第三章钢结构的连接高强度螺栓设计
钢结构工程检测--连接件和高强螺栓
Nv Nt b 1 b Nv Nt
理论依据
（三）高强度螺栓承压型连接
1、抗剪与抗拉连接计算方法与普通螺栓相同。
预拉力P与摩擦型连接高强度螺栓相同。连接处构件接触面应清除油污及浮锈。 承压型连接高强度螺栓不应用于直接承受动力荷载的结构，可用于允许产生少量 滑动的静载结构或间接承受动荷载构件的受剪连接。
4 nv—受剪面数目，单剪nv=1，双剪nv=2，四剪nv =4；d—螺栓杆直径(螺栓 的公称直径)；fvb —螺栓抗剪强度设计值。
N vb nv
d
f vb
理论依据
螺栓的实际承压应力分布情况难以确定，简化计算，假定螺栓承压 应力分布于螺栓直径平面上，且假定该承压面上的应力为均匀分布， 则一个抗剪螺栓的承压承载力设计值式为
标准要求
表 3-2-1 螺栓、螺钉和螺柱的机械和物理性能 性能等级 机械和物理性能 3.6 4.6 4.8 5.6 5.8 6.8 d≤16 mm 公称抗拉强度ób 公称 N/mm 最小抗拉强度óbminN/mm 屈服点ós,N/mm
2 2 2
8.8 d＞16 mm 800 830 ----0.91 600 12 52 900 900 ----0.9 0 650 10 48 1000 1040 ----0.88 830 9 48 1200 1220 ----0.88 970 8 44 9.8 10.9 12.9
Nv Nt b b 1 N N v t
2 2
理论依据
孔壁承压的计算式为
b N v N c
（二）高强度螺栓摩擦型连接计算
摩擦型连接依靠被连接件之间的摩擦阻力传递剪力，以剪力等于摩 擦力作为承载能力的极限状态。
1、抗剪连接计算（教材P50）；
钢结构(第三版)戴国欣主编 课后习题答案
第三章 钢结构的连接3.1 试设计双角钢与节点板的角焊缝连接（图3.80）。
钢材为Q235B ，焊条为E43型，手工焊，轴心力N=1000KN （设计值），分别采用三面围焊和两面侧焊进行设计。
解：（1）三面围焊 2160/w f f N mm = 123α=213α= 确定焊脚尺寸：,max min 1.2 1.21012f h t mm ≤=⨯=，,min 5.2f h mm ≥==， 8f h mm =内力分配：30.7 1.2220.78125160273280273.28w f f f N h b f N KN β=⋅⋅⋅=⨯⨯⨯⨯⨯==∑ 3221273.281000196.69232N N N KN α=-=⨯-= 3112273.281000530.03232N N N KN α=-=⨯-=焊缝长度计算：11530.032960.720.78160w wf fN l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑， 则实际焊缝长度为 1296830460608480wf l mm h mm '=+=≤=⨯=，取310mm 。
22196.691100.720.78160w wf f N l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑， 则实际焊缝长度为 2110811860608480wf l mm h mm '=+=≤=⨯=，取120mm 。
（2）两面侧焊确定焊脚尺寸：同上，取18f h mm =， 26f h m m = 内力分配：22110003333N N KN α==⨯=， 11210006673N N KN α==⨯= 焊缝长度计算：116673720.720.78160w wf f N l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑，则实际焊缝长度为:mm h mm l f w48086060388283721=⨯=<=⨯+='，取390mm 。
223332480.720.76160w wf f N l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑， 则实际焊缝长度为:mm h mm l f w48086060260262481=⨯=<=⨯+='，取260mm 。
钢结构高强度螺栓连接的设计施工及验收规程.
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3.1.1条大六角头高强度螺栓连接副由一个大六角头螺栓、一个螺母和两个垫圈组成，使用组合应按表3.1.1规定。
扭剪型高强度连接副由一个螺栓、一个螺母和一个垫圈组成。
高强度螺栓连接副应在同批内配套使用。
大六角头高强度螺栓连接副组合表3.1.1第3.1.2条高强度螺栓连接副，应由制造厂按批配套供货，并必须有出厂质量保证书。
第3.1.3条高强度螺栓连接副在运输、保管过程中，应轻装、轻卸，防止损伤螺纹。
第3.1.4条高强度螺栓连接副应按包装箱上注明的批号、规格分类保管，室内存放，堆放不宜过高，防止生锈和沾染脏物。
高强度螺栓连接副在安装使用前严禁任意开箱。
第3.1.5条工地安装时，应按当天高强度螺栓连接副需要使用的数量领取。
当天安装剩余的必须妥善保管，不得乱扔、乱放。
在安装过程中，不得碰伤螺纹及沾染脏物，以防扭矩系数发生变化。
第二节高强度螺栓连接构件的制作第3.2.1条高强度螺栓连接构件的栓孔孔径应符合设计要求，孔径允许偏差应符合表3.2.1的规定。
高强度螺栓连接构件制孔允许偏差表3.2.1续表3.2.1第3.2.2条高强度螺栓连接构件栓孔孔距的允许偏差应符合表3.2.2的规定。
高强度螺栓连接构件的孔距允许偏差表3.2.2注：孔的分组规定（1）在节点中连接板与一根杆件相连的所有连接孔划为一组。
（2）接头处的孔：通用接头一半个拼接板上的孔为一组；阶梯接头一两接头之间的孔为一组；（3）在两相邻节点或接头间的连接孔为一组，但不包括（1）、（2）所指的孔。
（4）受弯构件翼缘上，每1m长度内的孔为一组。
第3.2.3条高强度螺栓的栓孔应采用钻孔成型，孔边应无飞边、毛刺。
第3.2.4条高强度螺栓连接处板迭上所有螺栓孔，均应采用量规检查，其通过率为：用比孔的公称直径小1.0mm的量规检查，每组至少应通过85％；用比螺栓公称直径大0.2~0.3mm的量规检查，应全部通过。
钢结构高强度螺栓连接的设计,施工及验收规程
钢结构是一种具有高强度和稳定性的结构体系，对于其连接部分的设计、施工和验收规程尤为重要。
其中，螺栓连接作为钢结构连接的重要组成部分，其设计、施工及验收规程一直备受关注。
一、钢结构高强度螺栓连接的设计1. 设计原则钢结构高强度螺栓连接的设计首先应遵循相关的国家标准和规范，包括但不限于《钢结构设计规范》等。
设计时需考虑结构的受力情况、螺栓的选择及数量、受力面积等因素，保证螺栓连接能够承受结构的荷载。
2. 螺栓选用在设计过程中应根据结构的需求选择合适的高强度螺栓，例如8.8级、10.9级螺栓等，同时考虑螺栓的螺纹和表面处理等特性。
3. 连接方式根据结构的特点和要求确定适当的连接方式，包括普通连接、摩擦连接、预应力连接等，确保螺栓连接符合工程设计及要求。
二、钢结构高强度螺栓连接的施工1. 施工准备在进行螺栓连接施工前，需对施工现场及材料进行清理和准备工作，确保螺栓及连接部位的清洁度和平整度。
2. 施工工艺螺栓连接的施工应根据设计要求，采用适当的工艺和方法进行安装，包括拧紧力度、紧固序列、螺栓孔洗刷、螺栓涂层、螺栓预张力的施工等。
3. 施工质量控制在施工过程中，需进行质量把关和监测，对螺栓的预张力进行检测和调整，确保螺栓连接的质量和可靠性。
三、钢结构高强度螺栓连接的验收规程1. 验收标准验收过程中需严格按照相关标准和规范进行验收，包括外观检查、尺寸检测、预紧力检测等多个方面。
2. 验收程序验收包括初验和复验两个阶段，初验主要对螺栓连接的外观和尺寸进行检查，复验则对螺栓的预紧力进行检测。
3. 验收记录验收过程中需做好验收记录，包括验收人员、时间、地点、项目编号等内容，确保关键数据的记录和留存。
个人观点和理解：从事钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收工作多年，深知其重要性和复杂性。
在实际工作中，除了严格遵守标准和规范外，还需要不断总结和积累经验，加强工艺控制和质量管理，以确保钢结构高强度螺栓连接的安全可靠性。
钢结构A-3.钢结构的连接(焊缝)
侧面角焊缝 f＝0，力N与焊缝长度方向平行。
N f f fw helw
以上各式中： he=0.7hf； lw—角焊缝计算长度，考虑起灭弧 缺陷时，每条焊缝取其实际长度减去2hf。
角焊缝的抗剪强度： Q235钢
Q345钢
160MPa 200MPa
Q390钢、Q420钢
220MPa
焊接连接形式和焊缝形式
接头形式：
对接接头 搭接接头 T形接头 角部连接
焊缝类别：
对接焊缝—— 坡口焊缝 Groove Weld 角焊缝 ——侧面角焊缝、正面角焊缝 Fillet Weld 多为直角焊缝，少数为斜角焊缝
2 2 2 σ 1.8(τ τ∥) f uw
d
a
∥
a
c
d c
角焊缝有效截面上的应力
式中： fuw --焊缝金属的抗拉强度
出于偏于安全考虑，且与母材的能量强度理论的折算 应力公式一致，欧洲钢结构协会（ECCS），将上式的1.8 改为3，即：
2 2 2 σ 3( τ τ∥) f uw
有效截面：有效厚度×计算长度 计算时假定有效截面上应力均匀 分布。
直角角焊缝截面
2）有效截面上的应力状态 在外力作用下，直角角焊缝有效截面上有三个应力： —正应力，与焊缝长度方向（面外垂直） ∥—剪应力，与焊缝长度方向（面内平行） —剪应力，与焊缝长度方向（面内垂直） 国际标准化组织（ISO）推荐 下式确定角焊缝的极限强度
电阻焊是利用电流通过焊件接触点表面的电阻所产生的 热量来熔化金属，再通过压力使其焊合。冷弯薄壁型钢的焊 接，常用电阻点焊，板叠总厚度一般不超过12mm，焊点应主 要承受剪力，其抗拉(撕裂)能力较差。
第三章钢结构的连接-螺栓连接
n
yi2
i1
i1
i1
i1
N1Ty
T r1
n
xi2
n
yi2
x1 r1
T x1
n
xi2
n
yi2
i1
i1
i1
i1
y1 r1
N1Tx N1T
x N1Ty
T
螺栓1的强度验算公式为:
N 1 2 T xN 1T yN 1F2N m b in
当螺栓布置比较狭长(如y1≥3x1)时, 可令:xi=0，则N1Ty=0
假定2：‘1’号螺栓在M作用下所受拉力最大
1
M
2
T N r 1 1 T r 1 2 r 2 2 r n 2 N r 1 1 T i n 1 r i2
N1T
Tr1
n
n
Tr1
n
ri2
xi2 yi2
i1
i1
i1
N1Tx
T r1
n
xi2
n
yi2
y1 r1
T y1
n
xi2
⑤沿杆轴方向受拉的螺栓连接中的端板，应采取增强刚度 的措施。
第七节 普通螺栓连接的性能和计算
抗剪连接的工作性能 抗剪连接是最常见的螺栓连接。抗剪试验可得试件上a、
b两点间的相对位移δ 与作用力N的关系曲线。试件由零
载一直加载至连接破坏的全过程，经历三个阶段。
N/2 N/2 a
N
b
(1)摩擦传力弹性阶段 O1斜直线
《钢结构设计原理》3-1 钢结构的连接-焊缝连接
3. 气体保护焊
气体保护焊是利用二氧化碳气体或其他惰性气体 作为保护介质的一种电弧熔焊方法。
直接依靠保护气体在电弧周围造成局部的保护层， 以防止有害气体的侵入并保证了焊接过程中的稳 定性。
气体保护焊的焊缝熔化区没有熔渣，焊工能够清 楚地看到焊缝成型的过程；由于保护气体是喷射 的，有助于熔滴的过渡；又由于热量集中，焊接 速度快，焊件熔深大，故所形成的焊缝强度比手 工电弧焊高，塑性和抗腐蚀性好，适用于全位置 的焊接。但不适用于在风较大的地方施焊。
3.4.1 角焊缝的构造要求
4 侧面角焊缝的最大计算长度 侧面角焊缝在弹性阶段沿长度方向受力不均匀，两端 大中间小。焊缝越长，应力集中越明显。
若焊缝长度适宜，两端点处的应力达到屈服强度后， 继续加载，应力会渐趋均匀。
若焊缝长度超过某一限值时，有可能首先在焊缝的两 端破坏，故一般规定侧面角焊缝的计算长度
A、B级精制螺栓是由毛坯在车床上经过切削加 工精制而成。表面光滑，尺寸准确，对成孔质量 要求高。有较高的精度，因而受剪性能好。制作 和安装复杂，价格较高，已很少在钢结构中采用
C级螺栓由未经加工的圆钢压制而成。螺栓表面 粗糙，一般采用在单个零件上一次冲成或不用钻 模钻成设计孔径的孔(II类孔)。
螺栓孔的直径比螺栓杆的直径大1.5~2mm。螺栓 杆与螺栓孔之间有较大的间隙，受剪力作用时， 将会产生较大的剪切滑移，连接的变形大。安装 方便，且能有效地传递拉力，可用于沿螺栓杆轴 受拉的连接中，以及次要结构的抗剪连接或安装 时的临时固定。
3.4.1 角焊缝的构造要求
3 角焊缝的最小计算长度 焊脚尺寸大而长度较小时，焊件的局部加热严重，焊缝 起灭弧所引起的缺陷相距太近，以及焊缝中可能产生的 其他缺陷(气孔、非金属夹杂等)，使焊缝不够可靠。 搭接连接的侧面角焊缝，如果焊缝长度过小，由于力线 弯折大，会造成严重应力集中。
第三章 钢结构连接(螺栓)
但在重要的连接中，例如：制动梁或吊车梁上翼缘与
施工图中螺栓及其孔眼图例
螺栓及其孔眼图例见表3.3，
3．7 普通螺栓连接的工作性能和计算
普通螺栓连接按受力情况可分为三类
①螺栓只承受剪力； ②螺栓只承受拉力； ③螺栓承受拉力和剪力的共同作用。
：
下面将分别论述这三类连接的工作性能和计算
方法。
3 钢结构的连接
3．6 螺栓连接的构造
3．6．1 螺栓的排列
规范规定的钢板上螺栓的容许距离见表3.5（p62)。 在角钢、普通工字钢、槽钢截面上排列螺栓的线距应满 足表3.6、表3.7、表3.8的要求。
螺栓或铆钉的最大、最小容许距离 名称 位置和方向
表 3.4 最大容许距离 (取两者的较小值) 最小容许 距 离
1
外排(垂直内力方向或顺内力方向) 中 垂直内力方向 压力 顺内力方向 排 拉力
8d0 或 12t 16d0 或 24t 12d0 或 18t 16d0 或 24t 3d0
中 心 间 间 距 顺内力方向 中心至 垂直 构件边 内力 缘距离 方向 气割或锯割边 其他螺栓或铆钉 1.2d0 注：(1) d0 为螺栓或铆钉孔直径，t 为外层较薄板件的厚度； (2)钢板边缘与刚性构件(如角钢、槽钢等)相连的螺栓或铆钉的最大间距，可按 中间排的数值采用。 轧制边自动精密 高强度螺栓 剪切边或手工气割边 4d0 或 8t 1.5d0
距≥2d0来保证，第⑤种破坏形式通过限制夹紧长度在（4~6）d内 来保证。因此，抗剪螺栓连接的计算只考虑第①、②种破坏形式。
1 1
(a) e
(b)
(c)
(d)
1-1 剖面 图 3-12 抗剪螺栓的破坏性式
(e)
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。
钢结构戴国欣主编课后习题答案
第三章 钢结构的连接3。
1 试设计双角钢与节点板的角焊缝连接（图3。
80)。
钢材为Q235B,焊条为E43型，手工焊,轴心力N=1000KN （设计值）,分别采用三面围焊和两面侧焊进行设计。
解：（1）三面围焊 2160/w f f N mm = 123α=213α= 确定焊脚尺寸:,max min 1.2 1.21012f h t mm ≤=⨯=， ,min min 1.5 1.512 5.2f h t mm ≥==， 8f h mm =内力分配:30.7 1.2220.78125160273280273.28w f f f N h b f N KN β=⋅⋅⋅=⨯⨯⨯⨯⨯==∑ 3221273.281000196.69232N N N KN α=-=⨯-= 3112273.281000530.03232N N N KN α=-=⨯-=焊缝长度计算：11530.032960.720.78160w wf fN l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑, 则实际焊缝长度为 1296830460608480wf l mm h mm '=+=≤=⨯=，取310mm 。
22196.691100.720.78160w wf f N l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑, 则实际焊缝长度为 2110811860608480wf l mm h mm '=+=≤=⨯=,取120mm 。
（2)两面侧焊确定焊脚尺寸:同上，取18f h mm =， 26f h mm = 内力分配:22110003333N N KN α==⨯=， 11210006673N N KN α==⨯= 焊缝长度计算：116673720.720.78160w wf f N l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑,则实际焊缝长度为：mm h mm l f w48086060388283721=⨯=<=⨯+=',取390mm 。
19年新钢结构连接第3章
34
步骤3：计算角钢肢背和肢尖上侧缝分担的轴力（N1 ,N2）
k1N
lw1
N
k2N
lw2
查得焊缝内力分配系数K1=0.65, K2=0.35
肢背角焊缝所承受的内力
N1=373.75kN
肢尖角焊缝所承受的内力
N2=201.25kN
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35
步骤4：计算角钢肢背和肢尖上侧缝长度（lw1 ,lw2）
强度折减：高空安装焊缝，强度设计值乘以0.9
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8
3.2.4 焊缝连接型式及焊缝型式
焊缝连接型式：对接、搭接、T形连接和角接
焊缝连接型式
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焊缝型式：对接焊缝和角焊缝
对接焊缝按受力与焊缝方向分： 1）正对接焊缝(a)：作用力方向与焊缝方向正交。 2）斜对接焊缝(b)：作用力方向与焊缝方向斜交。
(
f
f
)2
2 f
f
w f
f 1.22
正面角焊缝强度增大系数，直接承受 动力荷载时为1.0
20
3.3.3 常用连接方式的角焊缝计算
1. 受轴心力焊件的拼接板连接
仅侧面角焊缝：
f
N he lw
f
w f
仅正面角焊缝：
f
he
N lw
f
f
w f
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2019/10/20
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[分析] 方法一： 假定焊脚尺寸----焊缝长度----拼接盖板尺寸
步骤1：假定焊脚尺寸（hf） 角焊缝的尺寸是根据板件的厚度确定的。
最大焊脚尺寸：规范规定，当t>6mm时，hf≦t-(1～2)mm，t为 较薄焊件的厚度
钢结构第三章(连接)
传力机理
利用预拉力把被连接的部 件夹紧，使部件的接触面 允许接触面滑移，依靠螺栓 间产生很大的摩擦力，外 杆和螺孔之间的承压来传力 力通过摩擦力来传递 ＝螺杆的公称直径 +1.5～2.0mm ＝螺杆的公称直径 +1.0～1.5mm
栓孔直径
特点
剪切变形小，弹性性能好， 连接紧凑，但剪切变形大， 特别适用于承受动力荷载 不得用于承受动力荷载的结 的结构 构
本章难点：如何运用相关公式进行各种连接计算
1
§3.1 钢结构的连接方法
连接的原则 安全可靠、传力明确、构造简单、制造方便和节约钢材 连接的方式 对接焊缝 1、焊接
角焊缝
2、铆接
2
§3.1 钢结构的连接方法
普通螺栓
3、螺栓连接
高强螺栓
摩擦型连接 承压型连接
3
§3.1 钢结构的连接方法
焊接连接
铆钉连接
1）连续角焊缝：受力性能较好，为主要的角焊缝形式。
≥50或10h 2）间断角焊缝：在起、灭弧处容易引起应力集中。只能用于次要或受 力小的构件。
f
≥50或 10hf
≥50mm或10hf
19
§3.2 焊接方法和焊接连接形式
3.2.2 焊接连接形式及焊缝形式
（2）焊缝形式 C、按施焊位置分：平焊、横焊、立焊和仰焊。 a) 焊条 b) c) d)
螺栓连接
4
§3.1 钢结构的连接方法
3.1.1 焊接连接
优点
* * * * 构造简单 任何形式的构件都可直接相连； 用料经济 不削弱截面； 制作加工方便 可实现自动化操作； 连接的密闭性好，结构刚度大，整体性好。
缺点
* * * * *
材质易变脆； 产生残余应力、残余应变、焊接缺陷 降低压杆稳定、影响疲劳强度 对裂纹十分敏感 低温冷脆问题较为突出。
钢结构第三章螺栓连接
需验算 正交截 面和折 线截面 的强度
An t[2e4 (n2 1) e12 e22 n2d0 ]
例题3-14
设计两角钢用C级普通螺栓的拼接，已知角 钢型号为∟90×6，所承受的轴心拉力的设计 值为N=160KN，采用拼接角钢的型号与构件 的相同，钢材为Q235A，螺栓直径d=20mm， 孔径为21.5mm。
Nn yn
y2 n
N Myi
i
y2
i
要求：受力最大的最外排螺栓的拉力不超过一 个螺栓的抗拉承载力设计值，即：
N My1 N b
1
y2
i
t
4. 弯矩和拉力共同作用的普通螺栓群计算
根据偏心距的大小可能出现小偏心受拉和大偏 心受拉两种情况
（1）小偏心受拉：全部螺栓均为受拉
轴心力：由各螺栓均匀承受；
验算螺栓受力以及净截面强度
1、拼接板尺寸：长、宽、厚度
600mm
厚度的确定原则：拼接板的截面面积大于被 连接钢板的截面面积。
被连接钢板的截面面积：18×600
拼接板的截面面积：2×600×t
取10mm
长度的确定：与螺栓的布置间距有关
布置螺栓
2、螺栓布置：水平距离和竖向距离
距离的选取原则：在容许距离范围之内，水 平距离取较小值；竖向距离取较大值。
de2
4
ftb
2. 轴心拉力作用普通螺拴群的计算
螺栓群在轴心力作用下的抗拉连接，通常假定每 个螺栓平均受力，则连接所需螺栓数为：
n
N N tb
3.弯矩作用的普通螺栓群计算
中和轴
受拉区 受压区
由螺栓承担 由整个受压板承担
近似地取最下排螺栓中心处
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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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8.8与10.9级。 ➢8.8级一般为45＃钢制成；
fu≥800N/mm2，fu/fy≥0.8。 ➢10.9级一般为20MnTiB、40Cr等材料；
fu≥1000N/mm2，fu/fy≥0.9；
第2页
1、高强螺栓的预拉力（P63 表3.8）
3.8.3 高强度螺栓群的抗拉计算
4、拉力、弯矩、剪力共同作用 V
中性轴在螺栓群的形心轴上 每行螺栓所受拉力各不相同
V 0.9nfμ(nP 1.25 Nti ) 且
Nti
N
b t
0.8P
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第3章 高强度螺栓部分结束
第 16 页
fvb
孔壁承压： NCb d t fcb
按承压型高 强螺栓取值
第6页
4、高强度螺栓抗拉连接的工作性能
由于高强螺栓的基本承载力为摩擦力，而摩擦 力与预压力有关，为保证板件间保留一定的压紧 力《规范》规定:
N
b t
0.8P
第7页
5、高强度螺栓同时承受剪-抗连接的工作性能
①高强度螺栓摩擦型连接
旧版公式：
第3页
2、高强度螺栓摩擦面抗滑移系数（P64表3.9）
表3.9 摩擦面的抗滑移系数μ值
在连接处构件 接触面的处理 方法
Q235钢
构件的钢号 Q345、Q390钢
Q420钢
喷砂（丸）
喷砂（丸）后涂 无机富锌漆
喷砂（丸）后生 赤锈 钢丝刷清除浮锈 或未经处理的干 净轧制表面
0.45 0.35
0.45 0.30
An
n An
第 10 页
3.8.2 高强度螺栓群的抗剪计算（摩擦型）
2、扭矩、剪力作用
同普通螺栓
N T NV 1
(N1Tx N1Nx )2 (N1Ty N1Vy )2 Nvb
NVb 0.9nf μ P
第 11 页
3.8.3 高强度螺栓群的抗拉计算
1、轴心力作用时
Nt
N n
N tb
0.8P
3.8 高强度螺栓连接的工作性能和计算 P62
3.8.1 高强度螺栓连接的工作性能
摩擦型 —以板件间最大摩擦力为承载力极限状态 抗剪时：
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。
0.50 0.40
0.50 0.35
0.50 0.40
0.50 0.40
第4页
3、高强度螺栓抗剪连接的工作性能
①高强度螺栓摩擦型连接 1
一个螺栓抗剪承载力 NVb 0.9nf μ P
第5页
3、高强度螺栓抗剪连接的工作性能
②高强度螺栓承压型连接
承载能力同普通螺栓
de
螺栓抗剪：
N
b V
nV
πd 2 4
当
Nt
N
b t
0.8P
时
V 0.9nfμ(P 1.25Nt )
新版公式：
Nv Nvb
Nt Ntb
1
②高强度螺栓承压型连接 ——同普通螺栓
第8页
第9页
3.8.2 高强度螺栓群的抗剪计算（摩擦型）
1、轴心力作用时
①连接所需螺栓数
N n
N
b v
N
b V
0.9nf
μ
P
②净截面强度：考虑50％孔前传力
σ＝ N , ＝（1 0.5 n1）N f
第 12 页
3.8.3 高强度螺栓群的抗拉计算
2、受弯连接 中性轴在螺栓群的形心轴上
N
M t
M m
y1 yi2
N
b t
0.8P
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3.8.3 高强度螺栓群的抗拉计算
3、偏心受拉连接
同普通螺栓小偏心受拉
中性轴在螺栓群的形心轴上
N1
F n
Fey1 m yi2
Ntb
0.8P
第 14 页
P
0.9 0.9 0.9 fu Ae 1.2
0.6075 fu Ae
表3.8 一个高强度螺栓的设计预拉力值（kN）
ห้องสมุดไป่ตู้
螺栓的
螺栓公称直径（mm）
性能等 级
M16
M20
M22
M24
M27
30
8.8级 80
125 150 175 230 280
10.9级 100 155 190 225 290 355