连接螺栓的数目计算

钢板的单面连接，如下图，按等强度原则计算。钢板承受轴心拉力，钢材的钢号为Q235，采用10.9S级的M20螺栓连接，孔径d。=21.5mm;连接处钢板的接触面采用喷砂处理，求连接螺栓的数目。

受拉钢板的单面拼接（单位：mm）

解：设拼接板的截面与被拼接板的截面相同，则拼接板的受拉承载力为N= A n f c =(450-4*21.5)*20*205*10-3 =1492.4KN

A n：连接板的截面有效面积（mm2）

f c：连接板Q235钢材的强度设计值，205N/mm2

(1)一般情况：

一个摩擦型高强度螺栓的受剪承载力设计值为：

N b v = 0.9n fμp=0.9*1*0.45*155=63KN

0.9：抗力分项系数γR的倒数，即取γR=1/0.9=1.111

n f ：传力摩擦面数目，单剪时n f =1；双减时n f =2

μ：摩擦面抗滑移系数，高强度螺栓摩擦面抗滑移系数的大小与连接处构件接触面的处理方法和构件的钢号有关。试验表明，此系数值有随连接构件接触面间的压紧力减小而降低的现象，故与物理学中的摩擦系数有区别。

我国规范推荐采用的接触面处理方法有：喷砂、喷砂后涂无机富锌漆、喷砂后生赤锈和钢丝刷消除浮锈或对干净轧制表面不作处理等，各种处理方法相应的μ值详见表3.6.3和3.6.4。

由于冷弯薄壁型钢构件板壁较薄，其抗滑移系数均较普通钢结构的有所降低。

钢材表面经喷砂除锈后，表面看来光滑平整，实际上金属表面尚存在着微观的凹凸不平，高强度螺栓连接在很高的压紧力作用下，被连接构件表面相互啮合，钢材强度和硬度愈高，要使这种啮合的面产生滑移的力就愈大，因此，μ值与钢种有关。

试验证明，摩擦面涂红丹后μ＜0.15，即使经处理后仍然很低，故严禁在摩擦面上涂刷红丹。另外，连接在潮湿或淋雨条件下拼装，也会

降低μ值，故应采取有效措施保证连接处表面的干燥。

P: 一个高强度螺栓的设计预拉力值

高强度螺栓的预拉力设计值P由下式计算得到：

式（3.6.2）中的系数考虑了以下几个因素：

①拧紧螺帽时螺栓同时受到由预拉力引起的拉应力和由螺纹力矩引起的扭转剪应力作用。折算应力为：

根据试验分析，系数在职1.15~1.25之间，取平均值为1.2。式（3.6.2）中分母的1.2既为考虑拧紧螺栓时扭矩对螺杆的不利影响系数。

②为了弥补施工时高强度螺栓预拉力的松驰损失，在确定施工控制预拉力时，考虑了预拉力设计值的1/0.9的超张拉，故式（3.6.2）右端分子应考虑超张拉系数0.9。

③考虑螺栓材质的不定性系数0.9；再考虑用fu而不是用fy作为标准值的系数0.9。

各种规格高强度螺栓预拉力的取值见表3.6.1和3.6.2。

因为是单面拼接，接头每一边所需的高强度螺栓数目为：

n= 1.1*N/ N b v =1.1*1490/63=26个

螺栓按4排布置，每排7个螺栓，合计为28个螺栓，布置情况如题目下图示。按照规定，螺栓孔的最小中心距S=3d。=3*21.5=64.5mm，沿板长方向，孔中心距取80mm

(2)接头超长：

拼接接头每一边的连接长度l1=6*80=480mm,然而，15d。

=15*21.5=320mm，l1＞15 d。，因此，高强度螺栓的承载力设计值应乘以折减系数η

η=1.1-480/（150 d。）=1.1-480/（150*21.5）=0.95

故接头每一边的螺栓数目应不少于

n= 1.1*N/（η*N b v ）=1.1*1490/（0.95*63）=27.4个

接头每一边布置的螺栓数位28个，足够。