高强度螺栓连接的计算

改用M22，孔24，P=190kN，于是=0.906，这样： b Nv = 0.9nt(P-1.25Nt) =0.906×0.9×1×0.45(190-1.25×48)=48kN b Nv=41.6kN＜Nv = 48kN (可)
③ 验算相关公式是否满足
Nv b N v Nt b N t
（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 NV ——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 nf——传力摩擦面数 0.9——螺栓受力非均匀系数
b
NV =0.9nfP
b
抗剪承载力由摩擦力确定。
摩擦面抗滑移系数值
连接处接触面 处理方法 喷 砂 喷砂后涂无机富锌漆 喷砂后生赤绣 用钢丝刷清除浮锈或未 经处理的干净轧制表面
所需螺栓个数
n
N 0 .8 P
N
(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：
N t1 m My
1

0 .8 P yi
2
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。 （b）Nt
解（1）验算螺栓连接 的强度
N V 0.9n f μ P ＝0.9 2 0.4 155 ＝ 111.6KN
b
实际单个螺栓承受的内力 为：
N n 1200 12 kN 100 kN N V 111 . 6 kN ( 满足要求）
b
（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
N N M
① 抗拉验算 “1”点受到的拉力为：
Nt N n 2 My 1
y

2 i
384 16

5760 35 2 ( 2 35 2 25 2 15 2 5 )
2 2 2 2
=48kN b Nt =0.8P=0.8×155=124kN b Nt ＜ Nt (可) ② 抗剪验算 l1=700mm＞15d0=15×22=330mm =1.1-700/(150×22)=0.89
——摩擦面的抗滑移系数
保证连接安全的要求：
V

i 1
n
N V ( ti )
b
0 .9 n
i 1
n
f
( P 1 . 25 N ti ) 0 . 9 n f ( nP 1 . 25 N ti )
i 1
n
• 例题
例:设计图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。
已知外力P、螺栓数、 螺栓类别、直径、钢 材类型，验算螺栓强 度。 外力P=768kN 对螺栓形心有一偏 心距e=15cm，形成 剪力、拉力、弯矩 三种状态。
1
o
P=768kN
[解]
（1）计算作用在螺栓群形心处的力素
60o
剪力：V=Psin60°=768×0.866=665kN o 轴心拉力：N=Pcos60°=768×0.5=384kN 弯矩：M=Ne=384×15=5760kNcm P V （2）验算强度 连接手M、V、N共同作用，形心轴过“o”点， “1”点是最危险点。

(1 0 . 5
)
f
受剪连接计算 一个螺栓抗剪承载力 连接所需螺栓数
n N NV
b
N V 0.9nf μ P
b
净截面强度：考虑50％孔前传力
N σ ＝ ＝（ 0.5 ） f 1 An n An N
,
n1
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。
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。
N 1Y
V
V n

60 kn 6
10 KN
T V e 60 0 . 3 18 KN M
N 1X
T
T y1

xi
2

yi
2

18 10 75
6
6 70
2
4 75
2
26 . 01 KN
N 1Y
T
T x1

xi
2

T
yi
2

18 10 70
转角法
( 1)检查初拧后人螺母与螺尾端头相对价置所划的终拧起始 线和终止线所夹的角度是否在规定的范围内。 ( 2)在螺尾端头和螺母相对位置划线，然后完全卸松螺母， 再按规定的初拧扭矩和终拧角度重新拧紧螺栓，观察与 原划线是否重合，一般角度误差正负10度为合格。 (3)高强度螺桂连接副终拧后应检验螺栓丝扣外露长度，要 求螺栓丝扣外露2—3扣为宜，其中允许有10％的螺栓丝 扣外露1扣或4扣，对同一个节点，螺栓丝扣外露应力求 一致，便于检查。 (4)共他检验项目。 1)高强度螺栓连接摩擦面应保持干燥、整洁，不应有飞边、 毛刺、焊接飞溅物、焊疤、氧化铁皮、污垢和不应有的 涂料等。 2)高强度螺栓应自由穿入螺栓孔、不应气割扩孔，遇到 必须扩孔时，最大扩孔量不应超过1．2d(d为螺栓公称直 径)。
安装前注意点：
• 清理接头摩擦面，不允许有毛刺、铁屑、油污、 焊接飞溅物，用钢丝刷延受力垂直方向除去浮 锈。 • 摩擦面应干燥，没有结露、积霜、积雪。 • 雨天不得进行安装。
二、高强度螺栓的检验
• 终拧检验 （一）扭剪型 外观全数检查 （二）大六角头 扭矩法： （1）将螺母退回600左右，用表盘式定扭扳手测定拧回至原来位 置时的扭矩值，若测定的扭矩值较施工扭矩值低10％以内即为 合格。 （2）用表盘式定扭扳手继续拧紧螺栓，测定螺母开始转动时的扭 矩值，若测定的扭矩值较施工扭矩值大10％以内即为合格。
• 《钢结构用高强度大六角头螺栓》GB1228－19 • 《钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈 技术条件》GB1231－84 • 《钢结构用扭剪型高强度螺栓连接件型式与尺寸》 GB3632－83 • 《钢结构用扭剪型高强度螺栓连接件技术条件》 GB3633－85
出厂前试验：
（1）钢材的炉号、制作批号、化学性能与机械性能证明或 试验。 （2）螺栓的楔负荷试验。 （3）螺母的保证荷载试验。 （4）螺母和垫圈的硬度试验。 （5）连接件的扭矩系数试验（注明试验温度）。大六角 头 连接件的扭矩系数平均值和标准偏差；扭剪形连接件的紧 固轴力平均值和变异系数。 （6）紧固轴力系数试验。 （7）产品规格、数量、出厂日期、装箱单。
螺杆剪力
抗拉时与普通螺栓 相同，但变形 N 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：
P 0 .9 0 .9 1 .2
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
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 V 0.9n f μ P
b
75
＝0.9 0.45 155 ＝60.75KN
70 70
75
（2）计算单个螺栓在外力作用下承受的最大荷载
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： N v N
n
单个螺栓承载力设计条件：
Nv
N n
Nv
b
(1).所需螺栓 数：
n
N Nv
b
(2).构件净截面强度验算
+ + N+
N
N
+ + + + + +
+ + +
N
N′
N′
A
孔前传力分析
N An n1 n N An
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间无滑动，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。 变形大，不适于受动荷载的连接。
o
1
P=768kN
一个摩擦型高强螺栓的抗剪设计承载力按式（3-55） 并引入后计算， b Nv = 0.9nt(P-1.25Nt) =0.89×0.9×1×0.45(155-1.25×48)=34kN 一个螺栓承受的剪力 b Nv=V/n=665/16=41.6kN＞Nv = 34kN (不可)
b=0.8P（普通螺栓
Nt = Ae ft ）
b
b
(4) 受剪力与拉力同时作用的高强螺栓群计算
单个高强螺栓的抗剪承载力
考虑会减小， 将Nti放大25％ o
N V ( ti ) 0 . 9 n f ( P 1 . 25 N ti )