高强度螺栓连接的设计计算.
10.9高强度螺栓扭矩系数
10.9高强度螺栓扭矩系数一、概述10.9高强度螺栓是一种常用于重载结构中的螺栓，其性能指标以及扭矩系数对于工程设计和施工非常重要。
本文将介绍10.9高强度螺栓的扭矩系数计算方法以及相关注意事项。
二、10.9高强度螺栓的定义10.9高强度螺栓是指符合ISO898-1标准的高强度螺栓，通常由碳素钢或合金钢制成。
其特点是具有较高的拉伸强度和抗剪强度，适用于需要承受较大载荷的结构连接。
三、扭矩系数的计算方法10.9高强度螺栓的扭矩系数是指在拧紧过程中施加在螺栓上的扭矩与其预紧力之比。
计算扭矩系数的公式如下：$$ K_t = \\frac{T}{F_p} $$其中，K t为扭矩系数，T为扭矩值，F p为预紧力。
四、扭矩系数的意义扭矩系数反映了螺栓在拧紧过程中所受到的力学应力状态，是评价螺栓连接可靠性的重要指标之一。
合理选择和控制扭矩系数可以确保螺栓连接的安全可靠性，减少螺栓断裂的风险。
五、扭矩系数的影响因素影响10.9高强度螺栓扭矩系数的因素包括螺纹摩擦系数、螺栓几何形状、螺纹填料等。
在实际工程中，需要根据具体情况考虑这些因素的影响，并进行相应的调整。
六、注意事项1.在计算扭矩系数时，应准确测量扭矩值和预紧力，确保计算结果准确可靠。
2.拧紧螺栓时，必须使用专用扭矩扳手，避免超出设计要求的扭矩数值。
3.定期检测螺栓的扭矩系数，及时调整并更换老化或损坏的螺栓，确保结构的安全性。
七、结论10.9高强度螺栓的扭矩系数对于结构连接的安全性至关重要，合理计算和控制扭矩系数是工程设计和施工中不可或缺的环节。
通过本文的介绍，希望能够帮助读者更好地理解和应用10.9高强度螺栓的扭矩系数。
高强度螺栓计算方法
高强度螺栓计算方法我折腾了好久高强度螺栓计算方法，总算找到点门道。
我一开始接触这个，那真的是瞎摸索。
我就只知道这螺栓肯定和它要承受的力有关系，于是我就开始找各种资料，什么工程力学的书啦，网上的一些论文啦。
我最先尝试的一种方法，就是按照传统的力学公式计算。
我把螺栓想象成一个很坚强的小战士，在承受外界的各种拉力、压力或者剪力。
比如说拉力吧，我就按照教材上教的，拿外力除以螺栓的有效横截面积，得出这个小战士承受的拉应力。
这看似简单，可我在求外力的时候就容易搞错，有时候没考虑到整个结构的受力情况，结果算出的拉应力和实际要差好多，这就好比我们以为小战士能背十斤东西，其实因为没算好帮忙分担重量的因素，他可能只需要背五斤。
后来我又试着把整个结构的受力分析得更细致一些，不仅仅是看直接作用在螺栓上的力。
我会从整个结构的连接方式、其他部件相对于螺栓的力的传递情况等等全面去考虑。
就好像一群小伙伴在传一个皮球，以前我只看谁最后接球，现在我要看看每个小伙伴传的时候给球加了多少力量，是不是方向有改变之类的。
可这么做又容易陷入复杂的嵌套分析，脑子直接就乱了。
万算万算，我还会忽略掉一些环境因素对螺栓的影响，像温度、湿度可能会改变螺栓材料的一些性能。
再后来我发现有很多现成的计算软件是真的好用。
这可给我省了不少事儿。
但是用软件也有个问题，就是你得把参数设置对喽。
我就有一次没把螺栓材料属性设好，结果算出来也是错的。
这就好比你在软件设定里告诉电脑这个螺栓是铁的，其实是钢的，那电脑给出的结果肯定就不靠谱了。
所以在用软件的时候，我就会反复核对参数，像螺栓的规格、性能等级、连接部件的材质等等这些参数，就好像买菜的时候核对清单一样，少一个或者错一个都不行。
反正这高强度螺栓计算方法啊，不能光看一部分，得全面考虑各种因素，多试几种方法去验证最后的结果，不然失之毫厘谬以千里啊。
到现在我也不敢说自己完全掌握了，只能说有一些小经验了，希望这些能对你们有帮助。
钢结构高强螺栓连接的设计、施工及验收规程(参考Word)
中华人民共和国行业标准钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程JGJ 82—91主编单位：湖北省建筑工程总公司 批准部门：中华人民共和国建设部 施行日期：l 9 9 2年l 1月1日主要符号 作用和作用效应 F ——集中荷载； M ——弯矩； N--轴心力；P ——高强度螺栓的预拉力； V--剪力。
计算指标b c b v b t N N N ——每个高强度螺栓的受拉、受剪和承压承载力设计值；f —钢材的抗拉、抗压和抗弯强度设计值；b c b v b t f f f ——高强度螺栓的抗拉、抗剪和承压强度设计值；——正应力。
几何参数 A ——毛截面面积； An ——净截面面积； I ——毛截面惯性矩； J ——毛截面面积矩； d ——间距； d ——直径： d 0--孔径； l ——长度；z l ——集中荷载在腹板计算高度边缘上的假定分布长度。
计算系数及其它n——高强度螺栓的数目；——所计算截面上高强度螺栓的数目；n1n——高强度螺栓传力摩擦面数目；fμ——高强度螺栓摩擦面的抗滑移系数；ψ——集中荷载的增大系数。
第一章总则第1．0．1条为使在钢结构工程中，高强度螺栓连接的设计、施工做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量，制定本规程。
第1．0．2条本规程适用于工业与民用建筑钢结构工程中高强度螺栓连接的设计、施工与验收。
第1．0．3条高强度螺栓连接的设计、施工及验收，除按本规程的规定执行外，尚应符合《钢结构设计规范》(GBJl7)、《冷弯薄壁型钢结构技术规范))(GBJl8)及《钢结构工程施工及验收规范))(GBJ205)的有关规定。
设计在特殊环境(如高温或腐蚀作用)中应用的高强度螺栓连接时，尚应符合现行有关专门标准的要求。
第1．0．4条本规程采用的高强度螺栓连接副，应分别符合《钢结构用大六角头螺栓》(GBl228)、《钢结构用高强度大六角螺母型式与尺寸))(GBl229)、《钢结梅用高强度垫圈型式与尺寸》(GBl230)、《钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件》(GBl231)或《钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副形式尺寸))(GB3632)和《钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副技术条件))(GB3633)的规定。
高强度螺栓连接的计算
单个高强螺栓的抗剪承载力
1
考虑会减小，
将Nti放大25
o
％
i
N b V (ti)
0.9n f (P 1.25
Nti )
i 1
P=768kN
保证连接安全的要求：
nt——连接的传力摩擦面数 ——摩擦面的抗滑移系数
n
n
n
V
Nb V (ti )
0.9n f (P 1.25 Nti ) 0.9n f (nP 1.25
一个螺栓承受的剪力 Nv=V/n=665/16=41.6kN＞Nvb= 34kN (不可) 25
改用M22，孔24，P=190kN，于是=0.906，这样： Nvb= 0.9nt(P-1.25Nt) =0.906×0.9×1×0.45(190-1.25×48)=48kN Nv=41.6kN＜Nvb= 48kN (可)
Nti )
i 1
i 1
i1 20
• P90 例题3.15
21
22
例3-16 设计图3-76所示高强螺栓连接的强度。被连 接板件的钢材为A3F，高强螺栓10.9级，M20，孔径22， 连接接触面喷砂后生赤锈。按摩擦型计算。
1
o
P=768kN
图3-76
已知外力P、螺栓数、 螺栓类别、直径、钢 材类型，验算螺栓强 度。
P—预拉力
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。
16
1.什么是传统机械按键设计？
传统的机械按键设计是需要手动按压按键触动 PCBA上的开关按键来实现功能的一种设计方式。
传统机械按键结构 层图：
按
高强螺栓锚固长度计算
高强螺栓锚固长度计算【实用版】目录1.高强螺栓锚固长度的定义和重要性2.高强螺栓锚固长度的计算方法3.高强螺栓锚固长度的考虑因素4.高强螺栓锚固长度的实际应用案例5.结论正文一、高强螺栓锚固长度的定义和重要性高强螺栓锚固长度是指高强度螺栓在混凝土结构中锚固的有效长度。
高强度螺栓是一种用于连接构件的紧固件，其强度和抗拉能力较高。
在工程中，高强螺栓锚固长度的计算和确定对于构件的稳定性和安全性至关重要。
二、高强螺栓锚固长度的计算方法高强螺栓锚固长度的计算主要依据以下公式：锚固长度 = 螺栓直径 d ×锚固系数 K + 孔深 H其中，螺栓直径 d 为螺栓的直径；锚固系数 K 为根据构件类型和螺栓材料选择的系数，一般可在相关设计规范中查取；孔深 H 为螺栓孔的深度。
三、高强螺栓锚固长度的考虑因素在计算高强螺栓锚固长度时，需要综合考虑以下因素：1.构件类型：不同类型的构件对高强螺栓锚固长度的要求不同，因此需要根据实际情况选择合适的锚固系数 K。
2.螺栓材料：高强螺栓的材料对其锚固性能有直接影响，因此在计算锚固长度时要考虑螺栓材料的性能。
3.混凝土强度：混凝土强度对高强螺栓锚固长度的计算有较大影响。
混凝土强度越高，允许的锚固长度就越长。
四、高强螺栓锚固长度的实际应用案例以某钢筋混凝土梁为例，假设梁的宽度为 b，高度为 h，使用 M20 的高强螺栓连接。
根据相关设计规范，可查取锚固系数 K=0.8。
假设螺栓孔深 H=100mm，螺栓直径 d=20mm。
根据公式：锚固长度 = 螺栓直径 d ×锚固系数 K + 孔深 H= 20mm × 0.8 + 100mm = 160mm因此，在这种情况下，高强螺栓的锚固长度应为 160mm。
五、结论高强螺栓锚固长度的计算是确保构件稳定性和安全性的关键环节。
在计算过程中，需要综合考虑构件类型、螺栓材料、混凝土强度等因素，并根据实际情况选择合适的锚固系数。
高强度螺栓连接的构造和计算
高强度螺栓连接的构造和计算一、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Nt，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ÄP，同时把压紧的板件拉松，使压力C减少ÄC（图3.6.1b）。
计算表明，当加于螺杆上的外拉力Nt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Nt≤0.5P时，不出现撬力，如图3.6.2所示，撬力Q大约在Nt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Nu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。
实际上很难满足这一条件，可采用图3.5.7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0.5P。
钢结构高强螺栓连接的设计、施工及验收规程
中华人民共和国行业标准钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程JGJ 82—91第一章总则第1．0．1条为使在钢结构工程中，高强度螺栓连接的设计、施工做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量，制定本规程。
第1．0．2条本规程适用于工业与民用建筑钢结构工程中高强度螺栓连接的设计、施工与验收。
第1．0．3条高强度螺栓连接的设计、施工及验收，除按本规程的规定执行外，尚应符合《钢结构设计规范》(GBJl7)、《冷弯薄壁型钢结构技术规范))(GBJl8)及《钢结构工程施工及验收规范))(GBJ205)的有关规定。
设计在特殊环境(如高温或腐蚀作用)中应用的高强度螺栓连接时，尚应符合现行有关专门标准的要求。
第1．0．4条本规程采用的高强度螺栓连接副，应分别符合《钢结构用大六角头螺栓》(GBl228)、《钢结构用高强度大六角螺母型式与尺寸))(GBl229)、《钢结梅用高强度垫圈型式与尺寸》(GBl230)、《钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件》(GBl231)或《钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副形式尺寸))(GB3632)和《钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副技术条件))(GB3633)的规定。
第1，0．5条在设计图、施工图中均应注明所用高强度螺栓连接副的性能等级、规格、连接型式、预拉力、摩擦面抗滑移系数以及连接后的防锈要求。
当设计中选用两种或两种以上直径的高强度螺栓时，还应注明所选定的需进行抗滑移系数检验的螺栓直径。
第1．0．6条在高强度螺栓施拧、构件摩擦面处理及安装过程中，应遵守国家劳动保护和安全技术等有关规定。
第二章连接设计第一节一般规定第2．1．1条 本规程采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，用分项系数的设计表达式进行计算。
高强度螺栓连接应按其不同类型分别考虑下列极限状态：一、摩擦型连接 在荷载设计值下，连接件之间产生相对滑移，作为其承载能力极限状态；二、承压型连接 在荷载设计值下，螺栓或连接件达到最大承载能力，作为其承载能力极限状态；在荷载标准值下，连接件间产生相对滑移，作为其正常使用极限状态。
jgj8291 钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程
钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程JGJ82-91目录第一章总则第二章连接设计第一节一般规定第二节摩擦型连接的计算第三节承压型连接的计算第四节接头设计第五节连接构造要求第三章施工及验收第一节高强度螺栓连接副的储运和保管第二节高强度螺栓连接构件的制作第三节高强度螺栓连接副和摩擦面的抗滑移系数检验第四节高强度螺栓连接副的安装第五节高强度螺栓连接副的施工质量检查和验收第六节油漆附录一非法定计量单位与法定附录二本规程用词说明附加说明主编单位：湖北省建筑工程总公司批准部门：中华人民共和国建设部施行日期：1992年11月1日关于发布行业标准《钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程》的通知建标〔1992〕231号各省、自治区、直辖市建委（建设厅），计划单列市建委，国务院有关部、委：根据原国家建工总局（82）建工科字第14号文的要求，由湖北省建筑工程总公司主编的《钢结构高强度螺栓连接设计、施工及验收规程》，业经审查，现批准为行业标准，编号JGJ82-91，自一九九二年十一月一日起施行。
本标准由建设部建筑工程标准技术归口单位中国建筑科学研究院归口管理，其具体解释等工作由湖北省建筑工程总公司负责。
本标准由建设部标准定额研究所组织出版。
中华人民共和国建设部一九九二年四月十六日主要符号作用和作用效应F——集中荷载；M——弯矩；N——轴心力；P——高强度螺栓的预拉力；V——剪力。
计算指标——每个高强度螺栓的受拉、受剪和承压承载力设计值；f——钢材的抗拉、抗压和抗弯强度设计值；——高强度螺栓的抗拉、抗剪和承压强度设计值；σ——正应力。
几何参数A——毛截面面积；An——净截面面积；I——毛截面惯性矩；S——毛截面面积矩；α——间距；D——直径；D0——孔径；L——长度；Lz——集中荷载在腹板计算高度边缘上的假定分布长度。
计算系数及其它n——高强度螺栓的数目；n1——所计算截面上高强度螺栓的数目；nf——高强度螺栓传力摩擦面数目；μ——高强度螺栓摩擦面的抗滑移系数；Ψ——集中荷载的增大系数。
3.8 高强度螺栓连接的性能和计算
N tb = 0.8 P
4.摩擦型高强度螺栓同时承受剪力和外拉力的连接
b NV = 0.9n f µ ( P − 1.25 N t )
5.承压型高强度螺栓同时承受剪力和外拉力的连接
NV b N V Nt + b ≤1 N t
2 2
NV ≤ N cb / 1.2
钢结构/ 钢结构/ 第3章 钢结构的连接 /$3.8 高强度螺栓连接的性能和计算
3
扭剪法是采用扭剪型高强度螺栓，该螺栓尾部设有梅花头，拧 紧螺帽时，靠拧断螺栓梅花头切口处截面来控制预拉力值。 高强度螺栓的设计预拉力值由材料的强度和螺栓的有效截面面 积确定，并且考虑了施工时为补偿预拉力的松弛对螺栓超张拉 5％～10％，因此乘以系数0.9；还考虑了料抗力的变异等影响， 再乘以系数0.9；还有一个0.9是由于以抗拉强度为准引入的附 加安全系数。在拧紧螺栓时扭矩使螺栓产生的剪力将降低螺栓 的承拉能力，所以对材料抗拉屈服强度除以系数1.2。 高强度螺栓预拉力设计值为：
钢结构/ 钢结构/ 第3章 钢结构的连接 /$3.8 高强度螺栓连接一般采用Ⅱ类钻孔，孔径比螺栓杆公称直径 大1.5～2mm(摩擦型)或1～1.5mm(承压型)。 2.高强度螺栓的预拉力 高强度螺栓的预拉力，是通过拧紧螺母实现的。拧紧方法分 扭矩法、转角法和扭剪法。扭矩法是使用可直接显示扭矩或 可控制扭矩的特制定扭矩扳手，利用事先测定的扭矩与螺栓 预拉力的对应关系施加扭矩，使之达到预定的预拉力。 扭角法是先用扳手将螺母初拧到一定扭矩(该扭矩值由试验 决)，然后再复拧一次，复拧的控制扭矩与初拧扭矩相同， 终拧时将螺母再转动一个角度，螺栓即可达到预定的预拉力 值。终拧的角度由试验和计算得出。
0.9 × 0.9 × 0.9 P= Ae f u 1.2
高强螺栓连接等强连接计算
计算梁的拼接接点设计型号H900x550x20x30工字钢梁高h=900mm工字钢腹板厚t w=20mm f=295f V=工字钢上翼缘b1=550mm宽工字钢上翼缘t f1=30mm f=265f V=厚工字钢下翼缘b2=550mm宽工字钢下翼缘t f2=30mm f=265f V=厚工字钢腹板高h w=840mm度截面面积A0b=49800mm2中和轴位置h1=450mm h2=450惯性矩I0x b=7234740000mm4截面抵抗矩W0x1b=16077200mm3W0x2b=16077200腹板连接板的h wm=680mm高度初定螺栓型号:M24P=190KN孔径26接触面处理方μ=0.45法:传力摩擦面个n=2数:2.拼接连接计算1) 梁单侧翼缘和腹杆的净截面面积估算和相应的连接螺栓数目估算:净截面面积估A nf1a=14025mm2算:A nf2a=14025mm2A nw a=14280mm2连接螺栓估算:采用n fb1a=21.7346491224n fb2a=21.7346491224n wb a=14.1964912316接连接板的厚度t11=18mm22(-22x550x1 000)t12=18mm22(-22x550x1 000)翼缘内侧拼接连接的宽度bb1=265mm260b2=265mm260翼缘内侧拼接连接板厚度:t21=19.86538462mm25(-25x260x1 000)t22=19.86538462mm25(-25x260x1 000)腹板两侧拼接连接板的厚度,t3=13.35294118mm16(-18x190x6 70)3)梁的截面特性(1)梁上的螺栓孔截面惯性矩:I rR b=1321242347mm4(2)扣除螺栓孔后的净截面惯性矩:I nx b=5913497653mm4(3)梁的净截面抵抗矩:W nx b=13141105.9mm3(4)梁单侧翼缘的净截面面积A nF b=13380mm2(5)梁腹板的净截面面积A nw b=12120mm24)梁的拼接连接按等强设计法的设计内力值弯矩M n b=3482393063N*m m剪力V n b=2060400N始估计的螺栓数目n fb1a=23.40789852<24ok!n fb2a=23.40789852<24ok!n wb=12.04912281<16ok!6)拼接连接板的校核(1)净截面面积的校核单侧翼缘拼接连接板的净截面面积A oF PL=20212>13380ok!腹板拼接连接板的净截面面积A oW PL=15104>12120ok!(2)拼接连接板刚性的校核拼接连接板的毛截面惯性矩I ox PL=8141877933cm4拼接连接板上的螺栓孔截面惯性矩I xR PL=1937869232cm4拼接连接板扣除螺栓孔后的净截面惯性矩I nx PL=6204008701cm4拼接连接板的净截面抵抗矩W nx PL=13144086.23>13141106ok!7)按抗震设计要求对拼接连接节点的最大承载力的校核(1)梁的全塑性弯矩M px b=4122207500N*m m(2)拼接连接节点的最大承载力的校核对弯矩梁翼缘拼接连接般的净截面抗拉最大承载力的相应最大弯矩M u1=8235652080梁翼缘连接高强度螺栓的抗剪最大承载力的相应最大弯矩M u2=9869558400梁翼缘板的边端截面抗拉最大承载力的相应最大弯矩M u3=14720400000>8.24E+09翼缘拼接连接板边端截面抗拉最大承载力的相应最大弯矩M u4=22931676000>8.24E+09M u=8235652080> 4.53E+09ok!对剪力梁腹板净截面面积的抗剪最大承载力:V u1=3288818.073梁腹板拼接连接板净截面面积的抗剪最大承载力:V u2=4098540.279>3288818腹板连接高强度螺栓的抗剪最大承载力V u3=7562880>3288818V u=3288818.073>446572.5ok!(3)螺栓孔对梁截面的削弱校核梁的毛截面面A0=49800mm2积螺栓孔的削弱面积:A R=10400mm2螺栓孔对梁截面的削弱率μr=21%<25%ok!170 155 155。
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。
VDI_2230高强度螺栓连接的系统计算-中文完整版
ICS21.060.10 2003年2月VDI 2230 第一部分高强度螺栓连接的系统计算单个圆柱螺栓连接内容页指南的基本注解 VDI 2230第1部分新版本2003年. . . . . . .………………………………….………… . . . . . . . 31 有效范围. . . . . . . . . . …………………………………………………………………………….………. . . . . . 32 技术准则 VDI 2230第1部分，1986年7月版与2001年10月修订版的差异.... . (3)3 载荷和变形条件 (4)3.1 可用的计算方法概述 (4)3.2 单个螺栓连接计算，力和变形分析................... . (5)3.2.1 同轴紧固单螺栓连接 (8)3.2.2 偏心紧固单螺栓连接 (8)3.2.3 单边开放的连接 (10)3.2.4 横向力的影响. . . . . …………………………….…….…….……………………………...……………… . 104 计算步骤................................................................... (10)4.1 概述. . . . . . . . . ………………………………….………….…………………………………………. . . . . . . 104.2 说明. . . . . ………………………………….…………………. ………………………………... . . . . . . . . . . 115 数值计算……………………………… . . . . . . …….…….……. ………………………….………………. . . . . 195.1 连接的回弹. . . . ……………………………………….……. ……………………………………………... . 195.1.1 螺栓的回弹. . . . . . . . . (19)5.1.1.1 轴向回弹. . . ………………………………………….………………………….…………………. . . . . 205.1.1.2 弯曲回弹. . . . . (21)5.1.2 重叠被连接件的回弹 (21)5.1.2.1 同轴紧固单螺栓连接的回弹........................................... (23)5.1.2.2 偏心紧固单螺栓连接的回弹............................................ .. (26)5.1.2.3 偏心作用的轴向工作载荷的回弹 (31)5.2 载荷系数. . . . . . . . . . . . . ……………………………………………………………………………………. . 325.2.1 轴向作用的工作载荷的作用线-距离a…………………...…………………………………………. . . . .325.2.2 载荷系数. . . . ……………………………………………..……………………………………………… . . 325.2.2.1 基本原理. . . . . . . (33)5.2.2.2 确定载荷系数n的步骤.................................................... . (34)5.3 载荷系数和附加螺栓载荷 (38)5.3.1 载荷系数和附加螺栓载荷的上限.......... . (38)5.3.1.1同轴负载. . . . ………………………...…………………………………………………………………. . 405.3.1.2偏心负载. . . . . . (40)5.3.1.3 特殊情况下的外部弯曲力矩 (41)5.3.2 偏心载荷情况下上限的关系式 (41)5.3.3 开式连接的关系式 (44)5.4 预加载荷. . . . . . . . . ………………… ……. . . …………………………………………………………… . 475.4.1 最小夹紧力 (47)5.4.2 预紧力的变化. . .... . . . . . . . . (47)5.4.2.1 由于压陷和松弛产生的预紧力变化 (47)5.4.2.2 温度对预紧力的影响 (49)5.4.3 装配预紧力和拧紧力矩 (50)5.4.3.1 力矩控制拧紧 (52)5.4.3.2 转角控制拧紧 (53)5.4.3.3 屈服控制拧紧 (54)5.4.3.4 拧紧方法的比较 (54)5.4.3.5 最小装配预紧力 (54)5.5 应力和应变的计算 (55)5.5.1 装配应力. . . . . .................................................................................................. . . . . . . 55 5.5.2 工作应力. . . . . . . . ................................................................................................ . . . . 58 5.5.3 交变应力.................................................................................................. . . . . . . . . . . 59 5.5.4 螺栓头和螺母支承面的表面压力 (63)5.5.5 啮合长度. . . . . . . (64)5.5.6 剪切应力. . . . . . ……………………….………………………………………………………… . . . . . . 67 5.5.6.1 概述. . . . . . . . . . ……………………….………………………………………………………………. . 67 5.5.6.2 载荷分布. . . . ………………………….……………………………………………………………. . . 67 5.5.6.3 静载荷. . . . . ………………………………….……………………………………………………. . . . 685.5.6.4 动载荷………………………………………….……………………………………………... . . . . . . . 696 提高螺栓连接工作可靠性的设计. . . . . …………...….……………………………………………………. . 70 6.1 螺栓连接耐久性. . . . . . ………………………………………………………………………………….. . . 706.2 螺栓连接的松脱. . ………………………………………………………………………………….. . . . . . 717 标记符号及其内容………………………………….……………………………………………... . . . . . . . . . . 71 参考文献. . . . …………………………………….………………………………………... . . . . . . . . . . . . . . . 81 附件A 计算用表. . . . ……………………………...………………………………………………….... . . . . . . 84 附件B 计算例题. . …………………………………………………………………………………... . . . . … . . 98 附件C 载荷系数计算. . ………………………..……..……………………………………………….. . . . . . . . 138指南的基本注解2003年新版本，VDI 2230第一部分本指南已经用于实践超过25年，被广泛承认和经常参考，现在德国及其它地方被当作是标准工作用于计算螺栓连接。
钢结构大六角高强螺栓长度计算
表1 高强度螺栓附加长度△L（mm）
螺栓公称直径
高强度螺母公称厚度
高强度垫圈公称厚度
螺纹的螺距
大六角头高强度螺栓附加长度
M12
12.0
3.0
1.75
23.0
M16
16.0
4.0
2.0
30.0
M20
20.0
4.0
2.5
35.5
M22
22.0
5.0
2.5
39.5
M24
24.0
5.0
3.0
43.0
M27
27.0
5.0
3.0
46.0
M30
30.0
5.0
3.5
50.5
根据公式（1-1）计算所得值，当L≤100mm时，可按螺栓长度以5mm为一个规格的规定，将其个位数按2舍3入、7舍8入的原则，计算出使用长度；当L＞100mm时，可按螺栓长度以10mm为一个规格的规定，将其个位数按4舍5入的原则，计算出使用长度。
钢结构大六角高强螺栓长度计算
高强度螺栓的长度L应符合设计要求或按下式计算确定：
L=L′+△L (1-1)
式中 L′───连接板层总厚度（mm）；
△L ───附加长度（mm），
△L=m+2s+3p (1-2)
其中 m───高强度螺母公称厚度（mm）；
s───高强度垫圈公称厚度（mm）；
i───当L≤100mm时，i=2；当L＞100mm时，i=3；
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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。
螺栓设计计算公式
M
1 2 3 4
M
N1 N2 N3 N4
y1 y2 中 和 轴 受压区
N1
M y1
2 y i i 1 n
N tb
3、偏心拉力作用下
N
1 2 3 4 N1 N2
e
y1 N3 N4 y2 中 和 轴
N M=N·e
M作用下
N作用下
N N M y1 b N1 N 1M n Nt n n 2 yi
b v
N
b t
0.8 P
V
1 2 3 4
V
N1 N2 y1 N3 N4 y2 中 和 轴 N作用下 V作用下
N M
N M=N·e
M作用下
2、采用高强度螺栓承压型连接时 单个螺栓所受的剪力：
N v1
单个螺栓所受的最大拉力： N t 1
螺栓的强度计算公式：
N v1 Nb v N t1 Nb t
M=Ve
Nv Nt 1 Nb Nb v t
2
2
( 3 59)
Nv N
b c
( 3 60)
高强度螺栓连接计算
高强度螺栓的工作性能及单栓承载力 按受力特征的不同高强度螺栓分为两类：
摩擦型高强度螺栓—通过板件间摩擦力传递内力， 破坏准则为克服摩擦力；
螺栓设计计算公式
普通螺栓抗剪连接
N/2
N
N/2
破坏形式
（1）螺栓杆被剪坏 N 栓杆较细而板件较厚时 （2）孔壁的挤压破坏 栓杆较粗而板件较薄时 （3）板件被拉断 N 截面削弱过多时 以上破坏形式予以计算解决。
N
N
钢结构高强度螺栓连接的设计施工及验收规程
钢结构高强度螺栓连接的设计施工及验收规程钢结构高强度螺栓连接是一种常用的连接方式，具有连接强度高、可拆卸、重复使用等优点。
为确保钢结构高强度螺栓连接的安全性和可靠性，需要进行相应的设计、施工和验收。
本文将对钢结构高强度螺栓连接的设计、施工和验收规程进行详细介绍。
一、钢结构高强度螺栓连接的设计规程1.设计要求：设计应根据实际工程需要确定连接方式和类型，考虑受力情况、连接数量和间距、拧紧力矩等因素，并按照建筑设计规范和相关标准进行设计。
2.螺栓规格选择：根据受力情况和连接要求，选择合适的螺栓规格和材质，确保其强度和可靠性。
一般选择强度等级为8.8或10.9的高强度螺栓，同时应使用配套的垫圈和螺母。
3.连接方式：根据连接需求和受力情况，选择合适的连接方式，包括悬挂式连接、刚性连接和半刚性连接等。
4.连接数量和间距：根据受力情况和规范要求，确定螺栓连接的数量和间距，保证连接的均匀性和稳定性。
5.拧紧力矩设计：根据规范要求和螺栓的规格和材质，合理计算和确定螺栓的拧紧力矩，确保连接的紧固力和可靠性。
6.螺栓连接预紧力控制：在连接施工中，需使用扭矩扳手等工具对螺栓进行预紧，控制预紧力的大小，确保连接的紧固性能。
7.检查和验算：设计完成后，应进行详细的检查和验算，确保螺栓连接的设计符合规范和标准要求。
二、钢结构高强度螺栓连接的施工规程1.材料准备：在施工前，要对螺栓、螺母、垫圈等连接材料进行检查，确保质量合格，材料完整无损。
2.连接孔洞准备：根据设计要求，在连接处进行合理的孔洞布置和钻孔，保证连接孔的准确度和平整度。
3.螺栓的安装：在合适的孔洞中，将螺栓插入孔洞中，用螺母和垫圈进行连接。
在进行拧紧之前，要确保螺栓的预紧力符合规范要求。
4.拧紧操作：使用扭矩扳手等工具，按照规范要求进行拧紧操作，保证螺栓的拧紧力矩和预紧力符合设计要求。
5.质量检查：在连接施工完成后，要进行质量检查，包括检查螺栓的拧紧力矩、螺栓的紧固情况、连接的均匀性等，确保连接的质量合格。
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第39卷第1期建筑结构2009年1月
高强度螺栓连接的设计计算
蔡益燕
(中国建筑标准设计研究院,北京100044)
1高强度螺栓连接的应用
高强度螺栓连接分为摩擦型和承压型。
《钢结构
(G设计规范》B50017—2003)(简称钢规)指出“目前制
造厂生产供应的高强度螺栓并无用于摩擦型和承压型连接之分”“,因高强度螺栓承压型连接的剪切变形比摩擦型的大,所以只适用于承受静力荷载和间接承受动力荷载的结构”。
因为承压型连接的承载力取决于钉杆剪断或同一受力方向的钢板被压坏,其承载力较之摩擦型要高出很多。
最近有人提出,摩擦面滑移量不大,因螺栓孔隙仅为115～2mm,而且不可能都偏向一侧,可以用承压型连接的承载力代替摩擦型连接的,对结构构件定位影响不大,可以节省很多螺栓,这算一项技术创新。
下面谈谈对于这个问题的认识。
在抗震设计中,一律采用摩擦型;第二阶,摩擦型连接成为承压型连接,要求连接的极限承载力大于构件的塑性承载力,其最终目标是保证房屋大震不倒。
如果在设计内力下就按承压型连接设计,虽然螺栓用量省了,但是设计荷载下承载力已用尽。
如果来地震,螺栓连接注定要破坏,房屋将不再成为整体,势必倒塌。
虽然大部分地区的设防烈度很低,但地震的发生目前仍无法准确预报,低烈度区发生较高烈度地震的概率虽然不多,但不能排除。
而且钢结构的尺寸是以mm计的,现代技术设备要求精度极高,超高层建筑的安装精度要求也很高,结构按弹性设计允许摩擦面滑移,简直不可思议,只有摩擦型连接才能准确地控制结构尺寸。
总体说来,笔者对上述建议很难认同。
2高强度螺栓连接设计的新进展
钢规的715节“连接节点板的计算”中,提出了支撑和次梁端部高强度螺栓连接处板件受拉引起的剪切破坏形式(图1),类似破坏形式也常见于节点板连接,是对传统连接计算只考虑螺栓杆抗剪和钉孔处板件承压破坏的重要补充。
1994年美国加州北岭地震和1995年日本兵库县南部地震,是两次地震烈度很高的强震,引起大量钢框架梁柱连接的破坏,受到国际钢结构界的广泛关注。
震后,两国都出台了很多新规定。
其中,在高强度螺栓连接方面,增加了设计时需要验算的新的破坏形式。
图2是美国联邦突发事件管理局标准FEMA350[1]列出的螺栓连接破坏的新形式。
图3是日本新标准《钢结
[2]
构极限状态设计指南》中梁腹板与柱现场连接插图,用以说明梁柱连接计算的新方法,其中,考虑弯矩由翼缘连接和腹板连接的上下各一部分承受,剪力由腹板连接的中间部分承受。
大量试验表明,这种计算方法是偏于安全的。
根据假设采用的腹板连接受弯部分,中Ans,nt。
图1螺栓(铆钉)连接板件的撕裂
(G《建筑抗震设计规范》B50011—2001)在计算钢
结构高强度螺栓连接的极限承载力计算时,规定取下列二式计算的较小者,式中符号说明可见规范。
Nvu=0158nnfAefvu,Ncu=nd
b
bb
b
∑tfcu
b
高钢规程修订组参考日本建筑学会《钢结构连接
[3]
设计指南》2001的规定,结合我国情况,在现行高钢规程的基础上,拟定了修订方案。
其中,梁端连接系数是按照螺栓连接的承载力抗震调整系数γRE取与梁的该系数相同的0175采用的。
根据日本的研究,螺栓连接的连接系数应高于焊缝的连接系数,但对不同强度的钢材取不同值,钢材性能越高,连接系数越低。
连接系数的作用是使连接的极限承载力大于构件的塑性承载力,并且要考虑构件所用钢材的超强和应变硬化效应。
作者简介:蔡益燕,教授级高工,一级注册结构工程师。
73
图2美国FEMA350中螺栓连接破坏形式示例
bb
者;fvu为螺栓极限抗剪强度;fcu为连接板件的极限承
压强度,取115fu,fu为连件板件抗拉强度最小值。
313单列高强度螺栓连接时的极限受拉承载力应按下
式计算:
N
b
bbb
=min{Nvu,Ncu2,Ncu3}
bb
式中:Ncu2为板边拉脱时的受拉承载力(图4(b));Ncu3
图3日本梁腹板与柱现场螺栓连接计算示例
为板件沿螺栓中心线挤穿时的受拉承载力(图4(c))。
314多列高强螺栓连接时的极限受拉承载力应按下式计算:
N
b
bbbb
=min{Nvu,Ncu2
,Ncu3,Ncu4}
b
式中:Ncu4(图4(a))。
bb31Ncu2～Ncu4应按
3高强度螺栓连接计算
311高强度螺栓连接的极限受拉承载力,应符合下列
要求:
Nu≥αN
:
b
Ncu=(0.5Ans+Ant)fu
式中:Nbu为高强度螺栓连接的极限受拉承载力,件或螺栓的极限承载力计算;N力,采用的设计内力,γRE;α为连接系数,按表1连接系数α建议值
钢材
Q235Q345GJ钢材系数
:Ans为平行于拉脱方向的板件受剪净截面面积,
Ant为垂直于拉脱方向的板件受拉净截面面积(图4)。
表1
梁端连接支撑连接、构件拼接
焊缝和母材螺栓受剪焊缝和母材螺栓受剪114011451125113011301135112011251125113011151120
图4板件拉脱、挤穿时的受拉和受剪截面计算
注:低合金结构钢屈服强度高于Q345的钢材可按Q345的规定采用;母材是指与其强度有关的连接强度系数,如承压强度等。
其中,螺栓连接的连接系数比焊缝的稍高,是因为日本螺栓的强屈比统计值低于母材的强屈比统计值,而焊缝的强度偏于安全地取与母材相同。
4几点说明
312仅考虑螺栓受剪和板件承压时的高强度螺栓极限
受拉承载力,应按下列规定计算:
Nu=min{Nvu,Ncu1}Nvu=0158nnfAefvuNcu1=nd
bb
bb
b
b
b
图1和图2中的破断线都是沿孔中心线(整列挤
穿除外),其面积较小;而图3和图4(a),(b)的破断线的剪切破坏部分是与孔边相切的,后者显然偏大。
315节中表达式的Ans项前面有系数015,且抗剪和抗拉的极限强度都用了fu,显然是近似公式,但可使计算显著简化。
而按中心线计算破断线和抗剪抗拉的极限强度采用不同值,计算式要复杂得多。
美国的相应计算公式目前尚未看到。
参
文
献
[1]RecommandedSeismicDesignCriteriaforNewSteelMomenr2frame BuildingsFEMA350[S].2004.
[2]日本建筑学会.钢结构极限状态设计指南[S].2002.[3]日本建筑学会.钢结构连接设计指南[S].2001Π2006.
∑tfcu
b
bb
式中:Nvu为n个螺栓的极限受剪承载力;Ncu1为螺栓b连接的板件极限承压承载力;Ae为螺栓有效截面面积;
n为连接的螺栓数;nf为连接的剪切面数目;d为螺栓
公称直径;74
∑t为同一受力方向钢板厚度之和的较小。