钢结构连接(螺栓连接)课程课件
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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
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
=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
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:
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。
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
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
= 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
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
=
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
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。
ຫໍສະໝຸດ Baidu
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；
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
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
KN
一个螺栓抗剪承载力设计值为：
Ncb = d t fcb = 201830510-3 =109.8 KN
连接所需要的螺栓数目为
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。
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。
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
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
=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
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:
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。
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
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
= 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
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
=
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
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。
ຫໍສະໝຸດ Baidu
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；
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
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
KN
一个螺栓抗剪承载力设计值为：
Ncb = d t fcb = 201830510-3 =109.8 KN
连接所需要的螺栓数目为
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。
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。