆钉连接的各自优点，目前已成为代替铆接的优良连 接形式。另外，高强度螺钉也可同普通螺栓一样，允许接触面 滑移，依靠螺栓杆和螺栓孔之间的承压来传力。这种连接称为 高强度螺栓承压型连接。
（2）构造要求：螺栓的中矩及边距不宜过大，否则钢板间不能紧
密贴合Байду номын сангаас潮气侵入缝隙使钢材锈蚀。 （3）施工要求：要保证一定的空间，便于转动螺栓板手拧紧螺帽。
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。
螺栓连接结构与计算PPT课件
N 2T
N 1T r1
r2；N 3T
N 1T r1
r3； N nT
N 1T r1
rn
第21页/共67页
(3 40)
21
从而可得:
T
N 1T r1
r12
r22
rn2
N 1T r1
n
ri2
i 1
(3 41)
N 1T
T r1
n
n
T r1
n
ri2
xi2
y
2 i
i 1
i 1
拼接板的危险截面为2-2截面:
0.5N f
An,2
An,2 b1 m d0 t1; f 钢材强度设计值;d0 螺栓孔直径；
b1 拼接板宽度；m 危险截面上的螺栓数；t1 拼接板厚度。 17
第17页/共67页
(2)螺栓采用错列排列时:
主板的危险截面为1--1和
1 1’
t1t
1’--1’截面:
i 1
将N1T沿坐标轴分解得:
(3 42)
y 1 N1Tx
r1
N1T
N1Tx
T r1
n
n
x
2 i
y1 yi2 r1
T y1
n
n
x
2 i
yi2
(3 43)
T
x N1Ty
i 1
i 1
i 1
i 1
N1Ty
T r1
n
n
x
2 i
x1 yi2 r1
T x1
n
n
x
2 i
y
2 i
剪切面数目nv
N
N
N/2
钢结构的连接(螺栓)PPT
02
焊接过程中易产生热变 形，需进行焊后处理。
03
焊接过程中易产生焊接 缺陷，如气孔、夹渣、 未熔合等。
04
焊接过程中需要消耗大 量能源，且焊接设备成 本较高。
螺栓连接
01
02
03
04
通过螺栓和螺母将两个或多个 钢材连接在一起，操作简单，
安装方便。
螺栓连接可以拆卸，便于维修 和更换。
螺栓连接适用于承受静载和动 载的结构，承载能力较高。
优点
01
02
03
04
高强度
螺栓连接具有较高的承载能力 ，能够承受较大的拉力和压力
。
灵活性
螺栓连接适用于各种形状和尺 寸的钢结构，可以方便地连接
不同材料和厚度的构件。
易于安装
螺栓连接的安装过程相对简单 ，不需要焊接等复杂工艺，可
以快速装配和拆卸。
耐腐蚀
钢结构连接处使用螺栓连接可 以有效避免焊接区域的腐蚀问
06
螺栓连接的未来发展
新材料的应用
01
02
03
高强度钢材
随着材料科学的进步，高 强度钢材的研发和应用将 进一步提高螺栓连接的强 度和稳定性。
轻质材料
轻质材料的出现将降低结 构重量，提高螺栓连接的 效率，尤其在航空和汽车 领域具有广泛应用前景。
耐腐蚀材料
针对不同环境条件，研发 具有良好耐腐蚀性能的螺 栓材料，以提高结构的使 用寿命和安全性。
智能化连接技术
自动化装配
利用机器人和自动化设备 实现螺栓连接的快速、准 确装配，提高生产效率。
智能监测
通过传感器和智能化技术 对螺栓连接进行实时监测， 及时发现潜在问题，确保 结构安全。
预紧力控制
第3章钢结构连接(第3讲普通螺栓连接)定稿ppt课件
为了防止孔壁的承压破坏，应满足：
N N v
b c
( 3 60 )
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：
N w f
f
M
lh
we
f
( 3 61 )
刨平顶紧 承托(板) 连接角焊缝
m危险截面上的螺栓数； b主 板 宽 度 ； t 主 板 厚 度 。
拼接板的危险截面为2--2和
2’--2’截面:
N f An
2 2’
t1 t
b
N
c1
b1 c 3 c2 2 2’ c4
N
对于2 2截面： An b1 m d0 t1;
2 2 对于2’ 2’ 截面： An 2c4 m 1 c1 c2 m d0 t1; 式中： f 钢材强度设计值； d0 螺栓孔直径；
由式3--52得:
N N N 1 1 1 N y ； N y ； N y 3 54 ) 2 2 3 3 n n ( y y y 1 1 1
将式3--54代入式3--53得:
n N N 1 1 2 2 2 2 M y y y y ( 3 55 ) 1 2 n i y y 1 1 1i
显然，T作用下‘1’号螺 栓所受剪力最大（r1最大）。
由力的平衡条件得：
y
1 N1Tx r1
x
N1T N1Ty
T T N r N r N r ( 3 38 ) 1 T 1 2 T 2 nT n
由假定‘(2)’得
N N 3 T 1 T N 2 T N nT r r r r 1 2 3 n ( 3 39 )
钢结构螺栓连接计算例题
f ——连接板钢材抗拉强度设计值
b ——截面宽
ni ——截面上的螺栓数
d0 ——螺孔直径
t ——板厚
1
2 +
+ e4 +
+
② 螺栓为错列排列 N
+
+
+
+
+
+
N
时的验算
+
6e1 +
+
+
+
+
+
+
+2
1 e2
+ e4 +
+
1
除对1-1截面（绿
2 +
+ e4 +
+
线）验算外，还应对 N
+
+
+
+
+
+
N
2-2截面（粉红）进
4
抗压： Ncb d tfcb 208305 48800N
Nb min
min
Nvb , Ncb
48.8kN
3、设计
21
需螺栓数：
n
N Nb
min
325 48.8
6.7个
N
螺栓数可以≥6.7即可，所以取7个 螺栓布置如图所示。
N 21
净截面强度
在1-1断面： An (B n1d0 )t (360 2 21.5) 8 2536mm2 在2-2断面：An (280 4 802 502 5 21.5)8 3439mm2 所以，1-1断面起控制作用： N 325103 128.2N / mm2
++
b ——截面宽
ni ——截面上的螺栓数
d0 ——螺孔直径
t ——板厚
1
2 +
+ e4 +
+
② 螺栓为错列排列 N
+
+
+
+
+
+
N
时的验算
+
6e1 +
+
+
+
+
+
+
+2
1 e2
+ e4 +
+
1
除对1-1截面（绿
2 +
+ e4 +
+
线）验算外，还应对 N
+
+
+
+
+
+
N
2-2截面（粉红）进
4
抗压： Ncb d tfcb 208305 48800N
Nb min
min
Nvb , Ncb
48.8kN
3、设计
21
需螺栓数：
n
N Nb
min
325 48.8
6.7个
N
螺栓数可以≥6.7即可，所以取7个 螺栓布置如图所示。
N 21
净截面强度
在1-1断面： An (B n1d0 )t (360 2 21.5) 8 2536mm2 在2-2断面：An (280 4 802 502 5 21.5)8 3439mm2 所以，1-1断面起控制作用： N 325103 128.2N / mm2
++
钢结构原理-7(连接2)-普通螺栓PPT
案例二：某厂房结构的普通螺栓连接
总结词
厂房结构的普通螺栓连接具有施工简便、成 本低廉的优点，适用于各种类型的厂房。
详细描述
在某厂房结构的施工中，普通螺栓连接被广 泛应用。这种连接方式具有施工简便、成本 低廉的优点，适用于各种类型的厂房。通过 合理的节点设计和防腐措施，普通螺栓连接 能够满足厂房的承载要求和使用寿命，为工 厂的生产提供安全可靠的支撑。
案例三：某高层建筑的普通螺栓连接
总结词
高层建筑中，普通螺栓连接常用于钢框架结 构的梁柱节点和楼板连接。
详细描述
在某高层建筑中，普通螺栓连接被广泛应用 于钢框架结构的梁柱节点和楼板连接。这些 连接能够提供足够的承载力和稳定性，确保 高层建筑的安全性和稳定性。同时，通过合 理的节点设计和防腐措施，可以延长螺栓的
钢结构原理-7(连接2)-普通 螺栓
• 普通螺栓连接概述 • 普通螺栓连接的类型与设计 • 普通螺栓连接的施工工艺 • 普通螺栓连接的常见问题与解决方案 • 案例分析
01
普通螺栓连接概述
定义与特点
定义
普通螺栓连接是一种常见的钢结 构连接方式，通过螺栓将两个或 多个钢构件连接在一起。
特点
普通螺栓连接具有施工简便、成 本低廉、适用范围广等优点，但 承载能力相对较低，且容易受到 疲劳损伤和腐蚀的影响。
使用寿命，降低维护成本。
THANKS
感谢观看
缺点
承载能力相对较低，容易受到疲劳损 伤和腐蚀的影响，需要定期维护和更 换螺栓。
02
普通螺栓连接的类型与设计
普通螺栓连接的类型
摩擦型螺栓连接
依靠螺栓与孔壁之间的摩擦力传递剪 力。
承压型螺栓连接
摩擦-承压型螺栓连接
水工钢结构-3.钢结构的连接(螺栓)PPT课件
电动扳手-初拧、复拧、终拧
扭矩扳手-检查
试验证明，摩擦面涂红丹防锈漆后，抗滑移系数小于0.15，故 摩擦面应严禁涂红丹。另外，连接在潮湿或淋雨条件下拼装，也会 降低值，故应采取有效措施保证连接处表面的干燥。
摩擦型高强螺栓
单个螺栓抗剪承载力
单个螺栓抗拉承载力
N
b v
n f P R
0.9n f
A级 d≤24mm， B级 d>24mm。 粗制螺栓（C级）：加工精度低，栓径与孔径之差为1~1.5mm，II类 孔。其抗剪性能较差，但成本较低。材料性能等级为4.6S、4.8S。 注：4.6级（4.6S), 4表示螺栓抗拉强度为400MPa，.6表示屈服强度与 抗拉强度之比。
高强螺栓—中碳钢或合金钢经热处理（淬火并回火），
1
N1
M
2 34
M N2
y1
N3 y2 中
N4
和
轴
由力学知识可得：
N1 N2 N3 Nn
y1 y2 y3
yn
M N1 y1 N2 y2 Nn yn
因此，设计时只要满足下式即可：
N1
M
n
y1
N
b t
yi2
i 1
受压区
（3）高强度螺栓群偏心受拉
N
e
123
N1
N2
y1
4
N M=N·e
边距 轧制边 s 1.2d0 ；切割边 s 1.5d0 （考虑切割尺寸误差） 确定原则—保证净截面抗拉强度大于或等于毛截面的屈服强度。
1.5d0
3d0
边距
1.5d0
边距
线距
3d0
1.5d0
(1.2d0)
1.5d0
钢结构螺栓连接计算例题ppt课件
为了减小撬力可以设置加劲肋
n——需要的螺栓数 N——总外拉力
（3-65）
单个螺栓承载能力计算公式
de、Ae 分别为单个螺栓有效直径和有效截面积 ，见教材p279，附表7。
验算公式
ftb为螺栓的抗拉强度设计值
当需要确定所需螺栓数时
2、普通螺栓群受轴拉计算
解： （1）承托承受全部剪力
先计算单个螺栓所能承受的拉力设计值。
查p276附表8和p249附表1-3：Ae=245mm2，ftb=170N/mm2
这时，螺栓群只承受剪力所产生的弯矩M=Ve=250×0.14=35kNm。这时应当按螺栓的抵抗弯矩绕最下边一排螺栓转动。设螺栓为M20,螺栓为5排2列，共10个。
螺栓的性能等 级
螺 栓 公 称 直 径（mm）
M16
M20
M22
M24
M27
M30
8.8
80
125
150
175
230
280
10.9
100
155
190
225
290
355
一个高强螺栓设计预拉力P值（kN）
表3-10
4、高强度螺栓摩擦面抗滑移系数
连接板接触面之间摩擦力的大小与摩擦系数有关，称为抗滑移系数，与表面处理方式有关。
另外，在直接承受动力荷载的受拉连接中，为了避免疲劳强度的降低过多，要求每个高强度螺栓的外加拉力不宜超过0.6P。
上式也可以用拉-剪联合作用的相关公式来表示：
式中Nvb为一个摩擦型连接高强度螺栓的抗剪承载能力设计值，Ntb为一个高强度螺栓的抗拉承载能力设计值，即Ntb=0.8P，这与前面的公式等价。
抗剪
承压
抗拉
计算螺栓所受的力
n——需要的螺栓数 N——总外拉力
（3-65）
单个螺栓承载能力计算公式
de、Ae 分别为单个螺栓有效直径和有效截面积 ，见教材p279，附表7。
验算公式
ftb为螺栓的抗拉强度设计值
当需要确定所需螺栓数时
2、普通螺栓群受轴拉计算
解： （1）承托承受全部剪力
先计算单个螺栓所能承受的拉力设计值。
查p276附表8和p249附表1-3：Ae=245mm2，ftb=170N/mm2
这时，螺栓群只承受剪力所产生的弯矩M=Ve=250×0.14=35kNm。这时应当按螺栓的抵抗弯矩绕最下边一排螺栓转动。设螺栓为M20,螺栓为5排2列，共10个。
螺栓的性能等 级
螺 栓 公 称 直 径（mm）
M16
M20
M22
M24
M27
M30
8.8
80
125
150
175
230
280
10.9
100
155
190
225
290
355
一个高强螺栓设计预拉力P值（kN）
表3-10
4、高强度螺栓摩擦面抗滑移系数
连接板接触面之间摩擦力的大小与摩擦系数有关，称为抗滑移系数，与表面处理方式有关。
另外，在直接承受动力荷载的受拉连接中，为了避免疲劳强度的降低过多，要求每个高强度螺栓的外加拉力不宜超过0.6P。
上式也可以用拉-剪联合作用的相关公式来表示：
式中Nvb为一个摩擦型连接高强度螺栓的抗剪承载能力设计值，Ntb为一个高强度螺栓的抗拉承载能力设计值，即Ntb=0.8P，这与前面的公式等价。
抗剪
承压
抗拉
计算螺栓所受的力
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在2-2断面：An (280 4 802 502 5 21.5)8 3439mm2
所以，1-1断面起控制作用： N 325103 128.2N / mm2
10
An 2536
例 图示牛腿用普通螺栓连接，柱翼缘厚度为10mm，连接板厚度为8mm， 材料Q235B，F=150kN，粗制螺栓为M22。
单个螺栓的破坏形态：螺栓被剪断
1
单个螺栓的破坏形态剪断：豁
3
注意：
对于下图所示螺栓连接
N/3
a
N/3
b
N/3
c
d
N/2
e
N/2
①受剪计算中： Nvb计算式中的受剪面数nv ，即上图中nv =4。 ② 承压计算中： Ncb计算式中∑t 取 a+b+c和d+e 之间的最小值。 问题：在受剪计算中，对于螺杆的值d是否应当按螺纹处的值计算？
f ——连接板钢材抗拉强度设计值
b ——截面宽
ni ——截面上的螺栓数 d0 ——螺孔直径 t ——板厚
② 螺栓为错列排列 N 时的验算
1
2 +
+ e4 +
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
6e1 +
+
+
+
+
+2
1 e2
+ e4 +
+
N
7
除对1-1截面 （绿线）验算外，还 N 应对2-2截面（粉红） 进行比较验算。因此， 在进行该连接的净截 面强度计算时，其中
5
① 当螺栓为并列排列
N
++ ++
++ ++
N
++ ++
++ ++
N
N
N N/2
连接板受力变化图
N
N1 N2
N1 =N N2 =N-N/n×n1
N
N/n×n1 N1
NN12==NN-N/n×n1
6
验算公式
Ni f Ani
注意计算截面！
Ani (b nid0 )t
Ni ——连接件第i截面上的轴力 Ani ——连接件第i截面的净截面面积
yF
所以
Nb min
min
Nvb , Ncb
53.218kN
2、计算螺栓群
螺栓群如图，为扭剪
+ + +
++i r+i
Ni
T
++
x
++
11
可以将螺栓受力看为两种受力的叠加：
+ F+ T ++ ++ ++ ++
=
+ +
F+ +
N1yF
++
++
++
+
+ +T ++ ++ ++ ++
受力Ⅰ
受力Ⅱ
=46.51kN<Nminb=53.2kN 满足要求
13
二、普通螺栓受拉性能
14
1、单个螺栓受拉破坏试验 螺杆受拉，连接板脱开，螺纹处拉断或连接板屈服，螺杆的拉力为：
a)
Pf Pf
b)
Pf Q
Pf Q
a)
刚度很大时
刚度较小时
2Nt
2Nt
螺杆拉力 Nt=N+Q Q称为撬力，与连接板厚度和螺栓位置有关。
n N
N
b t
（3-66）
16
3、普通螺栓群受弯拉计算 螺栓群受力：螺栓群受拉弯（加托）
解：1、分析
y 250 F
①本题是验算题 ②计算单个螺栓抗剪的最大承载能力
抗剪：
Nvb
nv
d
4
2
fvb
１ 2２2 140 53218N
4
50 4X80 50
+ + +
++i r+i
Ni
++
x
++
60 60
抗压： Ncb d tfcb 228305 53680N
不需要。因为，规范中关于普通螺栓的抗剪强度设计值，是由试验 4
得到的，而在制定规范时，没有区分作用位置。
（3） 净截面强度计算
由于螺栓孔削弱了板件的截面，为了防止板件在削弱截面的破坏需 验算净截面的强度。对于外力通过螺栓群形心的杆件，应当满足强度计 算公式
N f
An
式中：N 为所受的轴力； f 为材料抗拉强度设计值； An 为杆件截面的净截面面积
1
2 +
+ e4 +
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
6e1 +
+
+
+
+
+2
1 e2
+ e4 +
+
Ani应取An1和An2中的 较小值。
2-2分红线总长： 扣除螺孔直径后：
2e4 (n2 1) e12 e22
2e4 (n2 1) e12 e22 n2d0
n2——粉红线截面上的螺孔数
这样在2-2截面的净截面面积为：
N
括：所需的螺栓数，螺栓的布置。
8 6
6
③已知条件为：N=325kN，材料即： fvb=140N/mm2，fcb=305N/mm2， d=20mm，t1=8，t2=6
2、计算单个螺栓的承载能力设计值
抗剪：
Nvb
nv
d2
4
fvb
2 202 140 87964.6N
4
抗压： Ncb d tfcb 208305 48800N
12
y
y1
1
N1TX
r1
o
N1TY
N1T
N1yF
x1
x
N1Tx
Ty1 xi2
yi2
150 250 160 602 10 802 4 1602 4
36.58kN
N1
N1Tx
2
N1Fy N1Ty
2
36.582 13.72 15 2
9
Nb min
min
Nvb , Ncb
48.8kN
3、设计
21
需螺栓数：
n
N Nb
min
325 6.7个 48.8
N
螺栓数可以≥6.7即可，所以取7个 螺栓布置如图所示。
N 21
净截面强度
在1-1断面： An (B n1d0 )t (360 2 21.5) 8 2536mm2
An2 [2e4 (n2 1) e12 e22 n2d0 ]t
N
8
例 设计两块钢板用普通螺栓连接的盖板拼接，构件受轴拉力设计值为 N=325kN，钢材Q235A，粗制螺栓直径d=20mm，板宽360mm，盖板厚 6mm，杆件板厚8mm。
解：1、分析
①计算螺栓所受的力为剪力
②本题为设计题，所包含的内容包 N
在受力 状态Ⅰ
N1y F
F n
150 10
15kN
n
1
在受力状态Ⅱ： 螺栓群受扭，可以计算1号螺栓 作为控制
r1
2
N
T 1
r2
o r3 3
1号螺栓所受力的竖向分量
4
6
5
N1
T y
Tx1
150 250 60
13.72kN
xi2 yi2 602 10 802 4 1602 4
为了减小撬力可以设置加劲肋
b)
加劲肋
15
单个螺栓承载能力计算公式
Ntb
Ae
ftb
de2
4
ftb
（3-65）
de、Ae 分别为单个螺栓有效直径和有效截面积 ，见教材p279，附表7。
ftb为螺栓的抗拉强度设计值
2、普通螺栓群受轴拉计算
验算公式
N
N
b t
当需要确定所需螺栓数时
n——需要的螺栓数 N——总外拉力