螺栓连接的计算方法

N
++ ++
++ ++
N
++ ++
++ ++
l1
设，一侧的螺栓数为n，平均受剪，承受外力N。
每个螺栓承受的剪力为：
Nv
N n
单个螺栓承载力设计条件：
(1).所需螺栓数：
n
N
N
b v
Nv
N n
N
b v
(2).构件净截面强度验算
+ + N+
N
++ +
++ +
++ +
N
N
孔前传力分析
N′
N′
A
N (1 0.5 n1 ) N f
变形大，不适于受动荷载的连接。
螺杆剪力
抗拉时与普通螺栓 N 相同，但变形
小，可减少锈
蚀，改善疲劳
一、高强螺栓的予拉力的建立
1、确定予拉力P数值
使螺栓中的拉应力接近于所用材料的屈服点
（f0.2）,考虑材料不均匀系数0.9、超张拉系数0.9和 剪应力（拧螺母时产生）引起的承载力降低系数1.2,，
予拉力计算式为：
A 300 16
构件得静截面强度为：
＝（1－0.5 n1 ) N (1 0.5 4 ) 1200103
n AN
12 (300 4 22)16
294.8N / mm2 f 310N / mm2
3、高强螺栓承受拉力时的计算
（1）一个高强螺栓的抗拉承载力设计值
《规范》规定：
N
b t
0.8P
P—预拉力
N1VY
V n
60kn 6
10KN
T V•e 600.3 18KN • M
N1TX
T • y1
x
2 i
yi2
18106 75 6 702 4 752
26.01KN
N1TY
T • x1 18106 70 24.3KN
x
2 i
yi2
6 702 4 752
N (N1VY N1TY )2 N1TX (10 24.3)2 26.012 43.04KN
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。 以剪力等于摩擦力为设计极限状态。连接件间不允许 相互滑动，变形小，承载力小。工艺保证措施：喷砂， 使=0.3～0.55。 连接板间摩擦力
P
0.9 0.9 1.2
fu
Ae
（3-46）
fu——高强螺栓经热处理后的最低抗拉强度； ——屈强比（假定屈服点与最低抗拉强度比值）
Ae——螺栓有效面积 结果按5kN的模数取整得表3-3。摩擦型承压型均适用。
高强螺栓设计予拉力P值（kN）
表3-3
螺栓的性能
螺 栓 公 称 直 径（mm）
等
级 M16 M20 M22 M24 M27 M30
My1 m yi2
0.8P
与普通螺栓连接的区别：
（a）中性轴置于形心轴上
由于有很大的予拉力，连接件间紧密贴合，可认为是一个 截面，且符合平面假设。
＝111.6KN
实际单个螺栓承受的内力 为：
N n
1200 kN 12
100kN
N
b V
111.6kN(满足要求）
（2）验算钢板强度 构件厚度t=16mm<2t1=20mm,故应验算构件截面。查表得
f=310N/mm2
构件得毛截面强度为
＝ N 1200 103 250 N / mm 2 f 310 N / mm 2
An
n An
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
N
净截n面强N度Vb ：考虑50％孔前传力
σ＝ N , ＝（1 0.5 n1 ）N f
An
n An
高强螺栓群在扭矩作用下的计算公式与普通螺 栓同。高强螺栓的直径系列、连接中螺栓的排列及 有关构造要求与普通螺栓同。
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
为什么取0.8P呢？研究表明：连接件刚好被松开 时 的 外 力 N=1.05~1.19P，Ntb=0.8P 时 可 以 保 证 连
接件不被松驰。
（2）受拉力作用的高强螺栓群计算 所需螺栓个数
n N
N
0.8P
(3) 受弯矩作用的高强螺栓群计算
M
1
i yi y1
x
1号螺栓受到最大拉力，验算：
Nt1
8.8
70 110 135 155 205 250
10.9
100 155 190 225 290 355
2、予拉工艺——扭螺帽 （1）扭矩法
工具—能显示扭矩的搬手。
（2）转角法
先用普通扳手把连接件拧紧密，称初拧。 以初拧位置为起点，用电动或风动扳手将螺帽扭 1/2～2/3圈，达到终拧角度。螺栓的拉力即达到预 拉力。终拧角度根据螺栓直径，连接件厚度通过实测 确定。方法简单，但常常出现予拉力比设计值高。
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。
（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
N
b V
60.75KN
所以该连接满足强度要求
例题3-14如图示，截面为－300×16的轴心受拉钢板，用双盖板
和摩擦型高强螺栓连接，已知钢材为Q345钢，螺栓为10.9级
M20，接触面喷砂后涂无机富锌漆，承受轴力N=1200KN，试
验算连接的强度。
解（1）验算螺栓连接
的强度
N
b V
0.9nf
μ
P
＝0.9 2 0.4155
承压型——连接件间允许相互滑动。传力开始
时在标准荷载作用下动连接件ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ无滑动，剪力由摩
擦力和螺杆抗剪共同传递。但当荷载很大时，连接
件间有较大塑性变形。接近破坏时，连接件间有相
对滑动，摩擦只起推迟滑移作用。剪力由螺杆传递，
其特点与普通螺栓相同。因此，有与普通螺栓相同
的极限状态—螺栓剪坏，孔壁挤压坏，构件被拉断。