摩擦型高强螺栓的计算方式
钢结构强度稳定性计算书
钢结构强度稳定性计算书计算依据:1、《钢结构设计规范》GB50017-2003一、构件受力类别:轴心受压构件。
二、强度验算:1、轴心受压构件的强度,可按下式计算:σ = N/A n≤ f式中N──轴心压力,取N= 10 kN;A n──净截面面积,取A n= 298 mm2;轴心受压构件的强度σ= N / A n = 10×103 / 298 = 33.557 N/mm2;f──钢材的抗压强度设计值,取f= 205 N/mm2;由于轴心受压构件强度σ= 33.557 N/mm2≤承载力设计值f=205 N/mm2,故满足要求!2、摩擦型高强螺栓连接处的强度,按下面两式计算,取最大值:σ = (1-0.5n1/n)N/A n≤ f式中N──轴心压力,取N= 10 kN;A n──净截面面积,取A n= 298 mm2;f──钢材的抗压强度设计值,取f= 205 N/mm2;n──在节点或拼接处,构件一端连接的高强螺栓数目,取n = 4;n1──所计算截面(最外列螺栓处)上高强螺栓数目;取n1 = 2;σ= (1-0.5×n1/n)×N/A n=(1-0.5×2/4)×10×103/298=25.168 N/mm2;σ = N/A ≤ f式中N──轴心压力,取N= 10 kN;A──构件的毛截面面积,取A= 354 mm2;σ=N/A=10×103/354=28.249 N/mm2;由于计算的最大强度σmax = 28.249 N/mm2≤承载力设计值=205 N/mm2,故满足要求!3、轴心受压构件的稳定性按下式计算:N/φA n≤ f式中N──轴心压力,取N= 10 kN;l──构件的计算长度,取l=5000 mm;i──构件的回转半径,取i=23.4 mm;λ──构件的长细比, λ= l/i= 5000/23.4 = 213.675;[λ]──构件的允许长细比,取[λ]=250 ;构件的长细比λ= 213.675 ≤[λ] = 250,满足要求;φ──轴心受压构件的稳定系数, λ=l/i计算得到的构件柔度系数作为参数查表得φ=0.165;A n──净截面面积,取A n= 298 mm2;f──钢材的抗压强度设计值,取f= 205 N/mm2;N/(φA n)=10×103/(0.165×298)=203.376 N/mm2;由于σ= 203.376 N/mm2≤承载力设计值f=205 N/mm2,故满足要求!。
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。
摩擦型高强螺栓的计算方式
第三章 连接返回§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。
钢结构的螺栓连接-附答案
钢结构练习四螺栓连接一、选择题(××不做要求)f y,其中∑t为( D )。
1.单个螺栓的承压承载力中,[N]= d∑t·A)a+c+e B)b+dC)max{a+c+e,b+d}D)min{a+c+e,b+d}2.每个受剪拉作用的摩擦型高强度螺栓所受的拉力应低于其预拉力的( C )。
A)1.0倍B)0.5倍C)0.8倍D)0.7倍3.摩擦型高强度螺栓连接与承压型高强度螺栓连接的主要区别是( D )。
A)摩擦面处理不同B)材料不同C)预拉力不同D)设计计算不同4.承压型高强度螺栓可用于( D )。
A)直接承受动力荷载B)承受反复荷载作用的结构的连接C)冷弯薄壁型钢结构的连接D)承受静力荷载或间接承受动力荷载结构的连接5.一个普通剪力螺栓在抗剪连接中的承载力是( D )。
A)螺杆的抗剪承载力B)被连接构件(板)的承压承载力C)前两者中的较大值D)A、B中的较小值6.摩擦型高强度螺栓在杆轴方向受拉的连接计算时,( C )。
A)与摩擦面处理方法有关B)与摩擦面的数量有关C)与螺栓直径有关D)与螺栓性能等级无关7.图示为粗制螺栓连接,螺栓和钢板均为Q235钢,则该连接中螺栓的受剪面有( C )个。
A)1 B)2 C)3 D)不能确定8.图示为粗制螺栓连接,螺栓和钢板均为Q235钢,连接板厚度如图示,则该连接中承压板厚度为( B )mm。
A)10 B)20 C)30 D)409.普通螺栓和承压型高强螺栓受剪连接的五种可能破坏形式是:I .螺栓剪断;Ⅱ.孔壁承压破坏;Ⅲ.板件端部剪坏;Ⅳ.板件拉断;Ⅴ.螺栓弯曲变形。
其中(B )种形式是通过计算来保证的。
A )I 、Ⅱ、ⅢB )I 、Ⅱ、ⅣC )I 、Ⅱ、ⅤD )Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ10.摩擦型高强度螺栓受拉时,螺栓的抗剪承载力(B )。
A )提高B )降低C )按普通螺栓计算D )按承压型高强度螺栓计算11.高强度螺栓的抗拉承载力(B )。
摩擦型高强度螺栓连接的计算方法
求一个高强度螺栓的容许承载力为
Nvb
1 K
nf
P
摩擦型高强度螺栓连接的计算案例
求连接所需高强度螺栓数量为
n N Nvb
确定采用的螺栓个数。 结合实际情况及规范要求,确定螺栓排列。
摩擦型高强度螺栓连接的计算案例
(2)钢板强度验算 查表求所用钢材的允许应力。
求钢板受螺栓孔削弱后的净截面面积An
验算被连接钢板净截面强度
N N(1 0.5 n1 ) n
N
An
< [ ]
则满足要求。
摩擦型高强度螺栓连接的计算案例
若连接板的厚度之和大于被连接板的厚度,则不需验算连接板强 度,否则验算连接板强度。
验算被连接板毛截面强度
N <42[000]则0满足1要03求。
A 12 340
《结构设计原理》课件
110、摩擦型高强度螺栓连接的计算 方法
摩擦型高强度螺栓连接的计算案例
已知,钢板尺寸,连接板尺寸,承受轴向拉力, 钢材型号,螺栓材料。试对该高强螺栓连接进行设 计。
解:(1)高强度查表求μ值和高强度螺栓的设计预
n 拉力; 确定摩擦面数 f
单个摩擦型高强螺栓的容许承载力
109、单个摩擦型高强螺栓的容许承 载力
1、高强度螺栓摩擦型抗剪连接
单个摩擦型高强度螺栓抗剪承载力设计值:
式中: 0.9—抗力分项系数 R的倒数( R=1.111);
nf—传力摩擦面数目,单剪时=1,双剪时=2; —摩擦面抗滑移系数;
P—预拉力设计值。
一个高强度螺栓的设计预拉力P
式中:1.111—为抗力分项系数 R
上式就是GBJ17-88规范采用的计算公式,在GB500172003中,采用等价的直线相关公式:
单个螺栓承载力设计值汇总表(二)
螺栓种类 受力状 态 受剪
计算公式
备注
长列螺栓 折减
受拉
摩擦型高 强度螺栓
兼受剪 拉
Nv Nb
Nt Nb
1
v
t
螺 栓 公 称 直 径(mm) 螺栓的性能等级
M16 M20 M22 M24 M27 M30
8.8级
80 125
150
175 230 280
10.9级
100 155
190
225 290 355
摩擦面抗滑移系数值
连接处接触面处理方法
喷 砂(丸) 喷砂(丸)后涂无机富锌漆
喷砂(丸)后生赤绣 钢丝刷清除浮锈或未经处理的干净轧制表面
构件的钢号 Q235 Q345 Q420 0.45 0.50 0.50 0.35 0.40 0.40 0.45 0.50 0.50 0.30 0.35 0.40
2、 摩擦型高强度螺栓的单栓抗拉设计承载力为:
式中: P—预拉力设计值。
3、高强度螺栓同时承受剪力和拉力连接的工作性能
尽管当Nt≤P 时,栓杆预拉力基本不变,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。规范规定将Nt乘以1.125的系数来考虑μ 值降低的不利影响,故单个摩擦型连接高强度螺栓有拉力 作用时的抗剪承载力设计值为:
高强螺栓连接
1 高强螺栓选定: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。
普通螺栓常用Q235钢制造。
从强度等级上看:高强螺栓,使用日益广泛。
常用和两个强度等级,其中级居多。
普通螺栓强度等级要低,一般为级、级、级和级。
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。
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。
根据受力特点分承压型和摩擦型.两者计算方法不同。
高强螺栓最小规格M12,常用M16~M30,超大规格的螺栓性能不稳定,设计中应慎重使用。
高强度螺栓摩擦型和承压型连接的区别:高强螺栓连接是通过螺栓杆内很大的拧紧预拉力把连接板的板件夹紧,足以产生很大的摩擦力,从而提高连接的整体性和刚度,当受剪力时,按照设计和受力要求的不同,可分为高强螺栓摩擦型连接和高强螺栓承压型连接两种,两者的本质区别是极限状态不同,虽然是同一种螺栓,但是在计算方法、要求、适用范围等方面都有很大的不同。
在抗剪设计时,高强螺栓摩擦型连接是以外剪力达到板件接触面间由螺栓拧紧力所提供的可能最大摩擦力作为极限状态,也即是保证连接在整个使用期间内外剪力不超过最大摩擦力。
板件不会发生相对滑移变形(螺杆和孔壁之间始终保持原有的空隙量),被连接板件按弹性整体受力。
在抗剪设计时,高强螺栓承压型连接中允许外剪力超过最大摩擦力,这时被连接板件之间发生相对滑移变形,直到螺栓杆与孔壁接触,此后连接就靠螺栓杆身剪切和孔壁承压以及板件接触面间的摩擦力共同传力,最后以杆身剪切或孔壁承压破坏作为连接受剪的极限状态。
高强螺栓连接
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。
普通螺栓常用Q235钢制造。
从强度等级上看:高强螺栓,使用日益广泛。
常用和两个强度等级,其中级居多。
普通螺栓强度等级要低,一般为级、级、级和级。
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。
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。
根据受力特点分承压型和摩擦型.两者计算方法不同。
高强螺栓最小规格M12,常用M16~M30,超大规格的螺栓性能不稳定,设计中应慎重使用。
高强度螺栓摩擦型和承压型连接的区别:高强螺栓连接是通过螺栓杆内很大的拧紧预拉力把连接板的板件夹紧,足以产生很大的摩擦力,从而提高连接的整体性和刚度,当受剪力时,按照设计和受力要求的不同,可分为高强螺栓摩擦型连接和高强螺栓承压型连接两种,两者的本质区别是极限状态不同,虽然是同一种螺栓,但是在计算方法、要求、适用范围等方面都有很大的不同。
在抗剪设计时,高强螺栓摩擦型连接是以外剪力达到板件接触面间由螺栓拧紧力所提供的可能最大摩擦力作为极限状态,也即是保证连接在整个使用期间内外剪力不超过最大摩擦力。
板件不会发生相对滑移变形(螺杆和孔壁之间始终保持原有的空隙量),被连接板件按弹性整体受力。
在抗剪设计时,高强螺栓承压型连接中允许外剪力超过最大摩擦力,这时被连接板件之间发生相对滑移变形,直到螺栓杆与孔壁接触,此后连接就靠螺栓杆身剪切和孔壁承压以及板件接触面间的摩擦力共同传力,最后以杆身剪切或孔壁承压破坏作为连接受剪的极限状态。
浅谈高强度螺栓连接形式与施工要求
浅谈高强度螺栓连接形式与施工要求高强度螺栓连接具有受力性能好、耐疲劳、抗震性能好、连接刚度高、施工简便等优点,被广泛应用于建筑钢结构和桥梁钢结构现场拼装节点等重要连接中,成为钢结构安装的主要手段之一。
按受力状况主要分为摩擦型连接、承压型连接,其中摩擦型高强度螺栓是目前我国主要采用的连接形式。
本文结合现行相关规范和技术规程,对其进行分析比较。
一、受力性能摩擦型连接:连接接头处用高强度螺栓紧固,使连接板层夹紧,利用产生于连接板接触面间的较大摩擦力来传递外荷载。
板件不会发生相对滑移变形(螺杆和孔壁之间始终保持原有的空隙量),高强度螺栓在连接接头中不受剪,只受拉并由此给连接件之间施加接触压力,这种连接应力传递圆滑,接头刚性好(图1)。
承压型连接:当外力超过最大摩擦阻力时,接头发生明显的滑移,高强度螺栓杆与连接板孔壁接触并受力,这时外力靠连接接触面间的摩擦力、螺栓杆剪切及连接板孔壁承压三方共同传递。
该种连接承载力高,但连接变形大。
其工作性能与普通螺栓完全相同,只是由于螺杆预拉力的作用和高强度钢的应用使连接的性能优于普通螺栓连接(图2)。
(一)设计极限状态摩擦型连接:在荷载设计值下,连接件之间产生相对滑移,作为其承载力极限状态,即板件间的摩擦力刚要被克服的极限状态。
摩擦型连接绝对不允许连接件滑移,螺栓不承受剪力,一旦滑移,设计就认为达到破坏状态。
承压型高强螺栓连接设计本意是充分螺栓的承载能力,节约螺栓,所以《钢结构设计规范》(GB50017-2003)取消了"高强螺栓承压型连接关于摩擦面抗滑移系数的具体要求和承压型高强螺栓连接的高强螺栓的受剪承载力设计值不得大于按摩擦型连接计算的1.3 倍"之规定。
为统一标准,现行的《钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程》(GJG82-90)也应取消上述有关规定和"承压型连接在荷载标准值下,连接件间产生相对滑动,作为其正常使用极限状态。
"的规定。
高强螺栓终凝扭矩计算公式
高强螺栓终凝扭矩计算公式引言。
在工程施工中,高强螺栓是一种常见的连接件,它具有承载能力强、安装方便等优点,因此被广泛应用于桥梁、建筑、机械设备等领域。
在螺栓的安装过程中,终凝扭矩是一个重要的参数,它直接影响着螺栓的紧固质量和安全性。
因此,准确计算高强螺栓的终凝扭矩是非常重要的。
高强螺栓的终凝扭矩计算公式。
高强螺栓的终凝扭矩计算公式可以用以下公式表示:T=K×F×d。
其中,T为螺栓的终凝扭矩,单位为N·m;K为螺栓的摩擦系数;F为螺栓的预紧力,单位为N;d为螺栓的公称直径,单位为mm。
螺栓的摩擦系数K。
螺栓的摩擦系数K是指在螺栓紧固过程中,由于螺栓和螺母之间的摩擦力而产生的阻力系数。
一般情况下,螺栓的摩擦系数K可以根据螺栓和螺母的材料和表面处理情况进行选择。
常见的螺栓摩擦系数K值为0.15~0.25。
螺栓的预紧力F。
螺栓的预紧力F是指在螺栓紧固过程中,施加在螺栓上的拉力。
螺栓的预紧力F可以通过螺栓的拉伸力来计算,通常情况下,螺栓的预紧力F可以根据设计要求和实际情况来确定。
螺栓的公称直径d。
螺栓的公称直径d是指螺栓的直径尺寸,一般情况下,螺栓的公称直径d可以根据设计要求和实际情况来确定。
终凝扭矩计算实例。
假设一根高强螺栓的摩擦系数K为0.2,预紧力F为10000N,公称直径d为20mm,那么该螺栓的终凝扭矩可以通过公式T=K×F×d来计算:T=0.2×10000N×20mm=2000N·m。
终凝扭矩的重要性。
高强螺栓的终凝扭矩是保证螺栓紧固质量和安全性的重要参数。
如果螺栓的终凝扭矩过小,会导致螺栓松动,从而影响设备的安全运行;如果螺栓的终凝扭矩过大,会导致螺栓过紧,从而影响设备的拆卸和维护。
因此,准确计算高强螺栓的终凝扭矩对于工程施工具有重要意义。
结论。
高强螺栓的终凝扭矩是保证螺栓紧固质量和安全性的重要参数,它可以通过公式T=K×F×d来计算。
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。
摩擦型高强度螺栓拉力计算(带公式程序)
摩擦型高强度螺栓拉力计算螺栓等级(1:8.8级;2:10.9级)2螺栓直径(16;20;22;24;27;30)20螺栓预拉力:155KN124KN螺栓排(对)数:4排假设对称布置1~2:1502~3:2903~4:150(mm)弯距:100KN*M最大轴拉力设计值:68.3第二排螺栓轴拉力设计值:33.5螺栓满足。
端板厚度计算(根据CECS 102:98 7.2.9条端板钢材的抗拉强度设计值f=315N/mm^2端板的宽度b=250mm加肋板的宽度bs=0mm螺栓中心至腹板的距离e w =70mm螺栓中心至翼缘板表面的距离ef =70mm螺栓的间距a =290mm1.伸臂类端板:19.1mm2.无加劲肋类端板:14.5mm3.两边支承类端板:(1)端板外伸13.1mm√(2)端板平齐15.0mm4.三边支承类端板:13.1mm9.2√1.伸臂类端板: 一个高强螺栓的拉力设计值,Nt =68.3KN 按公式(7.2.9-1)计算的端板厚度t 1=19.1mm 2.无加劲肋类端板:(7.2.9-2)KN 一个高强螺栓的拉力设计值,Nt =68.3KN 按公式(7.2.9-2)计算的端板厚度t 1=14.5mm 3.两边支承类端板:(1)端板外伸(7.2.9-3a ) 一个高强螺栓的拉力设计值,Nt =68.3KN 按公式(7.2.9-3a)计算的端板厚度t 1=13.1mm (2)端板平齐(7.2.9-3b ) 一个高强螺栓的拉力设计值,Nt =68.3KN 按公式(7.2.9-3b)计算的端板厚度t 1=15.0mm 4.三边支承类端板:(7.2.9-4) 一个高强螺栓的拉力设计值,Nt =68.3KN 按公式(7.2.9-4)计算的端板厚度t 1= 端板厚度t =13.1mm结 论:端板厚度t =19.1mm bf N e t t f 6≥fe a N e t w tw )5.0(3+≥fe e e b e N e e t wf f w tw f )](2[6++≥fe e e b e N e e t wf f w tw f )](4[12++≥fe b b e N e e tf s w tw f ]4)2([62++≥33.54928 9.186986。
摩擦型高强螺栓的抗拉承载力设计值
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第三章连接返回§3-6 高强度螺栓连接的构造和计算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)。
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)。
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≤时,不出现撬力,如图所示,撬力Q大约在N t达到时开始出现,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≤;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。
当需考虑撬力影响时,外拉力还得降低。
二、高强度螺栓连接的构造要求1、高强度螺栓预拉力的建立方法为了保证通过摩擦力传递剪力,高强度螺栓的预拉力P的准确控制非常重要。
针对不同类型的高强度螺栓,其预拉力的建立方法不尽相同。
(1)大六角头螺栓的预拉力控制方法有:①力矩法一般采用指针式扭力(测力)扳手或预置式扭力(定力)扳手。
目前用得多的是电动扭矩扳手。
力矩法是通过控制拧紧力矩来实现控制预拉力。
拧紧力矩可由试验确定,应使施工时控制的预拉力为设计预拉力的倍。
当采用电动扭矩搬手时,所需要的施工扭矩T f为:为了克服板件和垫圈等的变形,基本消除板件之间的间隙,使拧紧力矩系数有较好的线性度,从而提高施工控制预拉力值的准确度,在安装大六角头高强度螺栓时,应先按拧紧力矩的50%进行初拧,然后按100%拧紧力矩进行终拧。
对于大型节点在初拧之后,还应按初拧力矩进行复拧,然后再行终拧。
力矩法的优点是较简单、易实施、费用少,但由于连接件和被连接件的表面和拧紧速度的差异,测得的预拉力值误差大且分散,一般误差为±25%。
②转角法先用普通扳手进行初拧,使被连接板件相互紧密贴合,再以初拧位置为起点,按终拧角度,用长扳手或风动扳手旋转螺母,拧至该角度值时,螺栓的拉力即达到施工控制预拉力。
(2)扭剪型高强度螺栓是我国60年代开始研制,80年代制订出标准的新型连接件之一。
它具有强度高、安装简单和质量易于保证、可以单面拧紧、对操作人员没有特殊要求等优点。
扭剪型高强度螺栓如图所示,螺栓头为盘头,螺纹段端部有一个承受拧紧反力矩的十二角体和一个能在规定力矩下剪断的断颈槽。
扭剪型高强度螺栓连接副的安装需用特制的电动扳手,该扳手有两个套头,一个套在螺母六角体上;另一个套在螺栓的十二角体上。
拧紧时,对螺母施加顺时针力矩,对螺栓十二角体施加大小相等的逆时针力矩,使螺栓断颈部分承受扭剪,其初拧力矩为拧紧力矩的50%,复拧力矩等于初拧力矩,终拧至断颈剪断为止,安装结束,相应的安装力矩即为拧紧力矩。
安装后一般不拆卸。
2、预拉力值的确定高强度螺栓的预拉力设计值P由下式计算得到:式()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~之间,取平均值为。
式()中分母的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/的超张拉,故式()右端分子应考虑超张拉系数。
③考虑螺栓材质的不定性系数;再考虑用f u而不是用f y作为标准值的系数。
各种规格高强度螺栓预拉力的取值见表和。
3、高强度螺栓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值详见表和。
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<,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。
4、其他构造要求高强度螺栓连接除需满足与普通螺栓连接相同之排列布置要求外,尚须注意以下二点:(1)当型钢构件拼接采用高强度螺栓连接时,其拼接件宜采用钢板。
以使被连接部分能紧密贴合,保证预拉力的建立。
(2)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。
高强度螺栓摩擦型连接计算1、受剪连接承载力摩擦型连接的承载力取决于构件接触面的摩擦力,而此摩擦力的大小与螺栓所受预拉力和摩擦面的抗滑移系数以及连接的传力摩擦面数有关。
因此,一个摩型连接高强度螺栓的受剪承载力设计值为:试验证明,低温对摩擦型高强度螺栓抗剪承载力无明显影响,但当温度t=100℃~150℃时,螺栓的预拉力将产生温度损失,故应将摩擦型高强度螺栓的抗剪承载力设计值降低10%;当t>150℃时,应采取隔热措施,以使连接温度在150℃或100℃以下。
2、受拉连接承载力如前所述,为提高强度螺栓连接在承受拉力作用时,能使被连接扳间保持一定的压紧力,规范规定在杆轴方向承受拉力的高强度螺栓摩型连接中,单个高强度螺栓受拉承载力设计值为:3、同时承受剪力和拉力连接的承载力如前所述,当螺栓所受外拉力时,虽然螺杆中的预拉力P基本不变,但板层间压力将减少到P-N t。
试验研究表明,这时接触面的抗滑移系数值也有所降低,而且值随N t的增大而减小,试验结果表明,外加剪力N v和拉力N t与高强螺栓的受拉、受剪承载力设计值之间具有线性相关关系,故规范规定,当高强度螺栓摩擦型连接同时承受摩擦面间的剪力和螺栓杆轴方向的外拉力时,其承载力应按下式计算:高强度螺栓承压型连接计算1、受剪连接承载力高强度螺栓承压型连接的计算方法与普通螺栓连接相同,仍可用式()和式()计算单个螺栓的抗剪承载力设计值,只是应采用承压型连接高强度螺栓的强度设计值。
当剪切面在螺纹处时,承压型连接高强度螺栓的抗剪承载力应按螺纹处的有效截面计算。
但对于普通螺栓,其抗剪强度设计值是根据连接的试验数据统计而定的,试验时不分剪切面是否在螺纹处,故计算抗剪强度设计值时用公称直径。
2、受拉连接承载力的计算公式与普通螺栓相同,只是抗拉强度设计值不同。
3、同时承受剪力和拉力连接的承载力同时承受剪力和杆轴方向拉力的承压型连接高强度螺栓的计算方法与普通螺栓相同,即:由于在剪应力单独作用下,高强度螺栓对板层间产生强大压紧力。
当板层间的摩擦力被克服,螺杆与孔壁接触时,板件孔前区形成三向应力场,因而承压型连接高强度螺栓的承压强度比普通螺栓高得多,两者相差约50%。
当承压型连接高强度螺栓受有杆轴拉力时,板层间的压紧力随外拉力的增加而减小,因而其承压强度设计值也随之降低。
为了计算简便,我国现行钢结构设计规范规定,只要有外拉力存在,就将承压强度除以予以降低,而未考虑承压强度设计值变化幅度随外拉力大小而变化这一因素。
因为所有高强度螺栓的外拉力一般均不大于。
此时,可以为整个板层间始终处于紧密接触状态,采用统一除以的做法来降低承压强度,一般能保证安全。
高强度螺栓群的计算一、高强度螺栓群受剪1、轴心受剪此时,高强度螺栓连接所需螺栓数目应由下式确定:2、高强度螺栓群的非轴心受剪高强度螺栓群在扭矩或扭矩、剪力共同作用时的抗剪计算方法与普通螺栓群相同,但应采用高强度螺栓承载力设计值进行计算。
二、高强度螺栓群受拉1、轴心受拉高强度螺栓群连接所需螺栓数目:2、高强度螺栓群受弯矩作用高强度螺栓(摩擦型和承压型)的外拉力总是小于预拉力P,在连接受弯矩而使螺栓沿栓杆方向受力时,被连接构件的接触面一直保持紧密贴合;因此,可认为中和轴在螺栓群的形心轴上(图),最外排螺栓受力最大。
最大拉力及其验算式为:3、高强度螺栓群偏心受拉由于高强度螺栓偏心受拉时,螺拉的最大拉力不得超过,能够保证板层之间始终保持紧密贴合,端板不会拉开,故摩擦型连接高强度螺栓和承压型连接高强度螺栓均可按普通螺栓小偏心受拉计算,即:三、高强度螺栓群承受拉力、弯矩和剪力的共同作用1、摩擦型连接的计算图所示为摩擦型连接高强度螺栓承受拉力、弯矩和剪力共同作用时的情况。
由于螺栓连接板层间的压紧力和接触面的抗滑移系数,随外拉力的增加而减小。
已知摩擦型连接高强度螺栓承受剪力和拉力联合作用时,螺栓的承载力设计值应符合相关方程:即公式()和()是等价的。
式中的N v是同时作用剪力和拉力时,单个螺栓所能承受的最大剪力设计值。
在弯矩和拉力共同作用下,高强螺栓群中的拉力各不相同,即:则剪力V的验算应满足下式:在式()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。
此外,螺栓最大拉力应满足:2、承压型连接的计算对承压型连接高强度螺栓,应按公式()和()验算拉剪的共同作用。
即:返回。