钢结构螺栓连接实例(2011)

限制最大容许距离的目的： 防止构件凸曲现象；防止连接件的接触面不够 紧密，易腐蚀。
普通螺栓连接的工作性能
（1） 抗剪螺栓连接的受力和破坏 受力特征： • 外力较小时，摩擦力传递外力； • 外力超过最大摩擦力后，构件开始滑移，螺杆接触构 件的孔壁，螺杆受剪、弯和轴向力作用，而孔壁受挤 压。
• 试验证明 弹性阶段，两端螺栓受力大，中间螺栓受力小。塑性 阶段，螺栓受力趋于相等直到破坏。
(3)螺栓群偏心受拉
N max N / n Ney1 / yi2 N tb
N min N / n Ney1 / yi2
高强螺栓群受剪拉连接的计算
承压型
(
NV 2 Nt ) ( b )2 1 b NV Nt
且
NV N cb / 1.2
摩擦型
N v N 0.9n f (nP 1.25 N t )
N1Ty
Tx1 xi2 yi2
剪力V作用下，
N
轴力N作用下，
V 1y
V n
验算：
N N n
N 1x
V b ( N1Tx N1N ) 2 ( N1Ty N1 y ) 2 N min x
普通螺栓群受拉连接的计算
（1）螺栓群轴心受力 假定螺栓平均受力 螺拴数确定：
或
Nv Nt b 1 b Nv Nt
•（二）、承压型高强螺栓连接的工作性能 类似普通螺栓连接受力特性。 （1）承压型连接高强螺栓受剪 单个抗剪螺栓承载力设计值
N nv
b v
d 2
4
f
b v
N dt f
b c
d e b N nv fv 4
2 b v
b c
[N
b min
] min [ N ], [ N ]
Tr1 N xi2 yi2
T 1
当螺栓群狭长时， y1 3x1 则
Ty1 N yi2
T 1
时，可忽略
xi
验算：
N N
T 1
b min
(3)螺栓群在扭矩、剪力和轴力共同作用下的 计算
离螺栓群形心最远螺栓：
Ty1 扭矩T作用下，N xi2 yi2
T 1x
,
4.6s 4表示螺栓抗拉强度为400MPa，.6表示屈服强度 与抗拉强度之比
高强螺栓 —强度较高。8.8S和10.9S。1.5~2.0mm(摩擦型） 1.0~1.5mm承压型） 常用螺栓直径： 16，18，20，22，24 mm 螺栓连接的种类: 普通螺栓连接,高强螺栓连接
6-1、普通螺栓连接的构造和计算 Configuration &. Design of Ordinary Bolted Connection
b min
高强螺栓群受拉连接的计算
(1)螺栓群轴心受拉 螺拴数确定：
N n b Nt
摩擦型
承压型
N tb 0.8 P
N tb
d e 2
4
ftb
(2)螺栓群受弯矩作用
被连接构件保持紧密贴合,认为中性轴在螺栓群的形心上
0 <fy fy fy fy
< fy
< fy
fy
fy
N max
Mymax N tb yi2
2、高强螺栓连接分类： （1）摩擦型高强螺栓连接 （2）承压型高强螺栓连接 用于受剪、受拉以及剪拉联合作用。
3、高强螺栓连接的性能 • （一）、摩擦型高强螺栓连接的工作性能 （1）摩擦型连接高强螺栓受剪 只依靠被连接件之间的摩擦阻力传递剪力，并 以剪力等于摩擦力为承载力的极限状态。 单个抗剪螺栓承载力设计值
N max Ney1 / yi 2 N tb
普通螺栓群受剪力和拉力联合作用
（1）有支托承受剪力，仅拉力由螺栓群承受。 按受拉螺栓连接计算。支托用角焊缝连接。 ，
f
he lw
V
f fw
1.25 ~ 1.35
（2）无支托承受剪力，螺栓承受剪力和拉力。
验算公式：
b v b c


（2）承压型连接高强螺栓受拉 单个抗拉螺栓承载力设计值
N tb
d e 2
4
f t b (在杆轴方向受拉时)
（3）承压型连接高强螺栓受剪拉 • 有支托承受剪力，仅拉力由螺栓群承受。 • 无支托承受剪力，螺栓承受剪力和拉力。
NV 2 Nt 2 ( b ) ( b ) 1 NV Nt
N n b Nt
（2）螺栓群受弯矩作用
计算原理: 精确计算中和轴困难，近似假定在弯矩指向一 側的最下一排螺栓轴线上，并忽略压力提供的 矩。 螺栓拉力：
Myi Ni yi2
验算：
N max
Mymax N tb yi2
（3）螺栓群受弯矩和轴力作用(图a)
偏心受拉
弯矩引起三角形应力分布，上部螺栓受拉，下部 受压。轴力由各螺栓平均分配。 螺栓的最大和最小受力 ，N N / n Ney / y 2 N max N / n Ney1 / yi2 N tb min 1 i
且
NV N / 1.2
b c
高强螺栓群受剪连接的计算
(1)螺栓群轴心受剪
螺栓数确定: 净截面强度验算:
N n b N min
n1 N (1 0.5 ) f n An
摩擦型
承压型
N f An
(2)螺栓群偏心受剪
(N N ) (N N ) N
T 1x N 2 1x T 1y V 2 1y
普通螺栓连接：
1、抗剪螺栓连接 螺栓杆承受剪切、挤压作用（作用力垂直螺栓 杆）
2、抗拉螺栓连接
螺栓杆承受拉力作用（作用力平行螺栓杆） 3、承受剪拉的螺栓连接 螺栓杆承受剪切、挤压和拉力作用
螺栓的排列和构造要求
• 排列方式 并列和错列
• 总的要求 排列应满足强度要求、构造要求和施工要求。
• 规范规定了螺栓排列的最小和最大容许间距。 端距、边距、中距要求见规范 限制最小容许距离的目的： 减小板件的应力集中；防止钢板端部剪断；防 止钢板面积削弱过多；为方便施工需要。
(b)两角钢板拼接 将角钢截面展开, 计算方法同两钢板连接。
计算步骤： 计算单个螺栓的承载力确定螺栓数量螺 栓排列净截面强度验算
(2)螺栓群在扭矩作用下的计算
假定： （a）被连接构件绝对刚性，螺栓弹性； （b）各螺栓受力方向垂直该点与形心的连线， 且剪力的大小与连线距离的大小成正比。
最大剪力：
（3）受剪拉螺栓连接的受力和破坏
• 受力特点： 螺栓群承受剪力和拉力的联合作用。 • 破坏形式： ①、螺栓杆受剪兼受拉破坏 ②、孔壁承压破坏
( NV 2 Nt ) ( b )2 1 b NV Nt
NV N
b c
普通螺栓群受剪连接的计算
(1)螺栓群轴心受剪 (a)两钢板拼接
板受力示意图
受剪螺栓连接的破坏形式
(1)螺杆剪断；(2)孔壁压坏；(3)钢板端部剪 断；(4)钢板拉断 螺栓连接的计算仅考虑(1)和(2)(4)三种破坏形 式。
一个抗剪螺栓的承载力
1)抗剪承载力设计值（图a） 按螺栓抗剪
N nv
b v
d
4
2
f vb
2）承压承载力设计值（图b）
按孔壁承压
b c
N dt f
当受力方向连接长度 l1 15d 0 时，认为轴心力 由各螺栓平均分担。
N 螺栓数确定: n b N min
当受力方向连接长度 l1 15d 0 时，内力不易均 匀。考虑修正承载力 螺栓数:
N n b N min
l1 1.1 0.7 , 150 d 0
• 在搭接或单面拼接板的接头中，考虑偏心传力 使螺栓产生附加弯矩，螺栓数量按计算值增加 10%。单角钢单面拼接时，螺栓数量按计算值 增加15%。 取整数进行排列。然后验算构件的净截面强度。
NV 2 Nt 2 ( b ) ( b ) 1 NV Nt
且
NV N
b c
6-2、高强螺栓连接的性能和计算
1、高强螺栓连接的预拉力
通过拧紧螺帽，使螺杆受到拉伸作用，产生 预拉力，而被连接板件间产生挤压力。 预拉力控制方法：扭矩法、扭剪法、转角法。
P 0.9 0.9 0.9 Ae f u / 1.2
b c
单个抗剪螺栓的承载力
[N
b min
] min [ N ], [ N ]
b v b c

Hale Waihona Puke Baidu

（2） 拉力螺栓连接的受力和破坏
受力特点： 外力使被连接构件的接触面有脱开的趋 势，而使螺栓杆受拉。 破坏形式：螺栓杆拉断。 一个受拉螺栓的承载力设计值
N
b t
d e
4
2
ftb
*有效直径问题（查表解决） *附加力问题（0.8f和构造措施解决）
N 0.9n f P
b V
净截面强度验算: (1 0.5 n1 ) N f n An
（2）摩擦型连接高强螺栓受拉 板件间保留一定的压紧力，整个板面始终处于 紧密接触状态。规范规定： 单个抗拉螺栓承载力设计值
N 0.8 P
b t
（3）摩擦型连接高强螺栓受剪拉
N v N vb 0.9n f ( P 1.25 N t ) N t 0.8 P
当 e yi2 /(ny1 ) 时，弯矩较小，
N min N / n Ney1 / yi2 0
，所有螺栓受拉(图b)
当
e yi2 /(ny1 )
时，弯矩较大，
N min N / n Ney1 / yi2 0 ，连接下部受压 (图c)。
近似假定在最下一排螺栓轴线上，并忽略压力提 供的矩。（类似纯弯情况）
b v
N t 0.8P
N f An
并列构件的净截面强度验算： A t 被连接件：危险截面1-1 ， n A n1d 0，受力为 N 盖板：危险截面3-3， An 2( A1 n3d 0t1 ) ，受力为 N
错列构件的净截面强度验算：可能破坏的截面1-1， 2-2（折线截面） 被连接件：截面1-1， An A n1d 0t ，受力为 N ) 截面2-2， An t (2e4 (n2 1) e12 e22 n2 d 0 ，受力为 N 盖板：截面3-3，4-4（折线截面）净截面面积计算方 法同上。
六、螺栓连接 Bolted Connection
螺栓作为钢结构主要连接紧固件，通常用于钢结构中构件间的 连接、固定、定位等.
螺栓的种类：普通螺栓和高强度螺栓两种。
精制螺栓（A级和B级），5.6s和8.8s I 类孔， 0.18~0.25mm,传递剪力和 拉力性能好，但价格高。 普通螺栓 粗制螺栓(C级），4.6s和4.8s II 类孔, 1.5~3.0mm,传递剪力性能 差，传递拉力性能较好。