普通螺栓和高强度螺栓计算
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
高强度螺栓的基本介绍与计算
螺栓群受剪
2）螺栓群在轴心力和剪力作用下的抗剪计算：
如下图，并列及错列配置的高强度螺栓，可假定在各内力方 向均匀分担剪力： 并列配置时: 错列配置时: 若m为偶数，则有：
若m为奇数，则有：
上式中，m为螺栓的列数，n为一列的螺栓数，NN为由轴心N产生的各螺栓 分配的剪力，NV为剪力V产生的各螺栓分配的剪力。
高强螺栓连接处施工扳手的可操作空间。
最小尺寸（mm）
扳手类型 手动定矩扳手 扭剪型电动扳手 大六角电动扳手
a 45 65
60
b 140+c 530+c
500+c
（扳手的类型参考《钢结构制作安装手册》第四篇第四章 p485）
高强螺栓的孔距及边距应符合下表要求。
注：1.d0为高强度螺栓连接板的孔径，对槽孔为短向尺寸； t为外层较薄板件的厚度； 2.钢板边缘与同时发生构件（如角钢、槽钢）相连的高强度螺栓的 最大间距，可按中间排的数值采用。
公称直径 直径 标准 允许 圓孔 偏差 圓度 直径 孔 大圓孔 型 允许偏差 圓度 短向 长度 长向 槽孔 允许 偏差 短向 长向 M12 M16 13.5 17.5 +0.43 +0.43 0 0 1.0 16 20 +0.43 +0.43 0 0 1.0 13.5 17.5 22 30 +0.43 +0.43 0 0 +0.84 +0.84 0 0 M20 M22 M24 22 24 26 +0.52 +0.52 +0.52 0 0 0 1.5 24 28 30 +0.52 +0.52 +0.52 0 0 0 1.5 22 24 26 37 40 45 +0.52 +0.52 +0.52 0 0 0 +1.00 +1.00 +1.00 0 0 0 M27 M30 30 33 +0.84 +0.84 0 0 35 38 +0.84 +0.84 0 0 30 33 50 55 +0.84 +0.84 0 0 +1.00 +1.00 0 0
高强螺栓与普通螺栓区别
二、普通螺栓与高强螺栓区别
• 从使用上看： 建筑结构的主构件的螺栓连接，一般均采 用高强螺栓连接。普通螺栓可重复使用， 高强螺栓不可重复使用。高强螺栓一般用 于永久连接。
高Hale Waihona Puke 螺栓与高强螺栓的区别• 连接形式
1、高强度螺栓摩 擦型 2、高强螺栓承压 型连接
择
或0.2∽0.3d（P为螺距）
计算出的螺栓长度还要按螺栓长度系列选择接 近的标准长度，这个长度称为螺栓的公称长度。
钢结 螺栓的公称长度l可按下式计算：
构中
l≥δ1+δ2+h+m+a
螺栓 δ1δ2－被连接件的厚度（已知条件）
长度 h－平垫圈厚度（根据标记查表）
的计
m－螺母高度（根据标记查表）
算选
择
算选
接零件紧固起来。垫圈的作用是防止拧紧螺
择
母时损伤被连接零件的表面，同时使螺母的
压力均匀的分布到零件表面上。
螺栓的公称长度l可按下式计算：
钢结
l≥δ1+δ2+h+m+a
构中 δ1δ2－被连接件的厚度（已知条件）
螺栓 h－平垫圈厚度（根据标记查表）
长度
m－螺母高度（根据标记查表）
的计
算选 a－螺栓末端超出螺母的高度，一般可取a=2P
二、普通螺栓与高强螺栓区别
• 从受力特点来看： 高强度螺栓施加预拉力和靠摩擦力传递外力。普通螺栓连 接靠栓杆抗剪和孔壁承压来传递剪力，拧紧螺帽时产生预 拉力很小，其影响可以忽略不计，而高强螺栓除了其材料 强度很高之外，还给螺栓施加很大预拉力，使连接构件间 产生挤压力，从而使垂直于螺杆方向有很大摩擦力，而且 预拉力、抗滑移系数和钢材种类都直接影响高强螺栓的承 载力。
高强度螺栓紧固与普通螺栓有什么区别
高强度螺栓紧固与普通螺栓有什么区别？紧固方法有哪些？高强度螺栓是钢结构施工中最普遍常见的施工内容，所有钢结构工程师都会觉得熟悉得不能再熟悉了。
然而事实可能并非如此，今天我们从最基本的概念的入手，带你重新认识高强度螺栓，可能会颠覆你最基本的认识。
什么是高强度螺栓高强度螺栓（High-Strength Friction Grip Bolt），英文直译为：高强度摩擦预紧螺栓，英文简称：HSFG。
可见，我们中文施工中所说的高强度螺栓是高强度摩擦预紧螺栓的简称。
在日常沟通中，仅仅是简略了“摩擦（Friction）”“预紧（Grip）”两个词，却造成了许多工程技术人员对高强度螺栓基本定义的理解，产生了误区。
误区一：材料等级超过8.8级的螺栓，就是“高强度螺栓”？高强度螺栓和普通螺栓的核心区别并不在于使用材料的强度，而是受力的形式。
本质是是否施加预紧力，并利用静摩擦力抗剪。
实际上在英标规范，美标规范中提到的高强度螺栓（HSFG BOLT）只有8.8级和10.9级两种（BS EN 14399 / ASTM-A325&ASTM-490），而普通螺栓却有包含有4.6，5.6，8.8，10.9，12.9等（BS 3692 11款表2）；由此可见，材料强度高低并不是区别高强度螺栓与普通螺栓的关键。
误区二：高强度螺栓的承载能力高于普通螺栓，是为“高强”？由单个螺栓的计算可知，高强度螺栓抗拉和抗剪的设计强度均低于普通螺栓。
其高强实质是：正常工作时，节点不允许发生任何相对滑移，即：弹塑性变形小，节点刚度大。
可见：在给定设计节点荷载的情况下，用高强度螺栓设计的节点并不一定能节省螺栓使用数量，但是其变形小，刚度大，安全储备高。
适合用主梁，等要求节点刚度较大的位置，符合“强节点，弱杆件”的基本抗震设计原理。
高强度螺栓之强，并非在于其本身的承载能力设计值，而是表现于其设计节点的刚度大，安全性能高，抗破坏的能力强。
高强度螺栓规格国内常用的高强度螺栓分为 ASTM 及 JIS 规格。
高强度螺栓与普通螺栓的区别
高强度螺栓与普通螺栓的区别是什么？螺栓性能等级的含义钢结构连接用螺栓性能等级分3.6、4.6、4.8、5.6、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9等10余个等级，其中8.8级及以上螺栓材质为低碳合金钢或中碳钢并经热处理（淬火、回火），通称为高强度螺栓，其余通称为普通螺栓。
螺栓性能等级标号有两部分数字组成，分别表示螺栓材料的公称抗拉强度值和屈强比值。
例如，性能等级4.6级的螺栓，其含义是：1、螺栓材质公称抗拉强度达400MPa级；2、螺栓材质的屈强比值为0.6；3、螺栓材质的公称屈服强度达400×0.6=240MPa级性能等级10.9级高强度螺栓，其材料经过热处理后，能达到：1、螺栓材质公称抗拉强度达1000MPa级；2、螺栓材质的屈强比值为0.9；3、螺栓材质的公称屈服强度达1000×0.9=900MPa级螺栓性能等级的含义是国际通用的标准，相同性能等级的螺栓，不管其材料和产地的区别，其性能是相同的，设计上只选用性能等级即可。
强度等级所谓8.8级和10.9级是指螺栓的抗剪切应力等级为8.8GPa和10.9Gpa8.8 公称抗拉强度800N/MM2 公称屈服强度640N/MM2一般的螺栓是用"X.Y"表示强度的，X*100=此螺栓的抗拉强度，X*100*（Y/10）=此螺栓的屈服强度（因为按标识规定：屈服强度/抗拉强度=Y/10）===============如4.8级则此螺栓的抗拉强度为：400MPa屈服强度为：400*8/10=320MPa=================另：不锈钢螺栓通常标为A4-70，A2-70的样子，意义另有解释度量当今世界上长度计量单位主要有两种，一种为公制，计量单位为米（m）、厘米（cm）、毫米（mm）等，在欧州、我国及日本等东南亚地区使用较多，另一种为英制，计量单位主要为英寸（inch），相当于我国旧制的市寸，在美国、英国等欧美国家使用较多。
高强螺栓扭矩值计算公式
高强螺栓扭矩值计算公式在工程施工中，高强螺栓扭矩值的计算是非常重要的，它直接影响着螺栓连接的牢固程度和安全性。
高强螺栓是一种特殊材质制成的螺栓，通常用于对连接部位有较高要求的工程，如桥梁、建筑结构等。
在使用高强螺栓时，需要根据实际情况计算正确的扭矩值，以确保连接的可靠性。
高强螺栓扭矩值计算公式高强螺栓扭矩值的计算公式一般遵循以下原则：1.摩擦法：根据螺纹间的摩擦力来计算扭矩值。
2.预紧力法：根据连接件的预紧力和螺纹的摩擦力来计算扭矩值。
3.拉伸法：在螺栓上施加拉伸力达到设计的预紧力来计算扭矩值。
高强螺栓扭矩值的计算公式如下：$$ T = K \\times F \\times D $$式中：•T为高强螺栓的扭矩值，单位为牛顿·米（N·m）。
•K为螺栓的摩擦系数，根据材质和工况确定。
•F为连接件的预紧力，单位为牛顿（N）。
•D为螺栓的公称直径，单位为米（m）。
通常情况下，摩擦系数K的取值范围在0.1~0.2之间，具体数值需要根据实际情况进行调整。
预紧力F的确定可以通过拉伸法或其他测量手段来获取。
公称直径D可以通过测量螺栓直径来确定。
示例假设某工程需要连接一对高强螺栓，其预紧力为1000N，公称直径为0.01m，摩擦系数为0.15。
根据上述公式计算扭矩值：$$ T = 0.15 \\times 1000 \\times 0.01 = 1.5 N·m $$因此，连接这对高强螺栓所需的扭矩值为1.5N·m。
在工程实践中，正确计算高强螺栓的扭矩值是确保连接安全可靠的重要步骤。
工程人员在施工过程中应根据实际情况，合理选择计算公式中的参数，并严格执行扭矩值的要求，以确保工程的质量和安全。
高强度螺栓与普通螺栓的区别
高强度螺栓与普通螺栓得区别高强度螺栓(Ｈigh－Sｔrength FricｔioｎGrip Boｌt),英文直译为:高强度摩擦预紧螺栓,英文简称：HＳFＧ。
可见，我们中文施工中所说得高强度螺栓就是高强度摩擦预紧螺栓得简称。
在日常沟通中，仅仅就是简略了“摩擦(Friction）”“预紧（Grip）"两个词，却造成了许多工程技术人员对高强度螺栓基本定义得理解，产生了误区。
误区一:材料等级超过8、８级得螺栓,就就是“高强度螺栓"?高强度螺栓与普通螺栓得核心区别并不在于使用材料得强度，而就是受力得形式。
本质就是就是否施加预紧力,并利用静摩擦力抗剪。
(1）*（１）＊：在有些钢结构得书中确实有提出,高强度螺栓就是指强度超过8、８级得螺栓.对于这种观点，首先英美标准就是不支持得，没有针对某种特定强度等级来界定“强”与“弱".其次，也并不符合我们工作中提及得“高强度螺栓”。
实际上在英标规范,美标规范中提到得高强度螺栓（HSFG ＢＯLT）只有8、8级与1０、9级两种(BS ＥN １４３99 ／ASTＭ—Ａ325＆ＡSTM—4９０)，而普通螺栓却有包含有4、6,5、6，8、８,1０、９，12、9等（ＢＳ3692 11款表2）；由此可见，材料强度高低并不就是区别高强度螺栓与普通螺栓得关键。
按照ＧB5００17,计算单个普通螺栓（B类)8、８级与高强度螺栓８、8级抗拉及抗剪强度。
通过计算我们可以瞧到,相同等级得情况下，普通螺栓得抗拉强度与抗剪强度得设计值都要高于高强度螺栓.（2)*那么高强度螺栓，“强”在哪里?为回答这一个问题,必须从两种螺栓得设计工作状态入手，研究其弹塑性变形得规律,并理解到设计破坏时得极限状态。
普通螺栓与高强度螺栓工作状态下应力应变曲线普通螺栓:螺杆本身发生超过设计允许得塑性变形，螺杆被剪坏.普通螺栓连接,开始承受剪力前连接板间就会发生相对滑移，继而螺栓杆与连接板接触,发生弹塑性形变，承受剪力。
常用螺栓扭矩表及螺栓拉力计算
注1：该螺栓扭矩表是德国工业标准，此表中扭矩为螺栓达到屈服极限的70%时所测定注2：建议锁紧力矩值为：表中数值×(70-80)%一个8.8级M20螺栓的最大承受拉力有多大? (2011-05-28 18:41:24)转载▼标签： 杂谈一、螺栓的分类普通螺栓一般为4.4级、4.8级、5.6级和8.8级。
高强螺栓一般为8.8级和10.9级，其中10.9级居多。
二、高强度螺栓的概念根据高强度螺栓的性能等级分为：8.8级和10.9级。
其中8.8级仅有大六角型高强度螺栓，在标示方法上，性能等级小数点前的数字代表材料公称抗拉强度σb的1%，小数点后的数字代表材料的屈服强度σs与公称抗拉强度之比的10倍。
M20螺栓8.8性能等级公称抗拉强度σb=800MPa，最小抗拉强度σb=830MPa。
公称屈服强度σs=640 ，最小屈服强度σs=660。
（另外一种解释：小数点前数字表示热处理后的抗拉强度；小数点后的数字表示屈强比即屈服强普通螺栓一般为4.4级、4.8级、5.6级和8.8级。
高强螺栓一般为8.8级和10.9级，其中10.9级居多。
二、高强度螺栓的概念根据高强度螺栓的性能等级分为：8.8级和10.9级。
其中8.8级仅有大六角型高强度螺栓，在标示方法上，性能等级小数点前的数字代表材料公称抗拉强度σb的1%，小数点后的数字代表材料的屈服强度σs与公称抗拉强度之比的10倍。
M20螺栓8.8性能等级公称抗拉强度σb=800MPa，最小抗拉强度σb=830MPa。
公称屈服强度σs=640 ，最小屈服强度σs=660。
（另外一种解释：小数点前数字表示热处理后的抗拉强度；小数点后的数字表示屈强比即屈服强度实测值与极限抗拉强度实测值之比。
8.8级的意思就是螺栓杆的抗拉强度不小于800MPa，屈强比为0.8；10.9级的意思就是螺栓杆的抗拉强度不小于1000MPa，屈强比为0.9。
）抗拉强度也叫强度极限指材料在拉断前承受最大应力值，当钢材屈服到一定程度后，由于内部晶粒重新排列，其抵抗变形能力又重新提高，此时变形虽然发展很快，但却只能随着应力的提高而提高，直至应力达最大值。
高强度螺栓级别分类
高强度螺栓级别分类长度=连接板层总厚+紧固长度加长值+螺母公称厚度+垫圈个数*垫圈厚度+3*螺纹螺距高强螺栓就是高强度的螺栓,属于一种标准件.高强螺栓主要应用在钢结构工程上,用来连接钢结构钢板的连接点.高强螺栓分为扭剪型高强螺栓和大六角高强螺栓,大六角高强螺栓属于普通螺丝的高强度级,而扭剪型高强螺栓则是大六角高强螺栓的改进型,为了更好施工.高强螺栓的施工必须先初紧后终紧,初紧高强螺栓需用冲击型电动扳手或扭矩可调电动扳手;而终紧高强螺栓有严格的要求,终紧扭剪型高强螺栓必须用扭剪型电动扳手,终紧扭矩型高强螺栓必须用扭矩型电动扳手. 大六角强螺栓由一个螺栓，一个螺母，两个垫圈组成。
扭剪型高强螺栓由一个螺栓，一个螺母，一个垫圈组成等级。
碳钢:公制螺栓机械性能等级可分为:3.6、4.6、4.8、5.6、5.8、6.8、8.8、9.8、 10.9、12.9共10个性能等级。
不锈钢分为 60,70,80( 奥氏体);50,70,80,110(马氏体);45,60(铁氏体)三类。
高强度螺栓连接具有安装简便、迅速、能装能拆和承压高、受力性能好、安全可靠等优点。
它的特点是: (1)改善结构受力情况。
采用摩擦型高强度螺栓连接所受的力靠钢板表面的磨擦力传递，传递力的面积大、应力集中现象得到改善，提高了构件的疲劳强度。
(2)螺栓用量少。
高强度螺栓承载能力大、一个直径d,22 mm的40硼钢高强度螺栓的承载能力为:而一个23 mm直径的普通铆钉的抗剪强度为:可见高强度螺栓的承载能力比铆钉高约18,、在受力相同的情况下，高强度螺栓的数量相对比铆钉数量少。
因此节点拼接板的几何尺寸就小，可以节省钢材。
(3)加快施工进度。
高强度螺栓施工简便，对于一个不熟悉高强度螺栓施工的工人，只要经过简单的培训，就可以上岗操作。
(4)在钢结构运输过程中不易松动，且在使用中减少维护工作量。
如果发生松动即可个别更换，不影响其周围螺栓的连接。
(5)施工劳动条件好，而且栓孔可在工厂一次成型，省去二次扩孔的工序。
普通螺栓和高强度螺栓计算
普通螺栓和高强度螺栓计算螺栓是机械工程中常用的紧固件，分为普通螺栓和高强度螺栓。
本文将分别介绍普通螺栓和高强度螺栓的计算方法及应用。
一、普通螺栓的计算与应用普通螺栓是一种由螺杆和螺母组成的紧固件。
在结构设计中，普通螺栓主要用于连接板材、钢构件和混凝土等部件。
普通螺栓的特点是具有一定的强度、刚度和可拆卸性。
1.螺栓的强度计算普通螺栓的强度计算主要考虑以下几个方面：剪切强度、拉伸强度和附加强度。
（1）剪切强度：螺栓受到的剪切力通过螺栓的剪切面传递，其强度计算公式为：Shear strength = Φ A s F v /γ m2其中，Φ是调整系数，一般取0.85；As是剪切面积；Fv是剪切强度；γm2是部分安全系数。
（2）拉伸强度：螺栓受到的拉力通过螺栓的拉伸面传递，其强度计算公式为：Tensile strength = Φ A s F u /γ m1其中，Fu是螺栓的抗拉强度。
（3）附加强度：螺栓可能受到的附加载荷，如振动载荷、冲击载荷等，通过附加强度考虑，一般采用安全余量法。
2.螺栓的刚度计算螺栓连接的刚度对于结构体的整体刚度具有重要影响。
在螺栓的刚度计算中，主要考虑螺栓的弹性变形。
螺栓的刚度计算公式为：k=(ks+kb)/n其中，n是螺栓剪切面的个数，ks是螺栓剪切刚度，kb是螺母的刚度。
3.螺栓的应用普通螺栓广泛应用于建筑、机械工程等领域。
在建筑中，普通螺栓常用于连接钢构件和混凝土构件。
在机械工程中，普通螺栓常用于连接各种机械部件，如轴承、传动装置等。
二、高强度螺栓的计算与应用高强度螺栓是一种具有更高强度和抗疲劳性能的紧固件，通常用于对紧固连接有更高要求的地方，如大型机械设备、桥梁等。
1.螺栓的强度计算与普通螺栓不同，高强度螺栓的强度计算需要考虑预紧力的影响。
（1）剪切强度：高强度螺栓的剪切强度计算与普通螺栓相似，但需要将预紧力考虑在内。
（2）拉伸强度：高强度螺栓的拉伸强度也需要考虑预紧力，其计算公式为：Tensile strength = (A s F pk)/(γ m1 + γ m2)其中，F pk是螺栓的预紧力。
普通螺栓和高强螺栓、扭剪型高强螺栓详细介绍
高强螺栓主要应用在钢结构工程上,用来连接钢结构钢板的连接点.高强螺栓的一个非常重要的特点就是限单次使用，一般用于永久连接，严禁重复使用！xx螺栓分类：按受力状态分为：摩擦型和承压型；按施工工艺分为：扭剪型xx螺栓和大六角xx螺栓。
大六角高强螺栓属于普通螺丝的高强度级,而扭剪型高强螺栓则是大六角高强螺栓的改进型,为了更好施工.高强螺栓的施工必须先初紧后终紧,初紧高强螺栓需用冲击型电动扳手或扭矩可调电动扳手;而终紧高强螺栓有严格的要求,终紧扭剪型高强螺栓必须用扭剪型电动扳手,终紧扭矩型高强螺栓必须用扭矩型电动扳手.大六角强螺栓由一个螺栓，一个螺母，两个垫圈组成。
扭剪型高强螺栓由一个螺栓，一个螺母，一个垫圈组成。
用高强度钢制造的,或者需要施以较大预紧力的螺栓,皆可称为高强度螺栓.高强度螺栓多用于桥梁、钢轨、高压及超高压设备的连接.这种螺栓的断裂多为脆性断裂.应用于超高压设备上的高强度螺栓,为了保证容器的密封,需要施以较大的预应力.关于高强度螺栓的几个概念1.按规定螺栓的性能等级在8.8级以上者,称为高强度螺栓.现国家标准只罗列到M39,对于大尺寸规格,特别是长度大于%10~15倍的高强度螺栓,国内生产尚属短线.普通螺栓和高强螺栓区别:高强度螺栓就是可承受的载荷比同规格的普通螺栓要大。
普通螺栓的材料是Q235（即A3）制造的。
高强度螺栓的材料35＃钢或其它优质材料，制成后进行热处理，提高了强度。
两者的区别是材料强度的不同。
从原材料看：高强度螺栓采用高强度材料制造。
高强螺栓的螺杆、螺帽和垫圈都由高强钢材制作，常用45号钢、40硼钢、20锰钛硼钢、35CrMoA等。
普通螺栓常用Q235（相当于过去的A3）钢制造。
从强度等级上看：xx螺栓，使用日益广泛。
常用8.8s和10.9s两个强度等级，其中10.9级居多。
普通螺栓强度等级要低，一般为4.4级、4.8级、5.6级和8.8级。
从受力特点来看：高强度螺栓施加预拉力和靠摩擦力传递外力。
最新-螺栓群受拉力、弯矩、剪力共同作用
（2）高强度螺栓承压型连接
与普通螺栓计算类似，需满足vb NNtbt 1
1
N
Nb N c
v 1.2
M
b
b
b
Nv 、Nc 、Nt —
一个承压型高强螺栓的
抗剪、承压、抗拉承载力设
计值；
Nv、Nt— 最危险螺栓受到的剪力、
拉力，即：
N N M y1 ;
n
V
Nb vi
0.9nf
(P
1.25Nti )
1
n
即： V 0.9nf (nP 1.25Nti)
1
式中， Nti ≤ 0 时，取 Nti =0
V 1 N M
同时, 对于螺栓的抗拉，需满足：
N t1
N n
M y1
y
2 i
N
b t
0.8P
计算中，只考虑螺栓拉力对抗剪承载力的不利影响，未考虑 受压区板层间压力增加的有利作用，故按该式计算的结果是略 偏 安全的；同时，计及了螺栓拉力不同对抗剪强度的影响， 因此更 为经济合理。
3、螺栓群受拉力、弯矩、剪力共同作用
（1）高强度螺栓摩擦型连接
各螺栓承担的拉力：
Nti
N n
M
yi yi2
拉力、剪力共同作用下，单个螺栓 抗剪承载力：
Nb vi
0.9nf
(P
1.25Nti )
单个螺栓抗剪承载力随拉力的增加而 Nv 减小。
V 1 N M
Nt
Nv
Nt
因此对于螺栓群的抗剪，需满足：
t n
yi2
Nv
V n
注意： 在弯矩 M 作用下，中和轴位于螺栓群形心 O 处。因此偏心受
钢结构的螺栓连接
钢结构的螺栓连接螺栓连接分普通螺栓连接和高强度螺栓连接两大类。
（1）普通螺栓连接普通螺栓分为A 、B 、C 三级。
A 级与B 级为精制螺栓，C 级为粗制螺栓。
A 、B 级精制螺栓表面光滑，尺寸准确，对成孔质量要求高，制作和安装复杂，价格较高，已很少在钢结构中采用。
A 、B 级精制螺栓的区别仅是螺栓杆长度不同。
C 级螺栓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。
（2） 高强度螺栓连接高强度螺栓连接有摩擦型连接和承压型连接两种类型。
摩擦型连接：只依靠被连接板件间强大的摩擦力传力，以摩擦力被克服作为连接承载力的极限状态。
为了提高摩擦力，对被连接件的接触面应进行处理。
承压型连接：允许接触面发生相对滑移，以栓杆被剪坏或被承压破坏作为连接承载力的极限状态。
高强度螺栓性能等级包括级和两种。
摩擦型连接的螺栓孔径比螺栓公称直径d 大，承压型连接的螺栓孔径比螺栓公称直径d 大。
承压型连接的承载力比摩擦型连接高，可节约螺栓。
但剪切变形大，故不得用于承受动力荷载的结构中。
一、螺栓连接排列的构造要求图1 钢板的螺栓（铆钉）排列根据受力、构造和施工要求，规范规定了连接板件上螺栓和铆钉的最大和最小容许距离，除应满足此最大最小距离外，尚应充分考虑拧紧螺栓时的净空要求。
二、普通螺栓连接的工作性能和计算1．普通螺栓的抗剪连接 （1） 抗剪连接的工作性能图2 螺栓抗剪连接的破环形式螺栓抗剪连接达到极限承载力时，可能的破坏形式有四种形式： ①当栓杆直径较小时，栓杆可能先被剪断；②当栓杆直径较大时，板件较薄时，板件可能先被挤坏，由于栓杆和板件的挤压是相对的，故也可把这种破坏叫做螺栓承压破坏；③板件截面可能因螺栓孔削弱截面太多而被拉断； ④端距太小，端距范围内的板件有可能被栓杆冲剪破坏。
第③种破坏形式属于构件的强度计算；第④种破坏形式由螺栓端距≥2d 0来保证。
因此，抗剪螺栓连接的计算只考虑第①、②种破破形式。
螺栓强度等级计算及意义
螺栓有螺纹，M24螺栓横截面面积不是24直径的圆面积，而是353平方毫米，称之为有效面积. 普通螺栓C级（4.6和4.8级）抗拉强度是170N/平方毫米。 那么承载力就是：170x353＝60010N. 换算一下，1吨相当于1000KG，相当于10000N，那么M24螺栓也就是可以承受约6吨的拉力。 螺栓有效面积可以从五金手册或钢结构手册查，强度指标可以从相关钢结构手册或规范查。当然这些也可以从网上查.
具体计算截面积见规范GBT_16823.1-1997 M36螺栓的有效截面积为817平方毫米
如果是8.8级螺栓 公称抗拉强度800MPa，最大断裂拉力=800*817 N = 653600 N 折合重量65.36吨 公称屈服强度640MPa，最大屈服拉力=640*817 N = 522880 N 折合重量52.288吨 如果是10.9级螺栓 公称抗拉强度1000MPa，最大断裂拉力=1000*817 N 折合重量 81.7吨 公称屈服强度900MPa,最大屈服拉力=900*817 N 折合重量 73.53吨 如果是12.9级螺栓 公称抗拉强度1200MPa，最大断裂拉力=1200*817 N 折合重量98.04吨 公称屈服强度1080MPa，最大屈服拉力=1080*817 N 折合重量88.236吨 直径12mm,16mm,即大径为12和16的螺栓, 相同大径的螺纹,根据螺纹的牙距不一样,它的抗剪力也不一样. 材料抗剪力T=t*A式中:t为抗剪强度,由材料和热处理和表面其状态决定;A为受剪面积; 设材料取45钢,8.8级螺栓,按屈服强度为640,则抗剪强度为640*0.7=448MPa M12 M12X1.5 M12X1.25 M12X1 的最小截面积分别84.4 84.6 88.7 94.99 M12 M12X1.5 M12X1.25 M12X1 的抗剪力分别为:37811N,37900N,39737N,42555N; M16 的抗剪力=156.8X448=70246N M16X1.5的抗剪力=168X448=75264N M16X1 的抗剪力=181.1X448=81132N 相同大径的螺纹,根据螺纹的牙距不一样,它的抗剪力也不一样. 材料抗剪力T=t*A 式中:t为抗剪强度,由材料和热处理和表面其状态决定; A为受剪面积; 材料取45钢,8.8级螺栓,按屈服强度为640,则抗剪强度为640*0.7=448MPa M6X1 的最小截面积5.316 K# V) ?/ ]- @ 抗剪力=5.31X448=2378N
普通螺栓和高强度螺栓计算
xi2
n
yi2
y1 r1
T y1
n
xi2
n
yi2
i 1
i 1
i 1
i 1
N1Ty
T r1
n
xi2
n
yi2
x1 r1
T x1
n
xi2
n
yi2
i 1
i 1
i 1
i 1
螺栓1的强度验算公式为:
摩擦型连接：
N12Tx
N1Ty N1F
2
N
b v
承压型连接：
N12Tx
N1Ty N1F
2
N
b min
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。
‘1’号螺栓在M作用下所受拉力最大
1
M
2 3
4
刨平顶紧 承托(板)
N1
M
N2 N3 N4
y3 y2 y1
中和轴
N1 N2 N3 Nn
y1
y2
y3
yn
受压区
M N1 y1 N 2 y2 N n yn
（a）大六角头螺栓 （b）扭剪型螺栓
一、高强度螺栓的预拉力
1、高强度螺栓预拉力的建立方法 A、转角法
初拧—用普通扳手拧至不动，使板件贴紧密； 终拧—初拧基础上用长扳手或电动扳手再拧过一定的 角度，一般为120o-240o完成终拧。
预拉力的建立简单、有效，但要防止欠拧、 漏拧和超拧；
B、扭矩法
初拧—用力矩扳手拧至终拧力矩的30%~50%，使 板件贴紧密；
考虑材料的不均匀性的折减系数0.9； 为防止施工时超张拉导致螺杆破坏的折减系数0.9 考虑拧紧螺帽时，螺栓杆上产生的剪力对抗拉 强度的降低除以系数1.2。 附加安全系数0.9。
高强度螺栓与普通螺栓的区别
高强度螺栓与普通螺栓得区别高强度螺栓(Hiｇh－Ｓtrength Ｆricｔion Grip Bolt),英文直译为:高强度摩擦预紧螺栓,英文简称:ＨSFG。
可见,我们中文施工中所说得高强度螺栓就是高强度摩擦预紧螺栓得简称。
在日常沟通中,仅仅就是简略了“摩擦(Frｉction)”“预紧(Grｉp)"两个词,却造成了许多工程技术人员对高强度螺栓基本定义得理解,产生了误区。
误区一:材料等级超过8、8级得螺栓,就就是“高强度螺栓”？高强度螺栓与普通螺栓得核心区别并不在于使用材料得强度,而就是受力得形式。
本质就是就是否施加预紧力,并利用静摩擦力抗剪。
(1)*(１)＊:在有些钢结构得书中确实有提出,高强度螺栓就是指强度超过8、8级得螺栓、对于这种观点,首先英美标准就是不支持得,没有针对某种特定强度等级来界定“强"与“弱"。
其次,也并不符合我们工作中提及得“高强度螺栓”、实际上在英标规范,美标规范中提到得高强度螺栓(HSFG ＢOＬT)只有８、8级与10、9级两种(BS ＥN 1４3９9 / ASTM－A325＆AＳTM-4９０),而普通螺栓却有包含有4、６,5。
6,8。
8,10。
9,12、9等(BS ３6９2 １1款表2);由此可见,材料强度高低并不就是区别高强度螺栓与普通螺栓得关键。
二、正确理解“高强”,强在何处按照ＧＢ50017,计算单个普通螺栓(Ｂ类)8.8级与高强度螺栓8、8级抗拉及抗剪强度。
ﻫ通过计算我们可以瞧到,相同等级得情况下,普通螺栓得抗拉强度与抗剪强度得设计值都要高于高强度螺栓。
(2)＊(２)*:为便于对比,此处不考虑复杂螺栓群得受力情况。
那么高强度螺栓,“强”在哪里?为回答这一个问题,必须从两种螺栓得设计工作状态入手,研究其弹塑性变形得规律,并理解到设计破坏时得极限状态、普通螺栓与高强度螺栓工作状态下应力应变曲线普通螺栓:螺杆本身发生超过设计允许得塑性变形,螺杆被剪坏。
螺栓设计计算公式
尽管当Nt≤P时，栓杆的预拉力变化不大，但由 于μ随Nt的增大而减小，且随Nt的增大板件间的挤 压力减小，故连接的抗剪能力下降。规范规定在V 和N共同作用下应满足下式：
Nt N
b t
Nv N
b v
1
( 3 75)
N t、N v 外力作用下每个螺栓承 担的拉力和剪力设计值 ； N tb、N vb 单个高强度螺栓的抗拉 和抗剪承载力设计值。
2
2
N vb
b N min
(3 80)
( 3 81)
2 1Tx
三、高强度螺栓群的抗拉计算
1、轴心力作用 假定各螺栓均匀受力，故所 需螺栓数：
N M
N n b Nt
2、弯矩作用下
由于高强度螺栓的抗拉承载力一般总小于其预拉 力P，故在弯矩作用下，连接板件接触面始终处于紧 密接触状态，弹性性能较好，可认为是一个整体,所 以假定连接的中和轴与螺栓群形心轴重合，最外侧螺 栓受力最大。
y
F T
r1
1 N1Tx N1T
x
T
N1Ty
剪力F作用下每个螺栓受力：
N 1F
F n
扭矩T作用下：
N 1Tx T r1
2 2 x y i i i 1 i 1 n n
y1 r1 x1 r1
T y1
2 2 x y i i i 1 i 1 n n
B、承压型高强度螺栓的单栓抗拉承载力，因其破 坏准则为螺栓杆被拉断，故计算方法与普通螺栓 相同，即：
N tb Ae f tb
d e2
4
f tb
3 74
式中：Ae--螺栓杆的有效截面面积； de--螺栓杆的有效直径； ftb—高强度螺栓的抗拉强度设计值。
一个8.8级M20螺栓的最大承受拉力计算方法
一、螺栓的分类普通螺栓一般为4.4级、4.8级、5.6级和8.8级。
高强螺栓一般为8.8级和10.9级，其中10.9级居多。
二、高强度螺栓的概念根据高强度螺栓的性能等级分为：8.8级和10.9级。
其中8.8级仅有大六角型高强度螺栓，在标示方法上，性能等级小数点前的数字代表材料公称抗拉强度σb的1%，小数点后的数字代表材料的屈服强度σs与公称抗拉强度之比的10倍。
M20螺栓8.8性能等级公称抗拉强度σb=800MPa，最小抗拉强度σb=830MPa。
公称屈服强度σs=640 ，最小屈服强度σs=660。
（另外一种解释：小数点前数字表示热处理后的抗拉强度；小数点后的数字表示屈强比即屈服强度实测值与极限抗拉强度实测值之比。
8.8级的意思就是螺栓杆的抗拉强度不小于800MPa，屈强比为0.8；10.9级的意思就是螺栓杆的抗拉强度不小于1000MPa，屈强比为0.9。
）抗拉强度也叫强度极限指材料在拉断前承受最大应力值，当钢材屈服到一定程度后，由于内部晶粒重新排列，其抵抗变形能力又重新提高，此时变形虽然发展很快，但却只能随着应力的提高而提高，直至应力达最大值。
此后，钢材抵抗变形的能力明显降低，并在最薄弱处发生较大的塑性变形，此处试件截面迅速缩小，出现颈缩现象，直至断裂破坏。
三、计算方法钢材受拉断裂前的最大应力值称为强度极限或抗拉强度。
F=σs*A，其中F为拉力（许用载荷），σs为材料抗拉强度，A为有效面积，有效面积为螺栓有效长度上直径最小处的横截面积。
M20的有效直径为Φ17，M20的有效横截面积为227mm^2 。
8.8级M20最小抗拉强度σb=830MPaF=830*227=188410N=188.41KN所以M20螺栓8.8性能等级最小抗拉力为188.41KN。
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N1Tx
T r1
n
yi2
y1 r1
T y1
n
yi2
i 1
i 1
N12Tx
N2 1F 编辑课件
Nmb in
18
（三）普通螺栓抗拉连接
1、破坏形式 栓杆被拉断
2、单个普通螺栓的抗拉承载力设计值
N
b t
Ae
f
b t
de2
4
ftb
3）板件被拉断 编辑课件
以上三种破坏形式通过 强度计算避免。
7
N
N
这
4）板件端部被剪坏(拉豁)
两
种
端矩不应小于2dO
破
坏
N/2
构
N
造
N/2
解
决
5）栓杆弯曲破坏
栓杆长度不编辑应课件大于5d
8
3、抗剪螺栓的单栓承载力设计值
抗剪承载力：
Nvb
nv
d
4
2
fvb
nv—剪切面数目；d—螺栓杆直径； fvb—螺栓抗剪强度设计值；
T r1
n
xi2
n
yi2
y1 r1
T y1
n
xi2
n
yi2
i 1
i 1
i 1
i 1
N1Ty
T r1
n
xi2
n
yi2
x1 r1T x1n源自xi2nyi2
i 1
i 1
i 1
i 1
编辑课件
y1 r1
N1Tx N1T
x N1Ty
T
17
螺栓1的强度验算公式为:
N12Tx N1Ty N1F 2 Nmbin
r1
r2
r3
rn
y1 r1
N1Tx N1T
x N1Ty
T
N 2T
N1T r1
r2；N 3T
N1T r1
r3； NnT
N1T r1
rn
T N1T r1
r12 r22 rn2
N1T r1
n
ri2
i 1
编辑课件
16
N1T
T r1
n
ri2
T r1
n
xi2
n
yi2
i 1
i 1
i 1
N1Tx
式中：Ae--螺栓的有效截面面积； de--螺栓的有效直径； ftb--螺栓的抗拉强度设计值。
编辑课件
19
公式的两点说明：
（1）螺栓的有效截面面积
因栓杆上的螺纹为斜方向的，所以公式取的是 有效直径de而不是净直径dn，现行国家标准取：
b1 拼接板宽度；
t1 拼接板厚编度辑课。件
14
2）普通螺栓群偏心力作用下抗剪计算
eF F
F
1 N1F
y1 r1
N1Tx N1T
x N1Ty
T
T
★ F作用下
N1F
F n
★T作用下：2个假定
T作用下‘1’号螺栓所受剪力最大
编辑课件
15
T N1T r1 N2T r2 NnT rn
N1T N2T N3T NnT
13
拼接板强度验算:
2 2’
t1t
N
N
c4 c1
0.5N f
b1
b
An
对于2 2截面：An
b1 m d 0
c3 c2
t1;
2 2’
对于2’2’截面：An 2c4 m 1
c12
c
2 2
m
d
0
t
1
;
式中：f 钢材强度设计值；d0 螺栓孔直径； m 危险截面上的螺栓数；
沿对角线方向
——
顺内力方向
中心至构件 垂直
剪切或手工气割边
边缘距离 内力 轧制边、 自动气 高强度螺栓
方向 割或锯割边 其它螺栓
4d0 或8t
2d0 1.5d0 1.5d0 1.2d0
编辑课件
4
三、 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
F
N
A 只受剪力
B 只受拉力
编辑课件
C 剪力和拉 力共同作用 5
3）施工要求
为了便于扳手拧紧编辑螺课件母，螺栓中距应不小于3do3。
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
（取两者的较小值）
外排(垂直内力或顺内力方向)
8d0 或12t
中
垂直内力方向
16d0 或24t
中心间距 间 顺内力方向
构件受压力
12d0 或18t
3d0
排
构件受拉力
16d0 或24t
（二）普通螺栓抗剪连接 1.工作性能 N
NN
N/2 N/2 a
N
b
2 1
O
1)摩擦传力的弹性阶段(0~1段)
N/2
2)滑移阶段(1~2段)
N/2 a
3)栓杆传力的弹性阶段(2~3段)
4)破坏阶段(3~编4辑段课件)
4 3
δ
N
b
6
2.破坏形式
N/2
N
N/2
1）螺栓杆被剪坏
N
N
2）孔壁的挤压破坏
N
N
10
4、普通螺栓群抗剪连接计算 1）普通螺栓群轴心力作用下抗剪计算
N
当l1≤15d0(d0为孔径)时 ，假定N由各螺栓均匀承 担。
n N Nb
min
编辑课件
N/2 N/2 l1
平均值 螺栓的内力分布
11
板件的净截面验算：
A、螺栓采用并列排列时
主板： N f
An,1
12
N
b1
12
t1t
N
b
An,1 b n1 d0 t; f 钢材强度设计值;d0 螺栓孔直径
1
二、螺栓的排列
端距 中距
边距 中距 边距
A 并列
B 错列
螺栓的排列应满足：➢受力要求
➢构造要求
➢施工要求
编辑课件
2
1）受力要求
任意方向的中距、边距和端距不能过小，以防止 钢板截面过度削弱而承载力不足；
对于受压构件，中距不能太大，以防止连接板 件发生鼓曲。
2）构造要求 螺栓的边距和中距不宜太大，以免板件间贴合 不密，潮气侵入腐蚀钢材。
t1t
N
N
c4 c1
主板： N f
b
An
c3 c2
对于1 1截面：An b m d0 t; 1 1’
对于1’1’截面：An 2c4 m 1 c12 c22 m d0 t;
式中：f 钢材强度设计值； d0 螺栓孔直径；
m 危险截面上的螺栓数；
b 主板宽度；
t 主板厚度编辑。课件
承压承载力：Ncb d t fcb
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；
单栓抗剪承载力：Nmbin min Nvb，Ncb
编辑课件
9
剪切面数目nv
N
N/2
N
N
N/2
单剪nv： 1
N/3 N/3 N/3
双剪nv： 2
N/2 N/2
编四 辑课件 剪nv： 4
n1 1 1截面上的螺栓数；b 主板宽度；t 主板厚度。
拼接板： 0.5N f
An,2
An,2 b1 n2 d0 t1; f 钢材强度设计值;d0 螺栓孔直径；
b1 拼接板宽度；n2 2 2截面上的螺栓数；t1 拼接板厚度。
编辑课件
12
B、螺栓采用错列排列时:
1 1’
4.6 普通螺栓连接的构造和计算
一、普通螺栓的种类
A、B级--精制螺栓
Ⅰ类孔，孔径(do)比栓杆直径(d)大0.3～0.5mm。 C级--粗制螺栓
Ⅱ类孔，孔径(do)比栓杆直径(d)大1.5～3mm。 M16、M20、M24
性能等级为4.6或4.8级；
4表示fu≥400N/mm2,
0.6或0.8表编辑示课件 fy /fu=0.6或0.8；