A、对于高强度螺栓摩擦型连接

（2）高强度螺栓承压型连接
对于高强度螺栓承压型连接在剪力和拉力共同 作用下计算方法与普通螺栓相似。
Nv Nt 1 Nb Nb v t
为了防止孔壁的承压破坏，应满足：
2
2
( 3 76)
N cb Nv 1.2
( 3 77)
上节课：螺栓（群）抗剪和抗拉
1、如何进行普通螺栓群抗剪连接的计算？ N n b L 15d 0时 N min
L 15d 0时
N
L N/2 N/2
N n b N min
当15d 0 L 60d 0时： L 1.1 150d 0
当L 60d 0时： 0.7
1 2 3 4
2
2
V NV n
M F
My1 N Nt 2 yi n
孔壁的承压破坏：
Nv N
b c
四、普通螺栓拉剪联合作用
V
加承托 承托刨平顶紧后，认为承托 承担全部剪力，螺栓群仅按受拉 连接计算。
M
刨平顶紧 承托(板) 连接角焊缝
§3－8 高强度螺栓连接计算
一、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：
N
3 1 4
高强度 螺栓
2
3
4
普通螺栓
N 0.9n f P
b v
(3 63)
2 1 O
δ
式中：0.9—抗力分项系数γR的倒 数(γR=1.111); nf：传力摩擦面数目; μ：摩擦面抗滑移系数;（P64） P：预拉力设计值. （P63）
N/2 N/2 a
b
N
B、对于高强度螺栓承压型抗剪连接，
4、N、M、V共同作用下
e1
V
N
e
V
1 2 3 4
摩擦型高强 V 螺栓：
0.9n ( P 1.25N
i 1 f
n
ti
)
Nti<0时，取Nti＝0
N
承压型高强螺栓：
M=V·e1+N·e
N v Nt b N N b b 1 v c 1.2 N v Nt
系数1.2是考虑由于外拉力的存在导致高强度螺栓的 承压承载力降低的修正系数。 压紧力与挤压力在螺孔承压区形成异号三向应力场
创新性设计作业1
欲将两块8mm厚，240mm宽，
400mm长的Q235钢板用普通螺栓通过双盖板进行拼 接，接缝不小于10mm，盖板选用6mm厚的Q235钢 板。已知轴心力N的设计值为N=335kN，螺栓直径 d=20mm（C级），孔径取22mm，请设计此连接。
要求：满足强度和构造要求下盖板最省料 N
？
N
N
N
1、按受力特征的不同，高强螺栓有哪两种？ 它们的区别是什么？
摩擦型高强度螺栓—依靠板件间摩擦力传递内力， 以剪力不超过摩擦力为设计准则; 承压型高强度螺栓—受力特征与普通螺栓类似，允 许接触面滑移，以连接达到极限承载力为设计准则。
2、摩擦型高强螺栓单栓抗剪和抗拉承载力计算方法？
2 2 x y i i i 1 i 1 n n
N1Ty
T
N
2 1Tx
N1Ty N1F


2
b N min
4、如何进行普通螺栓群抗拉连接的验算？
N Ae f t
b t
b
单栓抗剪？
N
N n b Nt
5、普通螺栓群只受弯矩作用时如何计算？
★ 1号栓？螺栓收拉还是受剪？受哪几个力？
2
2
四、螺栓抗剪连接中板件的强度计算
1、强度计算（承载能力极限状态）
N —轴心拉力或压力设计值； An —构件的净截面面积； f —钢材的抗拉（压)强度设计值。


( 3 66)
★公式中的fvb、fcb采用高强度螺栓连接的强度设计值
5、高强度螺栓抗拉连接工作性能和单栓承载力
N
P C
Nt
C-△C=Cf P+△P=Pf
当外拉力为零时：P（预拉力）=C（板间压紧力）； 当外拉力为Nt时：板件有被拉开趋势，板件间的压力C 减小为Cf，栓杆拉力P增加为Pf。
无外拉力Nt时：
（ Nt ≤0.8P）
N 0.9n f P
b v b v
有外拉力Nt时，P不变，但板层间压力减小到P-Nt：
N 0.9n f P Nt
随Nt的增大而减小
规范规定：
Nvb 0.9n f P 1.25Nt
(3 75)
由力学可得： N1 N 2 N 3 .... N n
y1 y2 y3 yn
(3 82)
M N1 y1 N 2 y2 .... N n yn
N1 M y1
2 y i i 1 n
(3 83)
( 3 84)
因此，设计时只要满足下式即可：
N 1 N tb
允许接触面发生相对滑移，破坏准则为 连接达到其极限状态4点，所以高强度 螺栓承压型连接的单栓抗剪承载力计算 方法与普通螺栓相同。
数值相同不？
N
3 1
4
高强度 螺栓
2
3
4
普通螺栓
2 1 O
抗剪承载力：
承压承载力：
N nv
b v
b c
d
4
2
δ
f
b c
b v
N d t f
b 单栓抗剪承载力： N min min N vb，N cb
(3 85)
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
摩擦型和承压型均可采用以下方法（叠加法）计算:
N N M y1 b N1 N 1M n Nt n n 2 yi
i 1
( 3 86)
注意：高强螺栓的默认条件，就是最大设计外拉力 Nt≤0.8P
2 N / n Ney / y 1 i N min
小偏心受拉
F e
中和轴取为螺栓群的形心
e
2 y i
ny1
大偏心受拉
N1
Ney1
y
i
2
N tb
1 2 3 4
M
F
中和轴取为最下排螺栓处
四、普通螺栓拉剪联合作用
V
M
不加承托
螺杆受剪兼受拉破坏：
N
Nv Nt b b N N 1 v t
(1)抗剪连接工作性能 四个阶段：摩擦传力的弹性 阶段、滑移阶段、栓杆传力的弹 性阶段、弹塑性阶段。
2 1 O 1 2 3
N
3
4 4
高强度 螺栓
普通螺栓
δ
为什么高强度螺栓 第一个阶段远远大 于普通螺栓？
N/2 N/2 a
b
N
（2）抗剪连接单栓承载力 A、对于高强度螺栓摩擦型连接，其 破坏准则为板件发生相对滑移，因此 其极限状态为1点而不是4点，所以1 点的承载力即为一个高强度螺栓摩擦 型连接的抗剪承载力：
2、为什么根据L的大小不同，计算方法还有区别？
3、如何进行普通螺栓群偏心力作用下的抗剪计算？ e F T
y
★ 1号栓？螺栓收拉还是受剪？受哪几个力？
F
N1 F
N1Tx
n
F n
T y1
n
2 2 x y i i i 1 i 1
1 N1Tx r1
x
N1T
N1Ty
T x1
摩擦型高强度螺栓—依靠板件间摩擦力传递内力， 以剪力不超过摩擦力为设计准则； 动荷载
承压型高强度螺栓—受力特征与普通螺栓类似，允 许接触面滑移，以连接达到极限承载力为设计准则。 静荷载或间接承受动荷载
影响摩擦力的因素？
F P
P：压紧力 预拉力 μ：板件间摩擦系数
1、高强度螺栓预拉力的控制方法 通过拧紧螺帽的方法，螺帽的紧固方法：
初拧50%，复拧力矩=初拧力矩，终拧至断颈剪断为止。
2、高强度螺栓预拉力的确定
3、高强度螺栓摩擦面抗滑移系数μ 板件间的抗滑移系数与接触面的处理方法和构件钢 号有关，其大小随板件间的挤压力的减小而减小；
喷砂可提高μ，严禁涂红丹，保证连接表面干燥。
4、高强度螺栓抗剪连接的工作性能和单栓承载力
y1 r1 x1 r1
T y1
2 2 x y i i i 1 i 1 n n
( 3 78)
N 1Ty
T r1
2 2 x y i i i 1 i 1 n n
T x1
2 2 x y i i i 1 i 1 n n
( 3 79)
300 250 200 150 100 50
有橇力时的 螺栓破坏
无橇力时的 螺栓破坏
Nt≥0.5P后，橇力Q出现
Q
如设计时不计算橇力,应使 Nt≤0.5P或增加连接板件的刚度 （如设加劲肋）
Nu ’ Nu
50 100 150 200 250 300
0
Nt (KN)
B、承压型高强度螺栓的单栓抗拉承载力，因其破 坏准则为螺栓杆被拉断，故计算方法与普通螺栓 相同，即：
N b N1 N t n
2、弯矩作用下（实质还是拉弯作用） 在弯矩作用下，为了连接板件 接触面始终处于紧密接触状态（预 拉力未被全部抵消），此时是处于 小偏心受拉状态。假定连接的中和 轴与螺栓群形心轴重合，最外侧螺 栓受力最大。
N
M
M
1 2 3 4
M
N1 N2 N3 N4
y1 y2 中 和 轴 受压区
A、转角法
B、扭矩法
C、扭断螺栓杆尾部法（扭剪型高强度螺栓）
（A）转角法 先用普通扳手初拧，使被连接构件贴合，并作出 标记线，然后从此标记线开始用长扳手终拧，拧到预 定角度时，螺栓拉力即达到所需预拉力。 （B）扭矩法 先用普通扳手初拧，再用扭矩扳手终拧。 （C）扭断螺栓尾部梅花头法 使用特制的电动扳手。
2
且
N Nv 1.2
b c
二、高强度螺栓群的抗剪计算
1、轴心力作用 假定各螺栓受力均匀，故所需螺栓数： 对于摩擦型连接：
N 0.9n f P
b v
(3 63)
N
N n b Nv
对于承压型连接：
N
N n b N min
N vb nv
d e2
4
f vb
( 3 64)
b Nc d t f cb
受力本质是外拉力会吃掉一部分预拉力，进而影响摩擦力抗剪
N 0.9n f P 1.25Nt
b v
(3 75)
GB50017-2003规定：
Nv Nt b 1 b Nv Nt
2
N tb 0.8P
（2）高强度螺栓承压型连接
Nv Nt Nb Nb 1 v t
试验证明，当外拉力Nt不大于螺栓预拉力Ｐ的80％时
Pf=1.07P，可认为 螺杆的预拉力不变 连接板件间有一定的挤 压力保持紧密接触 卸载后预压力 不会变小，无 松弛现象
现行规范规定： A、摩擦型高强度螺栓的 单栓抗拉承载力为：
N 0.8P
b t
当考虑橇力影响时，螺栓杆的 Pf(KN) 拉力Pf与外力Nt的关系曲线如图：
N Ae f t
b t b
d
4
2 e
f tb
3 74
式中：Ae--螺栓杆的有效截面面积；
de--螺栓杆的有效直径； ftb—高强度螺栓的抗拉强度设计值。
6、高强度螺栓在拉-剪共同作用下的工作性能和单栓承载力
（1）高强度螺栓摩擦型连接
受力本质是外拉力会平衡掉一部分板件间的挤压力，进而 影响摩擦力抗剪!
N1Ty N1F 1 N1Tx
由此可得螺栓“1”的强度验算公式为:
N1
摩擦型连接：
承压型连接：
N
N
2 1Tx
N 1Ty N 1F
N 1Ty N 1F


2
2
N vb
b N min
(3 80)
( 3 81)
2 1Tx


三、高强度螺栓群的抗拉计算
1、轴心力作用 假定各螺栓均匀受力，螺栓数ｎ：
中和轴取为最下排螺栓处 M ★ 中和轴？
N Ae f t
b t
b
N1
M y1
2 y i i 1 n
t Nb
6、普通螺栓群偏心受拉时的计算？
★ 1号栓？螺栓收拉还是受剪？受哪几个力？中和轴？
2 y i
N Ae f t
b t
b
e
ny1 2 N / n Ney / y 1 i N max
N 0.8P
b t
3、承压型高强螺栓单栓抗剪和抗拉承载力计算方法？ 与普通螺栓一样
N nv
b v
d 2
4
f
b v
Ncb d t f cb
b N min min N vb，N cb


N Ae f t
b t
b
6、高强度螺栓在拉-剪共同作用下的工作性能和单栓承载力
（1）高强度螺栓摩擦型连接
b N min min N vb，N cb


(3 65)
(Baidu Nhomakorabea3 66)
2、扭矩或扭矩、剪力共同作用下 计算方法与普通螺栓相同
F
1 N1F
y
F T
r1
1 N1Tx N1T
x
T
N1Ty
剪力F作用下每个螺栓受力：
N 1F
F n
扭矩T作用下：
N 1Tx T r1
2 2 x y i i i 1 i 1 n n