螺栓连接的构造
螺栓连接结构与计算
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
普通螺栓
螺栓的最大、 螺栓的最大、最小容许距离
名称 位置和方向 外 排 (垂 直 内 力 或 顺 内 力 方 向 ) 中 中心间距 间 排 垂直内力方向 顺内力方向 构件受压力 构件受拉力 沿对角线方向 顺内力方向 中心至构件 边缘距离 垂直 内力 方向 剪切或手工气割边 轧 制 边 、自 动 气 割或锯割边 高强度连连 其它连连 4d 0 或 8 t 最大容许距离 （取两者的较小值） 8d 0 或 12 t 16d 0 或 24 t 12d 0 或 18 t 16d 0 或 24 t —— 2d 0 1.5d 0 1.5d 0 1.2d 0 3d 0 最小容许距离
2
2
NV
b NV
1
b a
1 Nt Ntb
0
为防止孔壁的承压破坏，应满足： 为防止孔壁的承压破坏，应满足： 孔壁的承压破坏
b Nv ≤ Nc
剪切面数目n 剪切面数目 v
N N
N/2 N/2
N
单剪： v = 1 n
N/3 N/3 N/3
双剪： v = 2 n
N/2 N/2
四剪： v = 4 n
N/2
a b
N
N/2
3)栓杆传力的弹性阶段(2~3 3)栓杆传力的弹性阶段(2 3段) 栓杆传力的弹性阶段(2 4)破坏阶段(3~4 破坏阶段(3 4)破坏阶段(3 4段)
2.破坏形式 2.破坏形式
N/2
N
N/2
N
N
1）螺栓杆被剪坏
N N
2）孔壁的挤压破坏
以上三种破坏形式通过 强度计算避免。 强度计算避免。
二、 普通螺栓连接的受力性能和计算
（一）螺栓连接的受力形式
F N N N
A 只受剪力
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
钢结构螺栓连接计算
a类为残余应力影响较小，c类为残余应力影响较大， 并有弯扭失稳影响，a、c类之间为b类，d类厚板工字钢绕 弱轴。
《规范》计算公式
σ N N cr Ncr f y φ f A ArR Af yrR
ψ按λ计算
λ
x( y)
l0 x (0 y ) ix( y)
φ Ncr σ cr Af y f y
最大承载力： NV
Nb min
min
N
b V
;
N
b C
轴力作用受剪螺栓群的连接计算
受力特性：沿受力方向，受力分配不均，两端大中间小，
在一定范围内，靠塑变可以均布内力，过大时，设计计算
时仍按均布，但强度需乘折减系数β，当l1≥15d0时：
β 1.1 l1 0.7 150d0
第一节 概 述 第二节 轴心受力构件的强度与刚度 第三节 实腹式轴心受压构件的整体稳定 第四节 实腹式轴心受压构件的局部稳定 第五节 实腹式轴心受压构件的截面设计 第六节 格构式轴心受压构件
第一节 概 述
轴心受力构件分轴心受拉及受压两类构件，作为一种受力构 件，就应满足承载能力与正常使用两种极限状态的要求。
第七节 高强度螺栓连接
一、概述
按受力特性分：摩擦型与承压型 抗剪连接时摩擦型以板件间最大摩擦力为承载力极限状态；
承压型允许克服最大摩擦力后，以螺杆抗剪与孔壁承压破坏 为承载力极限状态（同普通螺栓）。受拉时两者无区别。 高强螺栓采用Ⅱ级孔，便于施工。 受传力机理的要求，构造上除连接板的边、端距≥1.5d0外其 它同普通螺栓。 高强螺栓的材料与强度等级 由高强材料经热处理制成，按强度等级分10.9与8.8级。 10.9级一般为20MnTiB、40Cr等材料，fu≥1000N/mm2， fu/fy≥0.9；8.8级一般为45＃钢制成， fu≥800N/mm2， fu/fy≥0.8。
钢结构第3章(螺栓连接计算)
e4
+
+ + +
+
+2 1 e2
+
+
+
+
6e1 e4
+
N
+
+
+
+
+
+
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 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：
1 + + + +2 1 e2 2 + + + + + + +
202
4
140 44kN
90 80 90
90 80 90
50 56 34
b 单个螺栓的最大承载能力：N max min N cb , N cb 36.6kN
b Nc d tfcb 20 6 305 36.6kN
（2）需要螺栓数目 n = 175/36.6=4.8个，取不少于5个。 螺栓布置按错列布置，布置图见上。 同时给出角钢的展开形状及螺栓孔布置，见右图
e4
+
+ + + + + + +
6e1 e4
+ + +
N
2e4 ( n2 1) e12 e2 2
2e4 (n2 1) e12 e2 2 n2 d 0
n2——粉红线截面上的螺孔数
高强度螺栓连接的构造和计算
高强度螺栓连接的构造和计算一、高强度螺栓连接的工作性能1、高强度螺栓的抗剪性能由图3.5.2中可以看出，由于高强度螺栓连接有较大的预拉力，从而使被连板叠中有很大的预压力，当连接受剪时，主要依靠摩擦力传力的高强度螺栓连接的抗剪承载力可达到1点。
通过1点后，连接产生了滑解，当栓杆与孔壁接触后，连接又可继续承载直到破坏。
如果连接的承载力只用到1点，即为高强度螺栓摩擦型连接；如果连接的承载力用到4点，即为高强度螺栓承压型连接。
2、高强度螺栓的抗拉性能高强度螺栓在承受外拉力前，螺杆中已有很高的预拉力P，板层之间则有压力C，而P与C维持平衡（图3.6.1a）。
当对螺栓施加外拉力Nt，则栓杆在板层之间的压力未完全消失前被拉长，此时螺杆中拉力增量为ÄP，同时把压紧的板件拉松，使压力C减少ÄC（图3.6.1b）。
计算表明，当加于螺杆上的外拉力Nt为预拉力P的80%时，螺杆内的拉力增加很少，因此可认为此时螺杆的预拉力基本不变。
同时由实验得知，当外加拉力大于螺杆的预拉力时，卸荷后螺杆中的预拉力会变小，即发生松弛现象。
但当外加拉力小于螺杆预拉力的80%时，即无松弛现象发生。
也就是说，被连接板件接触面间仍能保持一定的压紧力，可以假定整个板面始终处于紧密接触状态。
但上述取值没有考虑杠杆作用而引起的撬力影响。
实际上这种杠杆作用存在于所有螺栓的抗拉连接中。
研究表明，当外拉力Nt≤0.5P时，不出现撬力，如图3.6.2所示，撬力Q大约在Nt达到0.5P 时开始出现，起初增加缓慢，以后逐渐加快，到临近破坏时因螺栓开始屈服而又有所下降。
由于撬力Q的存在，外拉力的极限值由Nu下降到N'u。
因此，如果在设计中不计算撬力Q，应使N≤0.5P；或者增大T 形连接件翼缘板的刚度。
分析表明，当翼缘板的厚度t1不小于2倍螺栓直径时，螺栓中可完全不产生撬力。
实际上很难满足这一条件，可采用图3.5.7所示的加劲肋代替。
在直接承受动力荷载的结构中，由于高强度螺栓连接受拉时的疲劳强度较低，每个高强度螺栓的外拉力不宜超过0.5P。
【2019年整理】2-3螺栓连接
N nv
b v
d 2
4
f
b v
d
式中： nv ——受剪面数目，单剪=1；双剪=2。 d ——螺栓杆公称直径；
fvb ——螺栓的抗剪强度设计值。
t2
t1
N/2 N
t2
ห้องสมุดไป่ตู้
N
N
t3 t1
N/2
单剪：nv 1
双剪：nv 2
（2）螺杆受剪的同时，孔壁与螺杆柱面发生挤压， 挤压应力分布在半圆柱面上。当螺杆较粗，板件相对较 薄，薄板的孔壁可能发生挤压破坏。承压计算时，假定 挤压力沿栓杆直径平面（实际上是相应于栓杆直径平面 的孔壁部分）均匀分布，则单栓承压设计承载力：
二、普通螺栓连接的受力性能和计算
1、受剪螺栓连接——外力与栓杆垂直 以螺栓抗剪形式使连接件紧密连接。 2、受拉螺栓连接——外力于栓干平行 通过螺栓抗拉保持连接。
N
3、同时受拉剪螺栓连接
N a) N
b)
c)
N
N
螺栓受剪
上两排螺栓受拉
一、受剪的普通螺栓连接 1、五种破坏形式
a) B b)
A
B A
c)
由几何关系，有
Nn N1 N 2 N3 y1 y2 y3 yn
y3
N1M M N2 N 3M
1
o
M
N1 2 N 2 2 N 3 2 Nn 2 M /m y1 y2 y3 yn y1 y2 y3 yn
得
N1 m
N1 y1
式中， N1——由弯矩M产生的1号螺栓上 的轴心拉力； y1——1号螺栓到旋转中心O的距离； yi——第i号螺栓到O点的距离； 2 ∑yi ——各排螺栓到O点距离的平方和。
螺栓链接
2、受拉螺栓连接——外力与栓杆平行
通过螺栓抗拉保持连接。
N
3、同时受拉剪螺栓连接
a)
b)
c)
N
N
N
螺栓受剪
N
上两排螺栓受拉
4、受剪螺栓连接五种破坏形式
a、螺杆被剪断 b、连接件半孔壁挤压破坏 c、钢板拉（压）断 d、端部钢板剪坏 e、螺杆弯曲破坏
a)
B
b) B A
c)
2 (802
205360 400 1602 2402 3202
4002 )
42kN
ftb 170
Ntb Ae ftb 303.4 170＝51.578kN Nmax Ntb (满足受力要求)
练习1：如下图示屋架下弦端节点连接，用螺栓与柱连 接成整体。钢材Q235，C级普通螺栓M24，试验算该连 接的螺栓是否安全。
F1 525kN
NF1x
525
4 5
420kN
V
NF1y
525 3 5
315kN (由支托承担)
F2 625kN
Fx 625 420 205kN
Nmin
F n
Fey1 m yi2
＝
205 12
－
2
（240052＋1162002＋2020002）＝－39.5kN
0
Nmax
Fe' y1' m yi'2
N/5 V=N
l1
实际的
b c
实际承压面
假定的
b c
计算承压面
l1
l2
图 受轴力作用螺栓群 剪力分布
图3-54 螺栓的承压面
① 螺杆抗剪
钢结构设计原理-螺栓连接计算
一个螺栓的抗拉承载力设计值
3 钢
Ntb 4de2 ftb
结 螺栓有效直径
构
螺栓抗拉设计强度
的
连
接Leabharlann 设计抗拉验算
一个螺栓所受的拉力 Nt Ntb
.
3.10.4 剪力螺栓群计算：典型 节点（1）－－剪力螺栓群在轴
力作用下的计算：
（1）当螺栓连接处于弹性阶段时，螺栓
群中各螺栓受力并不相等，两端大而
中间小(图3-15a)；当螺栓群连接长
；
低
4）可拆卸连接；
5）安装螺栓；
6）与抗剪支托配合抗拉
剪联合作用
扭剪型高强度螺栓具有强度高、安装简便和质量易于保证、
可以单面拧紧、对操作人员没有特殊要求等优点。扭剪型高
强度螺栓螺纹端部有一个承受拧紧反力矩的十二交体（ “梅
花头” ）和一个能在规定力矩下剪断的断颈槽。安装时用特
制的电动扳手，有两个套头，一个套在螺母六角体上，另一
（1）螺栓剪断 （板较厚，螺栓较细）
.
（2）钢板孔壁挤压破坏 （板较薄，螺栓较粗）
3 钢 结 构 的 连 接 设 计
螺栓剪断 .
3 钢 结 构 的 连 接 设 计
钢板孔壁. 挤压破坏
3.10.1 普通受剪螺栓的破坏模式
3
钢
（1）螺栓剪断
结 构
（板较厚，螺栓较细）
的
连
接 设
端距 ≥ 2d。
（2）钢板孔壁挤压破坏
因此，从受力角度应规定螺栓的最大和最小容许间距。
连 接
a）端距限制——防止孔端钢板剪断
设 计
b）螺孔中距限制——下限：防止孔间板发生净截面破坏
上限：防止板翘曲
2．构造要求：若栓距和线距过大，则构件接触面不够紧密，潮气易于侵
第三章钢结构的连接-螺栓连接
易发生鼓曲现象。
•构造要求
中距及边距不宜过大，否则连接板件间不能紧密贴合，潮 气侵入缝隙使钢材锈蚀。
•施工要求
保证一定空间，便于打锚和采用扳手拧紧螺帽。根据扳手 尺寸和工人的施工经验、规定最小中距为3d0。
螺栓的最大、最小容许距离
名称
位置和方向
最大容许距离 最小容许距离
(3)弹塑性阶段 荷载继续增加， 连接所承受的外力主要靠螺栓与 孔壁接触传递。螺栓杆除主要受 剪力外，还承受弯矩和轴向拉力， 孔壁受到挤压。螺杆的伸长受到 螺帽的约束，增大了板件间的压 紧力，使板件间的摩擦力随之增 大，所以曲线呈上升状态。达到 “3”点时，螺栓或连接板达到 弹性极限。
(4)破坏阶段 荷载继续增加， 此阶段即使给荷载很小的增量， 连接的剪切变形也迅速加大，直 到连接的最后破坏。曲线的最高 点“4”所对应的荷载即为普通 螺栓连接的极限荷载。
N/2
⑤栓杆弯曲破坏
N
N/2
措施：栓杆长度不应大于5d0
以上两种破坏形式通 过构造避免。
单螺栓承载力设计值
N/2
抗剪承载力：
Nvb
d2
nv 4
fvb
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 dtfcb
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；
fcb 305N/mm2
N
一个螺栓的抗剪承设载计力值为
N
530
t 12
N/2
N/2
NVb
nv
d2
4
fvb
23.14 22 214010.46 kN 4
高强度螺栓连接的构造和计算
第三章连接§3-6高强度螺栓连接的构造和计算3.6.1高强度螺栓连接的工作性能和构造要求一、高强度螺栓连接的工作性能1、高强度螺栓的抗剪性能由图3.5.2中可以看出，由于高强度螺栓连接有较大的预拉力，从而使被连板叠中有很大的预压力，当连接受剪时，主要依靠摩擦力传力的高强度螺栓连接的抗剪承载力可达到1点。
通过1点后，连接产生了滑解，当栓杆与孔壁接触后，连接又可继续承载直到破坏。
如果连接的承载力只用到1点，即为高强度螺栓摩擦型连接；如果连接的承载力用到4点，即为高强度螺栓承压型连接。
2、高强度螺栓的抗拉性能高强度螺栓在承受外拉力前，螺杆中已有很高的预拉力P，板层之间则有压力C，而P与C维持平衡（图3.6.1a）。
当对螺栓施加外拉力N t，则栓杆在板层之间的压力未完全消失前被拉长，此时螺杆中拉力增量为ΔP，同时把压紧的板件拉松，使压力C减少ΔC（图3.6.1b）。
计算表明，当加于螺杆上的外拉力N t为预拉力P的80%时，螺杆内的拉力增加很少，因此可认为此时螺杆的预拉力基本不变。
同时由实验得知，当外加拉力大于螺杆的预拉力时，卸荷后螺杆中的预拉力会变小，即发生松弛现象。
但当外加拉力小于螺杆预拉力的80%时，即无松弛现象发生。
也就是说，被连接板件接触面间仍能保持一定的压紧力，可以假定整个板面始终处于紧密接触状态。
但上述取值没有考虑杠杆作用而引起的撬力影响。
实际上这种杠杆作用存在于所有螺栓的抗拉连接中。
研究表明，当外拉力N t≤0.5P时，不出现撬力，如图3.6.2所示，撬力Q大约在N t达到0.5P时开始出现，起初增加缓慢，以后逐渐加快，到临近破坏时因螺栓开始屈服而又有所下降。
由于撬力Q的存在，外拉力的极限值由N u下降到N'u。
因此，如果在设计中不计算撬力Q，应使N≤0.5P；或者增大T形连接件翼缘板的刚度。
分析表明，当翼缘板的厚度t1不小于2倍螺栓直径时，螺栓中可完全不产生撬力。
实际上很难满足这一条件，可采用图3.5.7所示的加劲肋代替。
螺栓连接的构造汇总
2、
普通螺栓群轴心受拉
对螺栓群轴心受拉情况，由于 垂直于连接板的助板刚度很大， 通常假定各个螺栓平均受拉， 则连接所需的螺栓数为：
3、
普通螺栓群弯距受拉
剪力V通过承托板传递 按弹性设计法，弯矩作 用下，离中和轴越远的 螺栓所受拉力越大，而 压力则由部分受压的端 板承受，设中和轴至端 板受压边缘的距离为c
§7-6 普通螺栓连接的工作性能和计算
按受力情况分：
螺栓只承受剪力
螺栓只承受拉力 螺栓承受拉力和剪力共同作用
一、 普通螺栓的抗剪连接
1、
抗剪连接的工作性能
单个螺栓抗剪性能：
摩擦传力的弹性阶段：0－1段，普通 螺栓可略去不计 滑移阶段：1－2段 栓杆直接传力的弹性阶段：2－3段 弹塑性阶段：3－4段
§7-5 螺栓连接的构造
一、 螺栓的排列
简单、统一、整齐而紧凑 并列和错列两种形式：
并列－比较简单整齐，连接板尺寸 小，但对构件截面削弱较大 错列－可以减小螺栓孔对截面的削 弱，但螺栓孔排列不如并列紧凑， 连接板尺寸较大
螺栓的排列要求：
受力要求：
垂直于受力方向：螺孔中距和边距限制 顺力作用方向：端距限制——防止孔端钢板剪断，≥2d0 ；
小偏心受拉：
轴心拉力N由各螺栓均匀承受 弯矩M则引起以螺栓群形心O为中和轴的三角形内力分布 （上部螺栓受拉，下部螺栓受压） 叠加后，所有螺栓均承受拉力作用 计算公式如下（yi均自O点算起）：
式（3.48b）为 公式使用条件
大偏心受拉：
偏心距e较大，即e＞ρ＝∑yi/(ny1) 端板底部将出现受压区 近似取中和轴位于最下排螺栓o‘处（偏安全） 按弯距平衡，计算公式如下（e’和yi均自O’点算起）：
螺钉连接文档
螺钉连接概述螺钉连接是一种常用的机械连接方式，通过螺纹副将两个或多个零件牢固地连接在一起。
螺钉连接广泛应用于机械设备、汽车工业、建筑工程等领域，具有简单、可靠、易于拆卸和维修等优点。
螺纹副螺钉连接的基本组成部分是螺纹副，包括螺钉和螺母。
螺纹副通常由外螺纹的螺钉和内螺纹的螺母组成，它们的结构使得螺纹副具有自锁功能。
螺纹的类型常见的螺纹类型有牙型螺纹和直径螺纹。
牙型螺纹由三个主要部分组成：螺纹轴线、螺纹牙和螺纹沟。
直径螺纹的牙型与牙型螺纹相似，但只有一个螺根和一个螺母，通常用于较小和较大直径的连接。
螺纹的参数螺纹的参数包括螺距、螺纹径向、螺纹外径、螺纹内径等。
螺距是单位长度内的螺纹牙数，螺纹外径是螺纹轴线上两个连续螺纹牙的最大直径，螺纹内径是螺纹轴线上两个连续螺纹间的最小直径。
螺钉连接的优点螺钉连接具有以下几个优点：1.简单：螺钉连接的原理简单，操作方便，可以手动拆卸和安装。
2.可靠：螺纹副在装配过程中产生压力，使零件之间紧密连接，具有很强的抗震动和抗拉剪能力。
3.易于维修：由于螺钉连接的可拆性，当需要维修或更换零件时，只需拧下螺母即可，方便快捷。
4.可重复使用：螺钉连接可以多次拆卸和安装，不影响连接性能，节约成本。
螺钉连接的注意事项在使用螺钉连接时，需要注意以下几个要点：1.选择合适的螺纹尺寸：螺钉和螺母的螺纹尺寸需要匹配，以确保连接的牢固性和密封性。
2.正确使用扭力扳手：在紧固螺钉时，应使用扭力扳手按照规定的扭力进行紧固，过紧或过松都会影响连接效果。
3.使用适当的螺纹润滑剂：在安装螺纹副时，使用适当的螺纹润滑剂可以减少摩擦，有助于安装和拆卸。
4.定期检查和维护：螺钉连接需要定期检查并进行维护，确保螺纹副的性能和连接可靠性。
结论螺钉连接是一种简单、可靠、易于拆卸和维修的机械连接方式。
它在许多领域都有广泛的应用，如机械设备，汽车工业和建筑工程。
在使用螺钉连接时，需要根据实际情况选择合适的螺纹尺寸，正确使用扭力扳手，使用适当的螺纹润滑剂，并定期检查和维护连接。
普通螺栓的连接
3、受剪连接的工作性能
• 螺栓连接试件作抗剪试验，可得出试件上a、
b两点之间的相对位移δ与作用力N的关系曲 线。该曲线给出了试件由零载一直加载至连 接破坏的全过程，经历了以下四个阶段：
（1）摩擦传力的弹性阶段 在施加荷载 之初，荷载较小，荷载靠构件间接触面的摩 擦力传递，螺栓杆与孔壁之间的间隙保持不 变，连接工作处于弹性阶段，在N-δ图上呈 现出0，1斜直线段。但由于板件间摩擦力的 大小取决于拧紧螺帽时在螺杆中的初始拉力， 一般说来，普通螺栓的初拉力很小，故此阶 段很短。
（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。
（4）沿杆轴方向受拉的螺栓连接中的端板（法兰 板），应适当加强其刚度（如加设加劲肋），以减少 撬力对螺栓抗拉承载力的不利影响。
二、受力性能与计算
（2）滑移阶段 当荷载增大，连接中的剪力达到构件 间摩擦力的最大值，板件间产生相对滑移，其最大 滑移量为螺栓杆与孔壁之间的间隙，直至螺栓与孔 壁接触，相应于N-δ曲线上的1，2水平段。
（3）栓杆传力的弹性阶段 荷载继续增加，连接所承 受的外力主要靠栓杆与孔壁接触传递。栓杆除主要 受剪力外，还有弯矩和轴向拉力，而孔壁则受到挤 压。由于栓杆的伸长受到螺帽的约束，增大了板件 间的压紧力，使板件间的摩擦力也随之增大，所以 N-δ曲线呈上升状态。达到“3”点时，曲线开始明显 弯曲，表明螺栓或连接板达到弹性极限，此阶段结 束。
（1）受力要求：在受力方向螺栓的端距过小时，钢 材有剪断或撕裂的可能。各排螺栓距和线距太小时， 构件有沿折线或直线破坏的可能。对受压构件，当 沿作用方向螺栓距过大时，被连板间易发生鼓曲和 张口现象。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
ftb＝0.8f 一般来说，只要翼缘板厚度
t≥20mm，且螺栓距离b不要过大， 该简化处理是可靠的。若翼缘板太 薄，可采用加劲肋加强翼缘
❖ 2、 普通螺栓群轴心受拉
对螺栓群轴心受拉情况，由于 垂直于连接板的助板刚度很大， 通常假定各个螺栓平均受拉， 则连接所需的螺栓数为：
（上部螺栓受拉，下部螺栓受压） 叠加后，所有螺栓均承受拉力作用 计算公式如下（yi均自O点算起）：
式（3.48b）为 公式使用条件
大偏心受拉：
偏心距e较大，即e＞ρ＝∑yi/(ny1) 端板底部将出现受压区 近似取中和轴位于最下排螺栓o‘处（偏安全） 按弯距平衡，计算公式如下（e’和yi均自O’点算起）：
螺栓有效直径：螺栓抗拉计算采用的直径既不是净直径
dn，也不是全直径与净直径的平均值dm而是有效直径de以 及由有效直径计算的有效面积Ae
连接件刚度对螺栓抗拉承载力的影响：若与螺栓
直接相连的翼缘板的刚度不是很大，由于翼缘的弯曲， 使螺栓受到撬力的附加作用，杆力增加到：Nt=N+Q
撬力的大小与翼缘板厚度、螺杆直 径、螺栓位置、连接总厚度等因素 有关，准确求值非常困难
§7-6 普通螺栓连接的工作性能和计算
按受力情况分：
➢ 螺栓只承受剪力 ➢ 螺栓只承受拉力 ➢ 螺栓承受拉力和剪力共同作用
一、 普通螺栓的抗剪连接
❖ 1、 抗剪连接的工作性能
➢ 单个螺栓抗剪性能：
摩擦传力的弹性阶段：0－1段，普通 螺栓可略去不计
滑移阶段：1－2段 栓杆直接传力的弹性阶段：2－3段 弹塑性阶段：3－4段
❖ 3、 普通螺栓群弯距受拉
➢ 剪力V通过承托板传递 ➢ 按弹性设计法，弯矩作
用下，离中和轴越远的 螺栓所受拉力越大，而 压力则由部分受压的端 板承受，设中和轴至端 板受压边缘的距离为c
➢ 近似地取中和轴位于最下排螺栓O处（偏安全），即 认为连接变形为绕O处水平轴转动，螺栓拉力与O点 算起的纵坐标y成正：
则：
普通螺栓群偏心受剪
剪力F的作用线至螺栓群中心线的距离为e，故螺栓群 同时受到轴心力F和扭矩T=F•e的联合作用
在轴心力作用下可认为每个螺栓平均受力，即：
在扭距T＝F∙e作用下有如下假定：
➢ 连接板件为绝对刚性，螺栓为弹性体 ➢ 连接板件绕螺栓群形心旋转，各螺栓所受剪力大小
与该螺栓至形心距离ri成正比，其方向与连线将N1T分解为水平分力N1Tx和垂直分力N1Ty：
➢ 受力最大螺栓1所受的合力N1计算式： ➢ 当y1≥3x1时，可取xi＝0简化得：
二、 普通螺栓的抗拉连接
❖ 1、单个普通螺栓的抗拉承载力
➢ 抗拉螺栓连接破坏形式为螺栓杆被拉断
➢ 单个抗拉螺栓的承载力设计值：
❖ 2、单个普通螺栓的抗剪承载力
➢ 普通螺栓受剪承载力主要由栓杆受剪和孔壁承压两 种破坏模式控制，分别计算，取其小值进行设计
单个螺栓抗剪承载力设计值
式中: nv——受剪面数目 d ——螺杆直径 fvb ——螺杆直径
单个螺栓承压承载力设计值
式中: ∑t——在同一受力方向的承压构件 的较小总厚度
fcb ——螺杆承压强度设计值
➢ C级螺栓只宜用于沿其杆轴方向受拉，或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的受剪连接； 在重要的连接或受反复动力荷载作用的不得采用C级螺栓
➢ 型钢构件的拼接采用高强度螺栓连接时，应采用钢板作为拼 接件
➢ 在高强度螺栓连接范围内，构件接触面的处理方法应在施工 图中说明
➢ 沿杆轴方向受拉的螺栓连接中的端板（法兰板），应适当加 强其刚度（如加设加劲肋），以减少撬力对螺栓抗拉承载力 的不利影响
构造要求：防止板翘曲后浸入潮气而腐蚀，限制螺孔中矩
最大值；
施工要求：为便于拧紧螺栓，留适当间距（不同的工具有
不同要求）最小中距为3d0；
螺栓或铆钉的最大、最小容许长度
二、 螺栓连接的构造
➢ 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
➢ 对直接承受动力荷载的普通螺栓连接应采用防止螺帽松动的 有效措施
三、普通螺栓受剪力和拉力的 联合作用
➢ 承受剪力V和偏心拉力N（即轴心拉力N和弯距M＝N∙e） 联合作用
➢普通螺栓受剪力和拉力作用两种可能 破坏形式：
螺栓杆受剪受拉破坏； 孔壁承压破坏； ➢剪力和拉力无量纲化相关关系曲线得
➢ 抗剪螺栓的破坏形式：
螺栓杆被剪断 板件被挤坏（孔壁承压破坏） 板件被拉断 板件冲剪破坏 螺栓杆弯剪破坏 螺栓双剪破坏
➢ 螺栓杆弯剪和双剪两种破坏形式不常见，计算不考 虑，一般靠构造满足；
➢ 板件被拉断破坏形式属于构件的强度计算；
➢ 板件被冲剪破坏形式由螺栓端距≥2d0来保证；
➢ 抗剪螺栓连接计算只考虑螺栓杆被剪断和孔壁承压 破坏两种破坏形式；
设计时要求受力最大的最外排螺栓1的拉力不超过 单个螺栓的抗拉承载力设计值：
❖ 4、 普通螺栓群偏心受拉
➢ 相当于承受轴心拉力N和弯知M=N•e的联合作用 ➢ 按弹性设计法，根据偏心距的大小可能出现小偏心受拉
和大偏心受拉两种情况
小偏心受拉：
轴心拉力N由各螺栓均匀承受 弯矩M则引起以螺栓群形心O为中和轴的三角形内力分布
❖ 3、普通螺栓群抗剪连接计算
普通螺栓群轴心受剪
在长度方向各螺栓受力不均匀，两端受力大，中 间受力小
➢ 连接长度l1≤15d0时，连接工作进入弹塑性阶段后，内力 发生重分布，螺栓群中各螺栓受力逐渐接近，可认为轴心 力N由每个螺栓平均分担，即螺栓数n为：
➢ 连接长度l1>15d0时，连接工作进入弹塑性阶段后，各螺杆 所受内力仍不易均匀，应将承载力设计值乘以折减系数：
§7-5 螺栓连接的构造
一、 螺栓的排列
➢ 简单、统一、整齐而紧凑
➢ 并列和错列两种形式：
并列－比较简单整齐，连接板尺寸 小，但对构件截面削弱较大
错列－可以减小螺栓孔对截面的削 弱，但螺栓孔排列不如并列紧凑， 连接板尺寸较大
➢螺栓的排列要求：
受力要求：
垂直于受力方向：螺孔中距和边距限制 顺力作用方向：端距限制——防止孔端钢板剪断，≥2d0 ；