高强螺栓连接等强连接计算
【钢结构课程】3.8高强螺栓的受力性能和连接计算
【钢结构课程】3.8高强螺栓的受力性能和连接计算第三章钢结构的连接3.8 高强螺栓的受力性能和连接计算3.8.1 高强度螺栓连接的特点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施加１）通过拧紧螺帽施加预拉力，螺帽的紧固方法有如下几种：A、转角法施工方法：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120度~180度完成终拧。
特点：预拉力的建立简单、有效，但要防止欠拧、漏拧和超拧；B、扭矩法施工方法：初拧—用力矩扳手拧至终拧力矩的30%~50%，使板件贴紧密；终拧—初拧基础上，按100%设计终拧力矩拧紧。
特点：简单、易实施，但得到的预拉力误差较大。
C、扭断螺栓杆尾部法（扭剪型高强度螺栓）施工方法：初拧—拧至终拧力矩的60%~80%；终拧—初拧基础上，以扭断螺栓杆尾部为准。
特点：施工简单、技术要求低易实施、质量易保证等２）高强度螺栓的施工要求由于高强度螺栓的承载力很大程度上取决于螺栓杆的预拉力，因此施工要求较严格：ａ）终拧力矩偏差不应大于±10%；ｂ）如发现欠、漏和超拧螺栓应更换；ｃ）拧固顺序先主后次，且当天安装，当天终拧完。
３）高强度螺栓的施拧顺序高强度螺栓在初拧、复拧和终拧时，连接处的螺栓应按一定顺序施拧，确定施拧顺序的原则为由螺栓群中央顺序向外拧紧，和从接头刚度大的部位向约束小的方向拧紧。
几种常见接头螺栓施拧顺序应符合下列规定：a）一般接头应从接头中心顺序向两端进行(图a)；b）箱形接头应按A、C、B、D的顺序进行(图b)；c）工字梁接头栓群应按①～⑥顺序进行(图c)；如工字型梁为：上翼缘→下翼缘→腹板。
d）工字形柱对接螺栓紧固顺序为先翼缘后腹板；两个或多个接头栓群的拧紧顺序应先主要构件接头，后次要构件接头。
梁的等强拼接节点计算(3)
等强度设计法计算梁的拼接接点设计型号H450x300x10x20工字钢梁高h=450mm工字钢腹板厚t w=10mm f=310f V=工字钢上翼缘宽b1=300mm工字钢上翼缘厚t f1=20mm f=295f V=工字钢下翼缘宽b2=300mm工字钢下翼缘厚t f2=20mm f=295f V=工字钢腹板高度h w=410mm截面面积A0b=16100mm2中和轴位置h1=225mm h2=225惯性矩I0x b=612534166.7mm4截面抵抗矩W0x1b=2722374.074mm3W0x2b=2722374腹板连接板的高度h wm=340mm初定螺栓型号:M22(腹板)P=180KN孔径23.5M22(翼缘) P=180KN孔径23.5接触面处理方法:μ=0.4传力摩擦面个数:n=22.拼接连接计算1) 梁单侧翼缘和腹杆的净截面面积估算和相应的连接螺栓数目估算:a=5100mm2净截面面积估算:Anf1A nf2a=5100mm2A nw a=3485mm2连接螺栓估算:采用n fb1a=10.4479166712n fb2a=10.4479166712n wb a= 4.3562542)翼缘外侧拼接连接板的厚度t11=13mm22(-22x450x840)t12=13mm22(-22x450x840)翼缘内侧拼接连接的宽度b为:b1=145mm130b2=145mm130翼缘内侧拼接连接板厚度:t21=15.53846154mm25(-25x220x840)t22=15.53846154mm25(-25x220x840)腹板两侧拼接连接板的厚度,t3=7.029411765mm12(-18x190x840)3)梁的截面特性(1)梁上的螺栓孔截面惯性矩:I rR b=94528926.25mm4(2)扣除螺栓孔后的净截面惯性矩:I nx b=518005240.4mm4(3)梁的净截面抵抗矩:W nx b=2302245.513mm3(4)梁单侧翼缘的净截面面积A nF b=4120mm2(5)梁腹板的净截面面积A nw b=1985mm24)梁的拼接连接按等强设计法的设计内力值弯矩M n b=679162426.3N*mm剪力V n b=357300N5)校核在初开始估计的螺栓数目n fb1a=10.96838544<12ok!n fb2a=10.96838544<12ok!n wb= 2.48125<4ok!6)拼接连接板的校核(1)净截面面积的校核单侧翼缘拼接连接板的净截面面积A oF PL=8682>4120ok!腹板拼接连接板的净截面面积A oW PL=7032>1985ok!(2)拼接连接板刚性的校核拼接连接板的毛截面惯性矩I ox PL=1055531767cm4拼接连接板上的螺栓孔截面惯性矩I xR PL=473665984.3cm4拼接连接板扣除螺栓孔后的净截面惯性矩I nx PL=581865782.3cm4拼接连接板的净截面抵抗矩W nx PL=2355731.912>2302246ok!7)按抗震设计要求对拼接连接节点的最大承载力的校核(1)梁的全塑性弯矩M px b=810955000N*mm(2)拼接连接节点的最大承载力的校核对弯矩梁翼缘拼接连接般的净截面抗拉最大承载力的相应最大弯矩M u1=1756321380梁翼缘连接高强度螺栓的抗剪最大承载力的相应最大弯矩M u2=2439028800梁翼缘板的边端截面抗拉最大承载力的相应最大弯矩M u3=2425200000> 1.76E+09翼缘拼接连接板边端截面抗拉最大承载力的相应最大弯矩M u4=5642538000> 1.76E+09M u=1756321380>8.92E+08ok!对剪力梁腹板净截面面积的抗剪最大承载力:V u1=538638.9336梁腹板拼接连接板净截面面积的抗剪最大承载力:V u2=1908165.734>538638.9腹板连接高强度螺栓的抗剪最大承载力V u3=1890720>538638.9V u=538638.9336>87853.46ok!(3)螺栓孔对梁截面的削弱校核梁的毛截面面积A0=16100mm2螺栓孔的削弱面积:A R=2820mm2螺栓孔对梁截面的削弱率μr=18%<25%ok!180 170 170。
BH500×300等强连接计算表格
Vu2 = AnWPL×fu/ 1.732
= 89.6 * 37.5 / 1.732
= 1940.0
梁腹板高强度连接螺栓抗剪最大承载力：
Vu3 = 0.58×nf×n×AebH×fubH = 0.58 * 2 * 20 * = 7310.8
3.03 * 104
Vu = min (
1143.2 ,
1940.0
BH500X300X16X25
1.设计条件：
(除非另有注明，长度单位为厘米，力的单位为千牛，强度单位为千牛/平方厘米）
梁截面 H = 50 B = 30 Tw = 1.6 Tf = 2.5
净截面系数: 0.85
高
强
螺
栓
f=
=
抗
=
=
滑
移
系
梁材
数
质:
Байду номын сангаас
Q235
20.5 fv
12
fu
38
fy
22.5
＝
螺栓: 直径 M22 孔径 2.4 等级 10.9 P= 190
高强螺=栓19的8.受0 剪承载力
为:
198.0
4.2.2.弯矩产生的最大螺栓剪力
37.5 * 1.5
∑r2 = 8 * ( + 2* (
+ 10 * (
15 * 0* 11.25 *
15 +
0
+
11.25 +
7.5 * 7.5 +
0
*
0
* 0+
0
*
3.75 * 3.75 )
0 + 0 *0 0 + 0 *0
普通螺栓和高强度螺栓连接的构件强度计算
An = ( b − n1d0 ) t
2 An 2 = 2e3 + ( n3 − 1) e12 + e2 − n3d 0 t
其中：
b — — 被连接构件的板宽；
n1 、n 2 、 n3 — — 分别是截面Ⅰ－Ⅰ、Ⅱ－Ⅱ、Ⅲ－Ⅲ上
的螺栓数目； d 0 — — 螺栓的孔径； t — — 被连接构件的板厚；
普通螺栓和高强度螺栓连接的构件强度计算
普通螺栓或承压型和受拉型高强度螺栓连接的轴心受拉构件，其连接处的强 度应按下式计算：
σ = N ≤ f An
其中： N — — 作用于构件的轴心拉力； An — — 构件净截面面积，可按下列情况确定： （1） 并列布置时，构件在截面 I-I 处受力最大，其净截面面积 为 An = ( b − n1d0 ) t ; （2） 错列布置时， 构件可能沿截面Ⅱ－Ⅱ或锯齿形截面Ⅲ－Ⅲ破 坏，此时净截面面积取按下列公式计算结果中之较小者：
e1 、 e3 — — 分别为在垂直作用力 N 方向的螺栓边距
和中距；
e2 — — 错列布置的螺栓列距。
图（钢结构节点连接手册 Ｐ３０） 摩擦型高强度螺栓连接的轴心受拉构件，其连接处的强度应按下列公式计算 n N N σ = 1 − 0.5 s ≤ f ；σ = ≤ f n An A
式中： n s — — 所计算截面（最外列螺栓处）上高强度螺栓的数目；
n — — 在节点或拼接处，构件一侧连接的高强度螺栓数目；
An — — 构件的净截面面积；
A — — 构件的毛截面面积。
承压高强螺栓的连接计算
承压型高强螺栓的连接计算
（1） 受剪连接
抗剪：
b v 2v b v )4/(p n f d N ⋅⋅=≤P µv 0.9n 1.3×
抗压：
b c min b c f t d N ⋅Σ⋅=；},{min b c b v b vmin N N N β=
要求：
vmax N ≤b vmin N
其中：
v n ——剪切面数；
d ——螺栓直径；当剪切面在螺纹处时，取螺栓的有效直径； b v f ——螺栓抗剪设计强度；
min t Σ——被连接板中受力一侧的总厚度的较小值； b c f ——螺栓承压设计强度 螺栓的有效直径：t d d e 32413−
=，其中t 是螺距； （2） 螺栓杆轴方向受拉的连接
t N ≤0.8P
（3） 同时承受剪力和杆轴方向拉力的连接
2b t t 2b v v )()(N N N N +≤1 且 v N ≤ 1.2/b c N
其中：t v ,N N ——每个承压型高强螺栓所受剪力和拉力；
b c b t b v ,,N N N ——螺栓的抗剪、抗拉和承压承载力设计值。
（4） 强度折减系数
当受力一边螺栓分布长度0115d l >时，会出现较严重的传力不均匀现 象，故采用强度折减系数对螺栓的承载能力进行折减
011501.1d l −=β 当0160d l >时， 取0.7=β。
这样，设计计算时，对受力最大的
螺栓检验max N ≤{}b c b v ,min N N ⋅β。
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。
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。
第3节 高强度螺栓连接的性能和计算
第六节高强度螺栓连接的性能和计算一、高强度螺栓连接的构造和性能高强度螺栓的形状、连接构造(如构造原则、连接形式、直径选择及螺栓排列要求等)和普通螺栓基本相同。
高强度螺栓的螺杆、螺母和垫圈均采用高强度钢材制成，这些制品再经热处理以进一步提高强度。
目前，我国采用8.8 级和10.9级两种强度性能等级的高强度螺栓。
级别划分的小数点的前的数字8和10分别代表材料以热处理后的最低抗拉强度f U 800n / mm2 (实际为f U 830n / mm2 ) 或1000n / mm2 (实际2 )。
小数部分代表屈强比(屈服强度与最低抗拉强度的比值)。
1040n / mmf y f u f y f u如10.9 级螺栓材料的抗拉强度 f u = 1000n / mm2 ，f y / f u=0.9 ，则f y =0.9f u =900n / mm2 。
推荐采用的钢号：大六角高强度螺栓8.8 级的有45 号和35 号钢。
10.9级的有20MnTiB、40B 和35VB 钢。
扭剪型高强度螺栓只有10.9级，推荐钢号为20MnTiB 钢。
垫圈常用45 号或35 号钢制造，并经过热处理。
高强度螺栓应采用钻成孔。
摩擦型高强度螺栓的孔径比螺栓公称直径d大1.5～2.0mm；承压型高强度螺栓的孔径比d大1.0～1.5mm。
高强度螺栓和普通螺栓连接受力的主要区别是：普通螺栓连接的螺母拧紧的预应力很小，受力后全靠螺杆承压和抗剪来传递剪力。
而高强度螺栓是靠拧紧螺母，对螺杆施加强大而受控制的预拉力，此预拉力将被连接的构件夹紧，这种靠构件夹紧而使接触面间的摩擦阻力来承受连接内力是高强度螺栓连接受力的特点。
高强度螺栓连接按设计和受力要求可分为摩擦型和承压型两种。
高强度螺栓摩擦型连接在承受剪切时，以外剪力达到板件间可能发生的最大摩擦阻力为极限状态；当超过时板件间发生相对滑移，即认为连接已失效而破坏。
高强度螺栓承压型连接在受剪时，则允许摩擦力被克服并发生板件间相对滑移，然后外力可以继续增加，并以此后发生的螺杆剪切或孔壁承压的最终破坏为极限状态。
高强螺栓连接等强连接计算
计算梁的拼接接点设计型号H900x550x20x30工字钢梁高h=900mm工字钢腹板厚t w=20mm f=295f V=工字钢上翼缘b1=550mm宽工字钢上翼缘t f1=30mm f=265f V=厚工字钢下翼缘b2=550mm宽工字钢下翼缘t f2=30mm f=265f V=厚工字钢腹板高h w=840mm度截面面积A0b=49800mm2中和轴位置h1=450mm h2=450惯性矩I0x b=7234740000mm4截面抵抗矩W0x1b=16077200mm3W0x2b=16077200腹板连接板的h wm=680mm高度初定螺栓型号:M24P=190KN孔径26接触面处理方μ=0.45法:传力摩擦面个n=2数:2.拼接连接计算1) 梁单侧翼缘和腹杆的净截面面积估算和相应的连接螺栓数目估算:净截面面积估A nf1a=14025mm2算:A nf2a=14025mm2A nw a=14280mm2连接螺栓估算:采用n fb1a=21.7346491224n fb2a=21.7346491224n wb a=14.1964912316接连接板的厚度t11=18mm22(-22x550x1 000)t12=18mm22(-22x550x1 000)翼缘内侧拼接连接的宽度bb1=265mm260b2=265mm260翼缘内侧拼接连接板厚度:t21=19.86538462mm25(-25x260x1 000)t22=19.86538462mm25(-25x260x1 000)腹板两侧拼接连接板的厚度,t3=13.35294118mm16(-18x190x6 70)3)梁的截面特性(1)梁上的螺栓孔截面惯性矩:I rR b=1321242347mm4(2)扣除螺栓孔后的净截面惯性矩:I nx b=5913497653mm4(3)梁的净截面抵抗矩:W nx b=13141105.9mm3(4)梁单侧翼缘的净截面面积A nF b=13380mm2(5)梁腹板的净截面面积A nw b=12120mm24)梁的拼接连接按等强设计法的设计内力值弯矩M n b=3482393063N*m m剪力V n b=2060400N始估计的螺栓数目n fb1a=23.40789852<24ok!n fb2a=23.40789852<24ok!n wb=12.04912281<16ok!6)拼接连接板的校核(1)净截面面积的校核单侧翼缘拼接连接板的净截面面积A oF PL=20212>13380ok!腹板拼接连接板的净截面面积A oW PL=15104>12120ok!(2)拼接连接板刚性的校核拼接连接板的毛截面惯性矩I ox PL=8141877933cm4拼接连接板上的螺栓孔截面惯性矩I xR PL=1937869232cm4拼接连接板扣除螺栓孔后的净截面惯性矩I nx PL=6204008701cm4拼接连接板的净截面抵抗矩W nx PL=13144086.23>13141106ok!7)按抗震设计要求对拼接连接节点的最大承载力的校核(1)梁的全塑性弯矩M px b=4122207500N*m m(2)拼接连接节点的最大承载力的校核对弯矩梁翼缘拼接连接般的净截面抗拉最大承载力的相应最大弯矩M u1=8235652080梁翼缘连接高强度螺栓的抗剪最大承载力的相应最大弯矩M u2=9869558400梁翼缘板的边端截面抗拉最大承载力的相应最大弯矩M u3=14720400000>8.24E+09翼缘拼接连接板边端截面抗拉最大承载力的相应最大弯矩M u4=22931676000>8.24E+09M u=8235652080> 4.53E+09ok!对剪力梁腹板净截面面积的抗剪最大承载力:V u1=3288818.073梁腹板拼接连接板净截面面积的抗剪最大承载力:V u2=4098540.279>3288818腹板连接高强度螺栓的抗剪最大承载力V u3=7562880>3288818V u=3288818.073>446572.5ok!(3)螺栓孔对梁截面的削弱校核梁的毛截面面A0=49800mm2积螺栓孔的削弱面积:A R=10400mm2螺栓孔对梁截面的削弱率μr=21%<25%ok!170 155 155。
高强螺栓计算方法.
V=60KN,选用10.9级M20摩擦型高强螺栓，钢材选用 Q235钢，接触面采用喷砂处理。验算此连接强度
75
75
e=300
• 例题3-13
解：（1）计算单 个摩擦型高强螺栓 的承载能力：
N
b V
0.9n f
μ
P
＝0.9 0.45155
＝60.75KN
70 70
（2）计算单个螺栓在外力作用下承受的最大荷载
3.7 高强度螺栓连接的计算
高强螺栓是高强螺栓和配套螺母、 垫圈的合称，强度等级10.9h和8.8级。
特点：予拉力很大，依直径等级不同，可达80～ 355kN。
分类： 摩擦型——连接件间的剪力完全靠摩擦力传递。 以剪力等于摩喷砂， 使=0.3～0.55。 连接板间摩擦力
（3）扭掉螺栓尾部梅花卡法
二、摩擦型高强螺栓的计算
1、单个高强螺栓抗剪承载力设计值
NVb=0.9nfP
NVb——单个高强螺栓抗剪承载力设计值 P——予拉力 ——抗滑移（摩擦）系数，见表3-4 nf——传力摩擦面数 0.9——螺栓受力非均匀系数
抗剪承载力由摩擦力确定。
摩擦面抗滑移系数值
表3-4
连接处接触面 处理方法
构件的钢号
3号钢
16锰钢或 15锰钒钢或 16锰桥钢 15锰钒桥钢
喷砂
0.45
0.55
0.55
喷砂后涂无机富锌漆
0.35
0.40
0.40
喷砂后生赤绣
0.45
0.55
0.55
用钢丝刷清除浮锈或未
经处理的干净轧制表面
0.30
0.35
0.35
2、摩擦型高强螺栓群的抗剪计算
分析方法和计算公式与普通螺栓同。
高强螺栓计算
高强螺栓长度计算高强螺栓连接必须严格控制螺栓的长度。
扭剪型高强螺栓的长度为螺头下支承面至螺尾切口处的长度；对高强大六角头螺栓应该再加一个垫圈的厚度，见图"（图中!* 为板层的厚度；! 为螺栓长度）。
高强螺栓长度一般计算式如下：L=L＇＇＋△L其中△L=M＋NS＋3P式中L—高强螺栓的长度；L＇＇—连接板层总厚度；△L—附加长度，即紧固长度加长值；M—高强螺母公称厚度；N—垫圈个数，扭剪型高强螺栓为1，高强大六角头螺栓为2S—高强度垫圈公称厚度P—螺纹的螺距。
高强螺栓的紧固长度加长值=螺栓长度-板层厚度。
一般按连接板厚加表L的加长值，并取5mm的整倍数。
高强螺栓紧固长度加长值高强度螺栓施工前，应按出厂批复验高强度螺栓连接副的扭矩系数，每批复验8套，8套扭矩系数的平均值应在0.110～0.150范围之内，其标准偏差应小于或等于0.010。
其扭矩系数复检方法按GB50205《钢结构工程施工质量验收规范》规定进行。
试验后应在较短的时间内进行高强度螺栓的安装。
高强度螺栓的施工扭矩按下式计算确定：Tc=1.05k·Pc·dTc—施工扭矩(N·m)；k—高强度螺栓连接副的扭矩系数的平均值；Pc—高强度螺栓施工预拉力(kN)，见表1；d—高强度螺栓螺杆直径(mm)；表1 高强度螺栓施工预拉力Pc (kN)螺栓性能等螺栓公称直径级M12 M16 M20 (M22) M24 M27 M308.8S 45 75 120 150 170 225 275 10.9S 60 110 170 210 250 320 390高强度螺栓施工前所用的扭矩扳手，在使用前必须校正，其扭矩误差不得大于±5% ，合格后方准使用。
校正用的扭矩扳手，其扭矩误差不得大于±3% 。
高强螺栓长度计算规格图。
高强度螺栓连接计算
高强度螺栓连接计算
二、摩擦型高强螺栓的计算
1、单个高强螺栓抗剪承载力设计值
NVb=0.9nfP
NVb——单个高强螺栓抗剪承载力设计值 P——予拉力 ——抗滑移（摩擦）系数，见表3-4 nf——传力摩擦面数 0.9——螺栓受力非均匀系数
抗剪承载力由摩擦力确定。
高强度螺栓连接计算
+ + N+
N
++ +
++ +
++ +
N
N
孔前传力分析
N′
N′
A
N (10.5n1) Nf
An
n An
高强度螺栓连接计算
受剪连接计算 一个螺栓抗剪承载力
连NV 接b 所0需.9螺nf栓μ数P 净截n面 强NN度Vb ：考虑50％孔前传力
σ＝ N,＝1（ 0.5n1） Nf
An
n An
高强度螺栓连接计算
已知外力P、螺栓数、
1
螺栓类别、直径、钢
材类型，验算螺栓强
度。
o
外力P=768kN
对螺栓形心有一偏
P=768kN
心距e=15cm，形成 剪力、拉力、弯矩
图3-7高6 强度螺栓连接计算
三种状态。
[解]
（1）计算作用在螺栓群形心处的力素
N
剪力：V=Psin60°=768×0.866=665kN o 60o N M
构件得静截面强度为：
＝1 － （ 0.5n1)N(10.54) 120 130
nA N
12(304 02)2 16
29 .8N 4/m2m f31 N /0 m2m
高强螺栓计算
!!
! " "" !# # ! , /,/ *3’3’./ "/4*)
故抗滑移系数为 /4*) 。 三、 高强螺栓紧固轴力 通过试验测定高强螺栓的紧固扭矩值， 然后按下式计算导入螺栓中的紧固力：
$*& !5! $0 %& 式中 !5—紧固轴力 —— （01&6 —加于螺母上的紧固扭矩值 —— （01 ・ $0 77&6 —— % —扭矩系数； —— （77 ） 。 &—螺栓公称直径 常温下高强螺栓的紧固轴力应符合 表 ’
规定。 表!
螺栓公称直径
$5!/4/-)’9& $)& ’9!’:"’ $-& —— 剪 型 高 强 螺 栓 的 初 拧 扭 矩 $5—扭 （1 ・ ； 7） —高强螺栓施工预拉力 —— （01&； ’9 —— 强 螺 栓 公 称 直 径 （77 ） ， 即高 &—高
强螺栓螺纹直径； —— （01&； ’—高强螺栓设计预拉力 —— "’—预拉力损失值，一般取设计预 拉力的 ,/;。
例 " ： 钢 柱 腹 板 采 用 8’/ 高 强 螺 栓 连 接 ， 通 过 试 验 测 得 其 紧 固 扭 矩 为 *./ 01 ， 试
$9!% ’9 & $<& ’9!’:"’ $.& —— 角头螺栓的终拧扭矩 $9—高强大六 ・ $01 77&； —— 扭矩系数平 % —高强螺栓连接副的
’*
螺栓公称 直径
高强螺栓紧固长度加长值
扭剪型高强螺栓 高强大六角头螺栓 （’’） （’’）
!"# !$% !$$ !$&
$( 以上 )% 以上 )( 以上 &% 以上
掌握高强螺栓连接的计算方法
螺栓连接的强度校核
校核步骤
首先计算出实际载荷，然后与螺栓的 承载能力进行比较，判断是否满足强 度要求。
注意事项
考虑实际工况中的载荷分布、温度变 化和材料蠕变等因素对强度校核的影 响。
Hale Waihona Puke 04高强螺栓的预紧力计算
预紧力的概念和作用
预紧力
在螺栓连接中，通过预先拉伸螺栓使被连接件紧密接触并产 生一定的夹紧力。
板尺寸等。
螺栓的选择和确定
01
螺栓类型选择
根据载荷特性和使用环境，选择 适合的高强螺栓类型，如摩擦型 或承压型。
02
螺栓材料选择
03
螺栓规格选择
根据载荷大小和使用要求，选择 合适的螺栓材料，如不锈钢或合 金钢。
根据设计载荷和预紧力要求，选 择合适的螺栓规格，包括直径、 长度等。
螺栓连接的计算和分析
案例二：高层建筑结构连接
总结词
高层建筑结构连接需要高强螺栓连接计 算方法以确保结构的整体稳定性和安全 性。
VS
详细描述
在高层建筑结构连接中，高强螺栓连接计 算方法用于确定螺栓的承载能力、连接刚 度和稳定性。需要考虑的因素包括建筑高 度、风载荷、地震载荷以及材料特性等。
案例三：重型机械装备连接
总结词
承压型高强螺栓
依靠螺栓杆的剪切力和孔壁的支撑力传递外力，承载 能力相对较低。
特殊用途高强螺栓
如吊车梁、桥梁等特殊结构所用的高强螺栓，具有特 殊的设计和制造要求。
螺栓连接的形式和特点
01
02
03
单个螺栓连接
单个螺栓与被连接件形成 的连接方式，适用于受力 较小的连接。
串联螺栓连接
多个螺栓依次串联连接， 适用于受力较大的连接。
高强螺栓连接等强连接计算
⾼强螺栓连接等强连接计算等强度设计法计算梁的拼接接点设计型号H900x550x20x30⼯字钢梁⾼h=900mm⼯字钢腹板厚t w=20mm f=295f V=⼯字钢上翼缘宽b1=550mm⼯字钢上翼缘厚t f1=30mm f=265f V=⼯字钢下翼缘宽b2=550mm⼯字钢下翼缘厚t f2=30mm f=265f V=⼯字钢腹板⾼度h w=840mm 截⾯⾯积A0b=49800mm2中和轴位置h1=450mm h2=450惯性矩I0x b=7234740000mm4截⾯抵抗矩W0x1b=16077200mm3W0x2b=16077200腹板连接板的⾼度h wm=680mm初定螺栓型号:M24P=190KN孔径26接触⾯处理⽅法:µ=0.45传⼒摩擦⾯个数:n=22.拼接连接计算1) 梁单侧翼缘和腹杆的净截⾯⾯积估算和相应的连接螺栓数⽬估算:净截⾯⾯积估算:A nf1a=14025mm2A nf2a=14025mm2A nw a=14280mm2连接螺栓估算:采⽤n fb1a=21.7346491224n fb2a=21.7346491224n wb a=14.19649123162)翼缘外侧拼接连接板的厚度t11=18mm22(-22x550x1000)t12=18mm22(-22x550x1000)翼缘内侧拼接连接的宽度b为:b1=265mm260b2=265mm260翼缘内侧拼接连接板厚度:t21=19.86538462mm25(-25x260x1000)t22=19.86538462mm25(-25x260x1000)腹板两侧拼接连接板的厚度, t3=13.35294118mm16(-18x190x670)3)梁的截⾯特性(1)梁上的螺栓孔截⾯惯性矩:I rR b=1321242347mm4(2)扣除螺栓孔后的净截⾯惯性矩:I nx b=5913497653mm4(3)梁的净截⾯抵抗矩:W nx b=13141105.9mm3(4)梁单侧翼缘的净截⾯⾯积A nF b=13380mm2(5)梁腹板的净截⾯⾯积A nw b=12120mm24)梁的拼接连接按等强设计法的设计内⼒值弯矩M n b=3482393063N*mm剪⼒V n b=2060400N5)校核在初开始估计的螺栓数⽬n fb1a=23.40789852<24ok!n fb2a=23.40789852<24ok!n wb=12.04912281<16ok!6)拼接连接板的校核(1)净截⾯⾯积的校核单侧翼缘拼接连接板的净截⾯⾯积A oF PL=20212>13380ok!腹板拼接连接板的净截⾯⾯积A oW PL=15104>12120ok!(2)拼接连接板刚性的校核拼接连接板的⽑截⾯惯性矩I ox PL=8141877933cm4拼接连接板上的螺栓孔截⾯惯性矩I xR PL=1937869232cm4拼接连接板扣除螺栓孔后的净截⾯惯性矩I nx PL=6204008701cm4拼接连接板的净截⾯抵抗矩W nx PL=13144086.23>13141106ok!7)按抗震设计要求对拼接连接节点的最⼤承载⼒的校核(1)梁的全塑性弯矩M px b=4122207500N*mm(2)拼接连接节点的最⼤承载⼒的校核对弯矩梁翼缘拼接连接般的净截⾯抗拉最⼤承载⼒的相应最⼤弯矩M u1=8235652080梁翼缘连接⾼强度螺栓的抗剪最⼤承载⼒的相应最⼤弯矩M u2=9869558400梁翼缘板的边端截⾯抗拉最⼤承载⼒的相应最⼤弯矩M u3=14720400000>8.24E+09翼缘拼接连接板边端截⾯抗拉最⼤承载⼒的相应最⼤弯矩M u4=22931676000>8.24E+09M u=8235652080> 4.53E+09ok!对剪⼒梁腹板净截⾯⾯积的抗剪最⼤承载⼒:V u1=3288818.073梁腹板拼接连接板净截⾯⾯积的抗剪最⼤承载⼒:V u2=4098540.279>3288818腹板连接⾼强度螺栓的抗剪最⼤承载⼒V u3=7562880>3288818V u=3288818.073>446572.5ok!(3)螺栓孔对梁截⾯的削弱校核梁的⽑截⾯⾯积A0=49800mm2螺栓孔的削弱⾯积:A R=10400mm2螺栓孔对梁截⾯的削弱率µr=21%<25%ok!170 155 155。
高强螺栓连接的构造和计算
按施工方法 分类
大六角头 扭剪型
施工方法 扭力扳手 拧断梅花头
第5节 高强螺栓连接的构造和计算
（1）高强螺栓的分类
按受力状况分类
受力 特征
承载力 极限状态
摩擦型 外力达到摩擦力
安装孔 孔径 d0（mm)
应用 特点
d0＝d＋1.5 ~ 2.0
剪切变形小，耐疲劳， 动载下不易松动
外力超过摩擦力
承压型 螺栓承剪，钢板承压
第5节 高强螺栓连接的构造和计算
五、高强螺栓摩擦型连接螺栓群
（1） 轴心剪力作用下的螺栓群 （2）弯矩作用下的螺栓群 （3）弯矩、轴力和剪力作用的螺栓群
第5节 高强螺栓连接的构造和计算
（1）轴心剪力作用下的螺栓群
钢板搭接，承受剪力 N
共 2n 个螺栓
第一排螺栓数 n 1
每个孔前摩擦力 F 0.5 N n
双剪面 nf =2
Nvb 0.9nf P
摩擦 摩擦 预拉力 面数 系数
验算
一个螺栓所受剪力
Nv
N
b v
设计准则：无滑移。=> 无需验算孔壁承压。
第5节 高强螺栓连接的构造和计算
（1）单个螺栓的抗剪承载力
摩擦系数μ
常用方法：喷砂
第5节 高强螺栓连接的构造和计算
（2）单个螺栓的抗拉承载力
一个摩擦型高强度 螺栓的抗拉承载力
N
N
深入：某端板连接的高强螺栓荷载-拉力曲线
第5节 高强螺栓连接的构造和计算
三、高强螺栓摩擦型连接的承载力
（1） 单个螺栓的抗剪承载力 （2）单个螺栓的抗拉承载力 （3）单个螺栓的拉-剪相关公式
第5节 高强螺栓连接的构造和计算
（1）单个螺栓的抗剪承载力
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等强度设计法计算梁的拼接接点设计
型号H900x550x20x30
工字钢梁高h=900mm
工字钢腹板厚t w=20mm f=295f V=工字钢上翼缘宽b1=550mm
工字钢上翼缘厚t f1=30mm f=265f V=工字钢下翼缘宽b2=550mm
工字钢下翼缘厚t f2=30mm f=265f V=工字钢腹板高度h w=840mm
截面面积A0b=49800mm2
中和轴位置h1=450mm h2=450
惯性矩I0x b=7234740000mm4
截面抵抗矩W0x1b=16077200mm3W0x2b=16077200
腹板连接板的高度h wm=680mm
初定螺栓型号:M24P=190KN孔径26
接触面处理方法:μ=0.45
传力摩擦面个数:n=2
2.拼接连接计算
1) 梁单侧翼缘和腹杆的净截面面积估算和相应的连接螺栓数目估算:
a=14025mm2
净截面面积估算:A
nf1
A nf2a=14025mm2
A nw a=14280mm2
连接螺栓估算:采用
n fb1a=21.7346491224
n fb2a=21.7346491224
n wb a=14.1964912316
2)翼缘外侧拼接连接板的厚度
t11=18mm22(-22x550x1000)
t12=18mm22(-22x550x1000)翼缘内侧拼接连接的宽度b为:
b1=265mm260
b2=265mm260
翼缘内侧拼接连接板厚度:
t21=19.86538462mm25(-25x260x1000)
t22=19.86538462mm25(-25x260x1000)腹板两侧拼接连接板的厚度,
t3=13.35294118mm16(-18x190x670)
3)梁的截面特性
(1)梁上的螺栓孔截面惯性矩:
I rR b=1321242347mm4
(2)扣除螺栓孔后的净截面惯性矩:
I nx b=5913497653mm4
(3)梁的净截面抵抗矩:
W nx b=13141105.9mm3
(4)梁单侧翼缘的净截面面积
A nF b=13380mm2
(5)梁腹板的净截面面积
A nw b=12120mm2
4)梁的拼接连接按等强设计法的设计内力值
弯矩M n b=3482393063N*mm
剪力V n b=2060400N
5)校核在初开始估计的螺栓数目
n fb1a=23.40789852<24ok!
n fb2a=23.40789852<24ok!
n wb=12.04912281<16ok!
6)拼接连接板的校核
(1)净截面面积的校核
单侧翼缘拼接连接板的净截面面积
A oF PL=20212>13380ok!
腹板拼接连接板的净截面面积
A oW PL=15104>12120ok!
(2)拼接连接板刚性的校核
拼接连接板的毛截面惯性矩
I ox PL=8141877933cm4
拼接连接板上的螺栓孔截面惯性矩
I xR PL=1937869232cm4
拼接连接板扣除螺栓孔后的净截面惯性矩
I nx PL=6204008701cm4
拼接连接板的净截面抵抗矩
W nx PL=13144086.23>13141106ok!
7)按抗震设计要求对拼接连接节点的最大承载力的校核
(1)梁的全塑性弯矩
M px b=4122207500N*mm
(2)拼接连接节点的最大承载力的校核
对弯矩
梁翼缘拼接连接般的净截面抗拉最大承载力的相应最大弯矩
M u1=8235652080
梁翼缘连接高强度螺栓的抗剪最大承载力的相应最大弯矩
M u2=9869558400
梁翼缘板的边端截面抗拉最大承载力的相应最大弯矩
M u3=14720400000>8.24E+09翼缘拼接连接板边端截面抗拉最大承载力的相应最大弯矩
M u4=22931676000>8.24E+09
M u=8235652080> 4.53E+09ok!
对剪力
梁腹板净截面面积的抗剪最大承载力:
V u1=3288818.073
梁腹板拼接连接板净截面面积的抗剪最大承载力:
V u2=4098540.279>3288818
腹板连接高强度螺栓的抗剪最大承载力
V u3=7562880>3288818
V u=3288818.073>446572.5ok!
(3)螺栓孔对梁截面的削弱校核
梁的毛截面面积A0=49800mm2
螺栓孔的削弱面积:
A R=10400mm2
螺栓孔对梁截面的削弱率
μr=21%<25%ok!
170 155 155。