普通螺栓和高强度螺栓计算2016

M
刨平顶紧 承托(板)
M
受压区
☻M作用下螺栓连接按弹性设计，其假定为： 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； 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。
‘1’号螺栓在M作用下所受拉力最大

T r1
i 1

n
2 xi

n
i 1
2 yi
y1 T y1 N 1Tx n T n n n 2 2 r1 2 2 x i yi x i yi
i 1 i 1 i 1 i 1
T r1
y
r1
1 N 1Tx N1T
x
x1 T x1 N 1Ty n n n n 2 2 r1 2 2 x i yi x i yi
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：
Nv
b Nc
V
3、当有承托承担全部剪 力时 螺栓群按受拉连接计算 力时，螺栓群按受拉连接计算。
M
刨平顶紧 承托(板) 连接角焊缝
4.7 高强度螺栓连接计算 度 算
由45号、40B和20MnTiB钢加工而成，并经热处理 45号－8.8级； 40B和20MnTiB－10.9级
2 2 2’ m d 0 t1 ; 对于2’ 截面：An 2c 4 m 1 c1 c 2 式中：f 钢材强度设计值； d 0 螺栓孔直径；
m 危险截面上的螺栓数； b1 拼接板宽度； t 1 拼接板厚度。
c4
2）普通螺栓群偏心力作用下抗剪计算
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(d Ⅰ类孔 孔径(do)比栓杆直径(d)大0.3～0.5mm。 )比栓杆直径(d)大0 3～0 5 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； 性能等级为4 6或4 8级； 4表示fu≥400N/mm2, 0.6或0.8表示fy /fu=0.6或0.8；
N 2T
T
N1Ty
N 1T N 1T N 1T r2；N 3T r3； N nT rn r1 r1 r1
N 1T N 1T n 2 2 2 2 T r1 r2 rn ri r1 r1 i 1



N 1T
T r1
2 ri i 1 n
2、高强度螺栓预拉力P的确定 P根据螺杆的有效抗拉强度确定，并考虑以下修正 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。
0.9 0.9 0.9 P Ae f u 1.2
e F T F F
1 N1F
y
r1
1 N 1Tx N1T
x
T
N1Ty
★F作用下
N 1F
F n
★T作用下：2个假定 T作用下‘1 T作用下 1’号螺栓所受剪力最大
T N 1T r1 N 2T r2 N nT rn
y
r1
1 N 1Tx N1T
x
N 1T N 2T N 3T N nT r1 r2 r3 rn
NV
e V V
M=Ve
2、拉剪相关曲线 “四分之一圆” 四分之 圆”
b NV
1
b a
1 Nt Ntb
0
为防止螺杆受剪兼受拉破坏 应满足 为防止螺杆受剪兼受拉破坏，应满足：
Nv Nt 1 b b N N v t
2
2
NV
b NV
1
b a
B 扭矩法 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； 终拧—初拧基础上，按100%设计终拧力矩拧紧。
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）
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。
施工简单、技术要求低易实施、质量易保证等
B、螺栓采用错列排列时:
N
1 1’
c1 b
t1 t
N
c4 c3 c2
主板： 主板
对于1 1截面：An b m d 0 t ; 1 1’
N f An
2 对于1’ 1’ 截面：An 2c4 m 1 c1 c2 m d0 t; 2


i 1 i 1
2 N 1Tx
N 1F
2
b N min
（三）普通螺栓抗拉连接 1、破坏形式 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
b Nt 2 d e
Ae f t
b
4
ft
b
式中：Ae--螺栓的有效截面面积； de--螺栓的有效直径； 螺栓的有效直径 ftb--螺栓的抗拉强度设计值。
n1 1 1截面上的螺栓数；b 主板宽度；t 主板厚度。
An , 2 b1 n2 d 0 t1 ; f 钢材强度设计值; d 0 螺栓孔直径； b1 拼接板宽度； 拼接板宽度 n2 2 2截面上的螺栓数； 截面上的螺栓数 t1 拼接板厚度。 拼接板厚度
刨平顶紧 承托(板)
M=F·e
可采用偏于安全的设计方法 即叠加法 可采用偏于安全的设计方法，即叠加法。
N 1 N 1F N 1 M
F M y1 b n Nt n y2 i
i 1
（四）普通螺栓拉 剪联合作用 （四）普通螺栓拉、剪联合作用 1、两种破坏形式 螺杆受剪兼受拉破坏 孔壁承压破坏；
三 普通螺栓连接的受力性能和计算 三、
（一）螺栓连接的受力形式
F N F
A 只受剪力
B 只受拉力
C 剪力和拉 力共同作用
（二）普通螺栓抗剪连接 1.工作性能 N
N/2 N/2
a b
N
N
3
4
N
1 O
2
δ
1)摩擦传力的弹性阶段(0~1段) 2)滑移阶段(1~2段)
N/2
a b
N/2
N
3)栓杆传力的弹性阶段(2 )栓杆传力的弹性阶段( ~3段) 段) 4)破坏阶段(3~4段)
N1 N1 n 2 2 2 2 M y1 y2 yn yi y1 y1 i 1



N1
M y1
i 1

n
2 yi
1号螺栓强度验算：
N1
b Nt
5、普通螺栓群在偏心拉力作用下
F e
1 2 3 4 N1M N2M N3M N4M N1F y1
M
F
y3 y2 中和轴
l1
平均值 螺栓的内力分布
N n b N min
板件的净截面验算：
12
A、螺栓采用并列排列时
N 主板： f An ,1 An ,1 b n1 d 0 t ;
0.5 N 拼接板： f An , 2
t1 t b
N
b1
N
12
f 钢材强度设计值; d 0 螺栓孔直径
i 1 i 1 i 1 i 1T r1 NhomakorabeaT
N1Ty
螺栓 的强度验算公式为 螺栓1的强度验算公式为:
2 N 1Tx
N 1Ty N 1F


2

b N min
当螺栓布置比较狭长(如y1≥3x1)时, 可令:xi=0，则N1Ty=0
N 1Tx
T r1 y1 T y1 n n 2 r1 2 yi yi
公式的两点说明： （1）螺栓的有效截面面积 螺 的有效截 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： 现行国家标准取
13 de d 3t 24
( t 螺距)
dn de dm d
(2）螺栓的抗拉强度ftb 当连接板件发生变形时， 螺栓有被撬开的趋势 （杠杆作用），使螺 杆中的拉力增加（撬 力Q）并产生弯曲现象。 连接件刚度越小撬力越大 影响撬力的因素较多，其 大小难以确定 规范采取 大小难以确定，规范采取 简化计算的方法，取 ftb=0.8f（f 0 8f（f—螺栓钢材 的抗拉强度设计值）。
b 单栓抗剪承载力： N min
min

b b N v ，N c

剪切面数目nv
N N
N/2 N/2
N
单剪： nv 1
N/3 N/3 N/3
双剪： nv 2
N/2 N/2
四剪 nv 4 四剪：
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
N/2 N/2
当l1≤15d0(d0为孔径)时， 为孔径)时 假定N由各螺栓均匀承担。
螺栓的最大 最小容许距离 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 高强度螺栓 其它螺栓 4d0 或 8 t 最大容许距离 （取两者的较小值） 8 d 0 或 12 t 16 d 0 或 24 t 12 d 0 或 18 t 16 d 0 或 24 t —— 2d0 1 5d0 1.5 1.5 d 0 1 2d0 1.2 3d0 最小容许距离