钢结构连接(螺栓连接)课程课件

N/2
单个抗剪螺栓的承载力设计值
由破坏形式知抗剪螺栓的承载力取决于
d
螺栓杆受剪和孔壁承压两种情况，故
单个螺栓抗剪承载力由以下两式决定:
抗剪承载力：
承压承载力：
单个螺栓抗剪承载力：
nv—剪切面数目； d—螺栓杆直径； fvb、fcb—螺栓抗剪和承压强度设计值； ∑t—连接接头一侧承压构件总厚度的较小值。
3.5 普通螺栓连接的构造和计算
3.5.1 普通螺栓的排列和构造要求
1.形式和规格
分类
钢材
强度
孔径d0与 栓径d
等级 之差(mm)
加工
C级 普通
粗糙
粗制 螺栓
碳素钢 Q235
4.6 4.8
1.0 ~ 1.5 尺寸不准 成本低
受力 特点
抗剪差 抗拉好
安装
应用
方便
承拉 应用多 临时固定
A级 优质 B级 碳素钢 5.6 精制 45号钢 8.8 螺栓 35号钢
N/2 N/2 l1
平均值 螺栓的内力分布
所以，连接所需螺栓数为：
当l1>15d0(d0为孔径)时，连接进入弹塑性工作状态 后，即使内力重新分布,各个螺栓内力也难以均匀，端 部螺栓首先破坏,然后依次破坏。由试验可得连接的抗 剪强度折减系数β与l1/d0的关系曲线。
当15d 0 l1 60d 0时： β = 1.1 - l1
= N
An
=
1250103 58.32 102
214.3
N/mm2＜
f
= 215N/mm2
符合要求。
普通螺栓的抗拉连接 （一）普通螺栓抗拉连接的工作性能
N
破坏形式
N/2
1）螺栓杆被剪坏 螺栓杆较细而板件较厚时
2）孔壁的挤压破坏
螺栓杆较粗而板件较薄时
N
N
3）板件被拉断
N
N
截面削弱过多时
以上破坏形式予以计算解决。
4）板件端部被剪坏(拉豁)
N
N
端距过小时；端距不应小于
2dO
5）栓杆弯曲破坏
N/2
螺栓杆过长；栓杆长度不应大于5d
N
这两种破坏构造解决
剪切面数目nv
N
N
N/2
N
N/2
N/3
N/2
N/3
N/2
N/3
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
试验证明,栓群在轴力作用 下各个螺栓的内力沿栓群 N 长度方向不均匀，两端大, 中间小。
当l1≤15d0(d0为孔径)时，连 接进入弹塑性工作状态后， 内力重新分布，各个螺栓内 力趋于相同，故设计时假定N 由各个螺栓平均承担。
C级螺栓宜用于沿杆轴方向的受拉连接，以下情 况可用于抗剪连接： （1）承受静载或间接动载的次要连接； （2）承受静载的可拆卸结构连接； （3）临时固定构件的安装连接。
3.5.2 普通螺栓连接的受力性能
螺栓连接的受力形式
A 只受剪力 F
B 只受拉力
C 剪力和拉力 共同作用
F
N
1. 抗剪螺栓连接
N/2
端距 中距
边距 中距 边距
A 并列
B 错列
3.螺栓排列的要求
（1）受力要求: 垂直受力方向：为了防止螺栓应力集中相互影响、截面 削弱过多而降低承载力，螺栓的边距和端距不能太小； 顺力作用方向：为了防止板件被拉断或剪坏，端距不能 太小； 对于受压构件：为防止连接板件发生鼓曲，中距不能太 大。
（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，
150 d 0
平均值
长连接螺栓的内力分布
β
1.0
我国规范
故，连接所需栓数：
0.75
0.5
试验曲线
8.8级 M22
0.25
l1/d0
0 10 20 30 40 50 60 70 80
➢
N Vb
N
b c
普
通 螺
N b m in
=
min
NVb
，N
b c
栓
群 轴
否
l1 15d0
是
心
受
剪 的 计
N
n
=
=21.5mm，试设计此连接。
解： 1.确定连接盖板截面 采用双盖板拚接,截面尺寸选10×410,与被连接钢板截面面 积接近且稍大,钢材亦为Q235。
2.计算需要的螺栓数目和布置螺栓 一个螺栓抗剪承载力设计值为：
NVb
= nV
d 2
4
f
b V
= 2 20 2 140 10 -3
4
= 87.9
主板的危险截面为1--1和
1 1’
t1t
1’--1’截面:
N
b
N
c4 c1
c3 c2
1 1’
拼接板的危险截面为2--2和 2’--2’截面:
N
b1
2 2’
t1t
N
b
c4 c1
c3 c2 2 2’
例题：两钢板截面为-18×410，钢材Q235，承受轴心力N =1250KN（设计值），采用M20普通粗制螺栓拚接，孔径d 0
KN
一个螺栓抗剪承载力设计值为：
Ncb = d t fcb = 201830510-3 =109.8 KN
连接Байду номын сангаас需要的螺栓数目为
n ≥ N / Nmiin = 1250 / 87.9 = 14.22
n 取 =16个。
采用并列布置，如图所示。连接盖板尺寸为10×410×710。中距、端距、边距均符合构造要求。
N
b m
in
算
流
= 1.1- l1 0.7
150 d0
N
n
=
N
b m
in
程
取整数按规定排列螺栓
普通螺栓群轴心力作用下，为了防止板件被拉断尚
应进行板件的净截面验算。 A、螺栓采用并列排列时: 主板的危险截面为1-1截面:
12
N
b1
t1t
N
b
12
拼接板的危险截面为2-2截面:
B、螺栓采用错列排列时:
0.3~0.5
精度高 尺寸准确 成本高
抗剪 抗拉 均好
精度 要求高
目前 应用 减少
4、5或8表示fu≥400、500或800N/mm2, 0.6或0.8 表示fy/fu=0.6或0.8；
2. 排列和构造要求
排列原则：简单紧凑、整齐划一、便于安装 并列：排列简单，栓孔对截面削弱较多 错列：排列紧凑，减少截面削弱，排列繁杂
55 100 100 100 55
Ⅰ
Ⅱ
N
N
410
Ⅰ
Ⅱ
55 80 80 80 55 55 80 80 80 55 10
N
N
10 18 10
3.验算被连接钢板的净截面强度 被连接钢板Ⅰ-Ⅰ截面受力最大,连接盖板则是Ⅱ-
Ⅱ截面受力最大，但后者截面面积稍大,故只验算被 连接钢板即可。
An = A - n1d0t = 41 1.8 - 4 2.15 1.8 = 58.32 cm2
潮气侵入腐蚀钢材。
（3）施工要求
为了便于扳手拧紧螺母，螺栓中距应不小于3do。 根据以上要求，规范给定了螺栓的容许间距。
螺栓连接的构造要求
为了保证连接的可靠性，每个杆件的节点或拼接 接头一端不宜少于两个永久螺栓，但组合构件的 缀条除外；
直接承受动荷载的普通螺栓连接应采用双螺帽， 或其他措施以防螺帽松动；