普通螺栓的连接

高强螺栓的预拉力（P85表3.9）
0.9 0.9 0.9 f u Ae P 0.6075 f u Ae 1.2
二、摩擦型高强螺栓连接计算 受剪连接计算 一个螺栓抗剪承载力
b NV 0.9nf μ P
连接所需螺栓数
n
净截面强度：考虑50％孔前传力
N, n1 N σ ＝ ＝（ 1 0.5 ） f An n An
一、概述
按受力特性分：摩擦型与承压型 抗剪连接时摩擦型以板件间最大摩擦力为承载力极限状态； 承压型允许克服最大摩擦力后，以螺杆抗剪与孔壁承压破坏 为承载力极限状态（同普通螺栓）。受拉时两者无区别。 高强螺栓采用Ⅱ级孔，便于施工。 受传力机理的要求，构造上除连接板的边、端距≥1.5d0外其 它同普通螺栓。 高强螺栓的材料与强度等级 由高强材料经热处理制成，按强度等级分10.9与8.8级。 10.9级一般为20MnTiB、40Cr等材料，fu≥1000N/mm2， fu/fy≥0.9；8.8级一般为45＃钢制成， fu≥800N/mm2， fu/fy≥0.8。
σ cr
N cr π 2 Eτ 2 A λ
3、实际构件的整体稳定 实际构件与理想构件间存在着初始缺陷，缺陷主要有： 初始弯曲、残余应力、初始偏心。 ⑴、初始弯曲的影响
d2y πx EI 2 N ( y v0 sin ) 0 dx l
v0 vm v0 v 1 N / N cr
T x1 N 2 2 x y i i
T 1x
T x1 N 2 2 x y i i
T 1x

轴力及剪力作用
N

N 1x
N n
T 1x
N
V 1x
V n
T 1y V 2 1y b min
轴力扭矩共同作用下最大受力螺栓
N
T N V 1
(N N ) (N N ) N
第四章轴心受力构件
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节

概 述 轴心受力构件的强度与刚度 实腹式轴心受压构件的整体稳定 实腹式轴心受压构件的局部稳定 实腹式轴心受压构件的截面设计 格构式轴心受压构件
第一节 概
述
轴心受力构件分轴心受拉及受压两类构件，作为一种受力构 件，就应满足承载能力与正常使用两种极限状态的要求。 正常使用极限状态的要求用构件的长细比来控制；承载能力 极限状态包括强度、整体稳定、局部稳定三方面的要求。 稳定问题是钢构件的重点问题，所有钢构件都涉及到稳定问 题，是钢构件设计的重点与难点。本章将简单讲述钢结构的 钢结构稳定理论的一般概念，为下序章节打基础。 轴心受力构件的截面分：实腹式与格构式两类（P97图4.2） 实腹式又分型钢截面（包括普通型钢与薄壁型钢），组合截 面（钢板组合与型钢组合截面） 格构式截面又分缀条式截面与缀板式截面
N t N tb 0.8P
三、承压型高强螺栓连接
受力性能同普通螺栓，拉剪作用时以栓杆抗剪及孔壁 承压承力；受拉同摩擦型，计算公式总结如表3.11。
本章重点
1、角焊缝的构造与计算； 2、焊接残余应力与变形的产生机理与影响； 2、普通螺栓受剪连接的破坏形式与机理； 3、高强螺栓连接的构造与计算。
第二节 轴心受力构件的强度与刚度
一、轴心受力构件的强度 二、轴心受力构件的刚度
fy N 以净截面的平均应力强度为准则：即 σ f An rR
以构件的长细比来控制，即 λ
x( y)

l 0 x( y) ix ( y )
λ

第三节 实腹式轴心受压构件的整体稳定
一、稳定问题的概述
所谓的稳定是指结构或构件受载变形后，所处平衡状 态的属性。如图4.4，稳定分稳定平衡、随遇平衡、不稳定 平衡。结构或构件失稳实际上为从稳定平衡状态经过临界平 衡状态，进入不稳定状态，临界状态的荷载即为结构或构件 的稳定极限荷载，构件必须工作在临界荷载之前。
拉剪共同作用螺栓连接计算
V NV Nt b N N V C Nb Nb 1 n V t Fey1 F Nt NV 2 m y n i
注：此类连接因无支托板，一般应考虑精制螺栓连接，以减 少连接变形。
2
2
第七节 高强度螺栓连接
稳定问题为钢结构的重点问题，所有钢结构构件均件均 存在稳定问题，稳定问题分构件的整体稳定和局部稳定。 二、理想轴心受压构件的整体失稳 1、理想条件：绝对直杆、材料均质、无荷载偏心、无初始应 力、完全弹性。 2、典型失稳形式（p101，图4.5） 弯曲失稳－只有弯曲变形； 扭转失稳－只有扭转变形。 弯扭失稳－弯曲变形的同时伴随有扭转变形。 单对称截面绕对称轴（或不对称截面）弯曲失稳时，由 于截面的形心（内力作用点）与剪心（截面的扭转中心）不 重合，截面内的内力分量相对于剪心产生偏心产生扭矩，从 而产生扭转变形。失稳承载力低于弯曲失稳承载力。 只有类似于十字型截面扭转失稳承载力小于弯曲失稳承 载力，其他截面一般来说弯曲稳定承载力均大于扭转失稳承 载力。
N 2 1x
受拉螺栓连接
受力性能与承载力
1 N π d e2 f t b 4 N N t N tb n
b t

受弯矩作用螺栓连接计算
M M N1M y1 N M N 2 n m
M M Nn N1M N2 y1 y2 yn
N
M 1
M y1 b N t m yi2
第六节 普通螺栓的连接


一、普通螺栓的连接构造 螺栓的规格与表示
钢结构一般选用C级（粗制）六角螺母螺栓，标识用M和 工程直径（mm）表示，例如M16、M20等

螺栓的排列
螺栓的各距应满足规定的要求（P71~72，表3.5~8）
二、受力性能与计算 1、受力分类

螺栓根据作用不同，按螺栓受力可以分为：受剪、受拉及 剪拉共同作用
σ cry
π 2 Ek 3 π 2 Ek σ crx 2 λ2 λ y x Ie k 1 I
注：残余应力对弱轴的影响大于对 强轴的影响
4、实际轴压构件的工程计算方法 初始弯曲与初始偏心的影响规律相同，按概率理论两 者同时取最大值的几率很小，工程中把初弯曲考虑为最大 （杆长的千分之一）以兼并考虑初弯曲的影响；按弯曲失 稳理论计算，考虑弯扭失稳的影响，同时考虑残余应力的 影响，根据各类影响因素的不同将构件截面类型分为a、b、 c及d四类（详见p112，图4.16及p113，表4.4a）。 a类为残余应力影响较小，c类为残余应力影响较大， 并有弯扭失稳影响，a、c类之间为b类，d类厚板工字钢绕 弱轴。 《规范》计算公式
3、理想构件的弹性弯曲失稳 根据右图列平衡方程 d2y EI 2 Ny 0 dx 解平衡方程：得
π 2 EI π 2 E N cr 2 2 A l0 λ N cr π 2 E σ cr 2 A λ 4、理想构件的弹塑性弯曲失稳 构件失稳时如果截面应力超出弹性 极限，则构件进入弹塑性工作阶段， 这时应按切线模量理论进行分析

最大承载力： N N b min N b ; N b V min V C


轴力作用受剪螺栓群的连接计算

受力特性：沿受力方向，受力分配不均，两端大中间小， 在一定范围内，靠塑变可以均布内力，过大时，设计计算 时仍按均布，但强度需乘折减系数β，当l1≥15d0时：
l1 β 1.1 0.7 150d 0
N N cr N cr f y σ φ f A ArR Af y rR ψ按λ计算 l0 x ( 0 y )
λ
x( y)
N cr σ cr φ Af y fy
ix ( y ) I x( y) A

ix ( y )
2、受剪连接 受力性能与破坏形式 五种破坏形式




螺栓受剪破坏 孔壁挤压破坏 连接板净截面破坏 螺栓受弯破坏 连接板冲剪破坏
t 5 d
t 5d
e 2d
单个受剪螺栓的承载力计算

螺栓抗剪： N b n πd V V 4
源自文库
2 b fV

b b 孔壁承压： N C d t fC
当l1≥60d0时β＝0.7

连接所需螺栓数量：
N n b N min

连接板净截面强度
σ＝ N f An
扭矩、轴力及剪力共同作用受剪螺栓群计算

扭矩作用： T N r1 N r2 N rn
T 1 T 2 T n
T T N1T N 2 Nn r1 r2 rn
⑵、初始偏心的影响
d2y EI 2 N ( y e0 ) 0 dx
π v e0 sec N / N cr 1 2
⑶、残余应力的影响 前面已讲：钢构件在轧制、焊接、剪切等过程中，会 在钢构件中产生内部自相平衡的残余应力，残余应力对构件 的强度无影响，但会对构件的稳定承载力产生不利影响。
N b NV
受拉连接高强螺栓计算
由于高强螺栓的基本承载力为摩擦力，而摩擦力预正压力有 关，为保证板件间保留一定的压紧力《规范》规定: 受弯连接结算（形心轴在中排）
N tb 0.8P
N
M t
M y1 b N t 0.8 P 2 m yi
拉、剪共同作用连接计算
V 0.9n fμ ( P 1.25 N t )

M、N共同作用（偏心受拉）螺栓计算
•
小偏心： N
M min
•
M 大偏心: N min
M y5 N N N5 2 m yi n M y5 N N N5 2 m yi n
, 1
F Fey1 Fey N1 ( ) 2 ,2 n m yi m y i