钢结构的紧固件连接PPT
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单元5-钢结构的紧固件连接ppt课件(全)
n——垫圈个数；h——垫圈厚度（mm）；
C——螺纹外露部分长度（mm）；一般 2～3 个螺纹为宜，且≤5mm。
2．连接螺栓的布置
在受力方向端的边距过小时，钢板有被剪断的可能。对于受拉构件，当各排螺栓的 间距过小时，构件有沿折线或直线破坏的可能。对于受压构件，当沿受力作用方向 的间距过大时，则在被连接的板件中间容易发生张口或鼓曲现象。螺栓的布置应使 各螺栓受力合理，同时要求各螺栓尽可能远离形心和中性轴，以便充分和均衡地利 用各个螺栓的承载能力。 螺栓间的间距确定，既要考虑螺栓连接的强度与变形等要求，又要考虑便于装拆操 作，各螺栓间及螺栓中心线与机件之间应留有扳手操作空间。螺栓最大、最小容许 距离见表 5-11。 但是当螺距过大，被联接的构件的接触面就不够紧密；潮气容易浸入缝隙产生锈蚀。
5.3.2 普通螺栓连接施工
1．螺栓的选择 2．连接螺栓的布置 3．螺栓孔的加工 4．螺栓连接施工 5．普通螺栓放松措施
1．螺栓的选择
⑴ 螺栓直径选择
螺栓直径的确定应由设计人员按等强度原则通过计算确定。但为了便于施工和管理，
对于同一个工程螺栓的直径规格应适当归类。一般情况下，螺栓的直径应与被连接
5.3 螺栓连接
5.3.1 连接类型 5.3.2 普通螺栓连接施工 5.3.3 高强度螺栓连接施工
5.3.1 连接类型
1. 螺栓的种类 2. 螺栓的受力 3. 螺母 4. 垫圈
1. 螺栓的种类
⑴ 普通螺栓 ⑵ 高强度螺栓
⑴ 普通螺栓
1)普通螺栓又可分为粗制螺栓和精制螺 栓
2)普通螺栓按形式又可分为六角螺栓、 双头螺栓和地脚螺栓
4．螺栓连接施工
⑴ 作业条件 1)构件已经安装调校完毕； 2)高空进行普通紧固件连接施工时，应有可靠的操作平台或施工吊篮，需严格遵守《建筑施工高处作业安 全技术规范》（JGJ 80－1991）的规定。 3)被连接件表面应清洁、干燥、不得有油（泥）污。 ⑵ 螺栓装配要求 1)螺栓头和螺母下面应放置平垫圈，以增大承压面积。 2)每个螺栓一端不得垫两个及以上的垫圈，并不得采用大螺母代替垫圈。螺栓拧紧后，外露螺纹不应少于 2 扣。螺母间下的垫圈一般不应多于 1 个。 3)对于设计有要求防松动的螺栓、锚固螺栓应采用有防松装置的螺母（即双螺母）或弹簧垫圈，或用人工 方法采取防松措施（如将螺栓外露螺纹打毛）。 4)对于承受动荷载或重要部位的螺栓连接，应按设计要求放置弹簧垫圈，弹簧垫圈必须设置在螺母的一侧。 5)对于工字钢、槽钢类型钢应尽量使用斜垫圈，使螺母和螺栓头部的支承面垂直于螺杆。 6)装配双头螺栓时，首先将螺纹和螺孔的接触面清理干净，然后用手轻轻地把螺母拧到螺纹的终止处，如 遇到拧不进的情况，不能用扳手强行拧紧，以免损坏螺纹。双头螺栓的轴心线必须与工件垂直，通常用角 尺进行检验。 7)螺母与螺钉装配时，螺母或螺钉与零件贴合的表面要光洁、平整，贴合处的表面应当经过加工，否则容 易使连接件松动或使螺钉弯曲。螺母或螺钉和接触的表面之间应保持清洁，螺孔内的赃物要清理干净。
钢结构基础第五章 钢结构的紧固件连接
N T 2
( N1y N1y )
V T
2
N m in
b
第五章 钢结构的紧固件连接
5.2 普通螺栓连接的构造和计算
5.2.3 螺栓群的计算
4. 螺栓群在轴心力作用下 的抗拉计算
n N Nt
b
5. 螺栓群在轴心力作用下 的抗拉计算 假定：中和轴在最下排 螺栓处
N
M 1
M y1 m y
第五章 钢结构的紧固件连接
5.2 普通螺栓连接的构造和计算
5.2.1 螺栓的排列和构造要求
排列要求
受力要求：钢板端部剪断，端距不应小于2d0；受拉时， 栓距和线距不应过小；受压时，沿作用力方向的栓距不 宜过大。 构造要求：栓距和线距不宜过大 施工要求：有一定的施工空间
第五章 钢结构的紧固件连接
图5-3 螺栓连接的 破坏情况
第五章 钢结构的紧固件连接
5.2 普通螺栓连接的构造和计算
5.2.2 普通螺栓连接受剪、受拉时的工作性能
1. 抗剪螺栓连接 受力状态：弹性时两端大而 中间小，进入塑性阶段后， 因内力重分布使各螺栓受力 趋于均匀。 为防止“解钮扣”破坏，当 连接长度l1较大时，应将螺栓 的承载力乘以折减系数。
第五章 钢结构的紧固件连接
5.3 高强度螺栓连接的性能和计算
5.3.1 高强度螺栓连接的性能
2. 高强度螺栓连接的摩擦面抗滑移系数 对于承压型连接，只要求清除油污及浮锈 对于摩擦型连接，对摩擦面抗滑移系数有要求 3. 高强度螺栓的排列 要求同普通螺栓，同样要考虑连接长度对承载力的不 利影响。
N t N1
M
M y1
m
yi
2
Nt
( N1y N1y )
V T
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N m in
b
第五章 钢结构的紧固件连接
5.2 普通螺栓连接的构造和计算
5.2.3 螺栓群的计算
4. 螺栓群在轴心力作用下 的抗拉计算
n N Nt
b
5. 螺栓群在轴心力作用下 的抗拉计算 假定：中和轴在最下排 螺栓处
N
M 1
M y1 m y
第五章 钢结构的紧固件连接
5.2 普通螺栓连接的构造和计算
5.2.1 螺栓的排列和构造要求
排列要求
受力要求：钢板端部剪断，端距不应小于2d0；受拉时， 栓距和线距不应过小；受压时，沿作用力方向的栓距不 宜过大。 构造要求：栓距和线距不宜过大 施工要求：有一定的施工空间
第五章 钢结构的紧固件连接
图5-3 螺栓连接的 破坏情况
第五章 钢结构的紧固件连接
5.2 普通螺栓连接的构造和计算
5.2.2 普通螺栓连接受剪、受拉时的工作性能
1. 抗剪螺栓连接 受力状态：弹性时两端大而 中间小，进入塑性阶段后， 因内力重分布使各螺栓受力 趋于均匀。 为防止“解钮扣”破坏，当 连接长度l1较大时，应将螺栓 的承载力乘以折减系数。
第五章 钢结构的紧固件连接
5.3 高强度螺栓连接的性能和计算
5.3.1 高强度螺栓连接的性能
2. 高强度螺栓连接的摩擦面抗滑移系数 对于承压型连接，只要求清除油污及浮锈 对于摩擦型连接，对摩擦面抗滑移系数有要求 3. 高强度螺栓的排列 要求同普通螺栓，同样要考虑连接长度对承载力的不 利影响。
N t N1
M
M y1
m
yi
2
Nt
2024版14676_钢结构课件ppt完整版
考虑选用钢材。
对于重要结构和高强度螺栓连接 的结构，应选用质量等级较高的
钢材。
2024/1/28
在腐蚀性环境中使用的结构，应 选用耐腐蚀性较好的钢材，并采 取必要的防护措施。
对于需要冷加工或焊接的结构， 应选用相应保证加工或焊接性能 的钢材。
15
03
连接方法与构造要求
2024/1/28
16
连接方法简介及特点比较
按要求进行防腐、防火涂层处理， 确保涂层质量。
04
29
安装施工流程和技术要求
施工准备
熟悉图纸、编制施工方案、准备施工机具等。
基础验收与处理
确保基础符合设计要求，进行必要处理。
钢构件安装
按照安装顺序，采用合适吊装方法进行钢构件安装。
高强度螺栓连接
使用专用工具进行高强度螺栓紧固，确保预紧力。
2024/1/28
基于力学性能的抗震评价
通过计算结构在地震作用下的内力、变形等响应，评估结构的抗 震性能。
基于试验的抗震评价
通过对结构或构件进行振动台试验或拟静力试验，模拟地震作用下 的结构响应，评估其抗震性能。
基于可靠度的抗震评价
综合考虑结构的不确定性因素，采用概率方法评估结构的抗震可靠 度。
26
加固措施和改造建议
设计原理
局部稳定性概念：指结构局 部构件或连接在荷载作用下
的稳定性。
01
02
03
保证局部构件的强度和刚度， 避免发生局部失稳。
合理选择连接方式和紧固件， 确保连接的可靠性。
04
2024/1/28
05
考虑局部构件的支撑条件和 约束情况，避免产生过大的
变形和应力集中。
23
05
对于重要结构和高强度螺栓连接 的结构，应选用质量等级较高的
钢材。
2024/1/28
在腐蚀性环境中使用的结构，应 选用耐腐蚀性较好的钢材，并采 取必要的防护措施。
对于需要冷加工或焊接的结构， 应选用相应保证加工或焊接性能 的钢材。
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03
连接方法与构造要求
2024/1/28
16
连接方法简介及特点比较
按要求进行防腐、防火涂层处理， 确保涂层质量。
04
29
安装施工流程和技术要求
施工准备
熟悉图纸、编制施工方案、准备施工机具等。
基础验收与处理
确保基础符合设计要求，进行必要处理。
钢构件安装
按照安装顺序，采用合适吊装方法进行钢构件安装。
高强度螺栓连接
使用专用工具进行高强度螺栓紧固，确保预紧力。
2024/1/28
基于力学性能的抗震评价
通过计算结构在地震作用下的内力、变形等响应，评估结构的抗 震性能。
基于试验的抗震评价
通过对结构或构件进行振动台试验或拟静力试验，模拟地震作用下 的结构响应，评估其抗震性能。
基于可靠度的抗震评价
综合考虑结构的不确定性因素，采用概率方法评估结构的抗震可靠 度。
26
加固措施和改造建议
设计原理
局部稳定性概念：指结构局 部构件或连接在荷载作用下
的稳定性。
01
02
03
保证局部构件的强度和刚度， 避免发生局部失稳。
合理选择连接方式和紧固件， 确保连接的可靠性。
04
2024/1/28
05
考虑局部构件的支撑条件和 约束情况，避免产生过大的
变形和应力集中。
23
05
《金属结构的连接》课件
常用金属结构连接方式
常用金属结构连接方式包括引伸连接方式、填充连接方式、间隙连接方式和紧固件连接方式等。
1
引伸连接方式
通过拉伸或压缩金属材料的一部分，使
填充连接方式
2
材料的切应力达到最大值，从而达到连 接的目的。
将一些特殊材料如焊接杆、铸件等填充
至本体的几何形状中，保持连接部位固
定。
3
间隙连接方式
焊接
将两个金属构件通过加热的方式 融合在一起的连接方式，广泛应 用于民用建筑、航空航天、制造 业等领域。
螺栓连接
通过将金属构件穿过孔洞固定起 来的连接方式，具有可重复拆卸 性的优点。
铆接
将金属球固定在钻孔中以压紧构 件的连接方式，避免了利用螺丝 帽和螺母进行固定所带来的一些 限制性问题。
金属结构连接的原理
通过钻洞、插销、补拼等方式使金属构
紧固件连接方式
4
件紧密牢固的连接在一起。来自将金属构件与紧固件的凸台插入到对应 的槽口中，之后以螺母、螺钉完成连接。
金属结构连接的优缺点分析
金属结构连接具有一定的优势，但也存在一些缺点。在应用领域上，金属结构连接广泛应用于公路、铁路、船 运、航空航天、建筑、石油、化工等领域。以下是具体分析。
• 公路：高速公路隧道、 特殊形式桥梁等
• 石油、化工：石油化工 生产厂房大型结构、钢
• 烟建囱筑等：超高层、超长跨 度建筑、建筑大跨度钢 结构、较大跨度钢塔等
金属结构连接的工程实践
在金属结构连接的工程实践中，我们需要了解金属结构连接技术流程、质量控制与管理等相关内容。以 下将一一介绍。
1
金属结构连接技术流程
设计、制造、质检、运输，组装、调试，安装等步骤中涉及到多个环节，需要对每个环 节都进行严格控制，避免出现质量问题。
5.1-5.3钢结构的紧固件连接
b.精制螺栓（A、B级螺栓）连接
其受力和传力情况与C级螺栓连接相同。 螺栓加工复杂，安装要求高，价格昂贵，常为 高连接 a.高强螺栓摩擦型连接 依靠连接板件间的摩擦力来承受荷载。 螺栓孔壁不承压，螺杆不受剪，连接变形小， 连接紧密，耐疲劳，易于安装，在动力荷载 作用下不易松动。 b.高强螺栓承压型连接 在连接板间的摩擦力被克服、节点板发 生相对滑移后依靠孔壁承压和螺栓受剪来承 受荷载。 只能用于承受静力荷载或间接承受动力 荷载的结构中。
N/2 N/2 l1
当l1≤15d0(d0为孔径)时， 平均值 连接进入弹塑性工作状态后， 螺栓的内力分布 内力重新分布，各个螺栓内 力趋于相同，故设计时假定N l1：从连接一端的第一个螺 栓到最末一个螺栓的中心距。 由各螺栓均匀承担。
N 所以，连接所需螺栓数为： n b N
( 5 3)
当l1>15d0(d0为孔径)时，连接进入弹塑性工作状 态后，即使内力重新分布,各个螺栓内力也难以均匀， 端部螺栓首先破坏,然后依次破坏。由试验可得连接 的抗剪强度折减系数η与l1/d0的关系曲线。
第5章 钢结构的紧固件连接
螺栓连接
铆钉连接
销钉连接
5.1 概述
一.螺栓的种类
1.普通螺栓 按其加工的精细程度和强度分为:A、B、C三个级别。 A、B级---精制螺栓，性能等级为5.6或8.8级; 5或8表示fub≥500或800N/mm2, A级螺栓用于螺杆公称直径d ≤24mm和螺杆公称长度 b 0.6或0.8表示fy/fu =0.6或0.8； L≤10d或L≤ 150mm(按较小
N/2
N
N/2
N
N
N
N
（4）板件端部被剪坏
端矩过小时；端矩不应小于2dO 这 两 种 破 坏 构 造 解 决
5紧固件连接钢结构
一、单个螺栓的承载力设计值计算(P109-110)
单个螺栓的承载力设计值的方法，适用 于普通螺栓连接和高强度螺栓的承压型连接。
(1). 抗剪螺栓承载力设计值(P109)
nv 1
nv 2
抗剪螺栓连接
nv ?
b • 螺杆抗剪承载力设计值：Nv nv
d2
4
f vb
nv为受剪面数目
Σt为在同一受力方向承
压的构件较小总厚度
• 孔壁承压承载力设计值：Ncb d t fcb f vb , fcb (P524表1.3)
一个抗剪螺栓的承载力设计值应取上面两式的较小值。
t
问题讨论（P110）
1）普通螺栓受剪面处有可能遇有螺纹，也可能无螺纹
我国设计规范中规定：对高强度螺栓承压型连接，当剪切面处于螺纹 处时应按螺纹处的有效截面积进行计算；但对普通螺栓，不论剪切面是否 处在螺纹处，一律以螺杆杆身的截面积进行计算。
摩擦力
N 2
N
N 2
螺栓中预拉力
板叠中预压力
图5.2 高强度螺栓摩擦型连接
2.高强度螺栓
• •
承压型连接
对螺栓材质、预拉力大小和施工安装等的要求与摩擦型的完全相同； 以摩擦力被克服、节点板件发生相对滑移后孔壁承压和螺栓受剪破坏 作为承载能力极限状态； 承载能力高于高强度螺栓摩擦型连接，可节省连接材料； 在摩擦力被克服后将产生一定的滑移变形，因而其应用受到限制；
2）螺栓的承压面积事实上为半个圆柱面面积
按假定承压应力均布在通过螺栓直径的截面dt上来计算。因为承压设 计值是按假定截面积=dt计算的。
பைடு நூலகம்
d
d d
3）复杂情况下的∑t，nv取值问题（P111）
钢结构的紧固件连接课件PPT
传力机理
2009.11 长沙
有预拉力的高强度螺栓 无预拉力的高强度螺栓 普通螺栓
螺栓受力过程比较
中南大学桥梁工程系
第5章 钢结构的紧固件连接
设计准则
剪力N
摩擦型螺栓 设计准则
N
承压型螺栓 设计准则
N 外力可超过摩擦力，经 滑移后由螺杆承剪承压。
N N
控制外力不超过 摩擦力，无滑移。
2009.11 长沙
第5章 钢结构的紧固件连接
第 5 章 钢结构的紧固件连接
5.1 概述 5.2 螺栓的排列 5.3 普通螺栓连接的工作性能 5.4 普通螺栓连接的计算 5.5 高强度螺栓摩擦型连接计算
2009.11 长沙
中南大学桥梁工程系
5.1 概述
第5章 钢结构的紧固件连接
紧固件连接
螺栓： 普通螺栓：精制螺栓(A、B级) 粗制螺栓(C级)
高强度螺栓：承压型、摩擦型 铆钉： 钉连接： (射钉、自攻螺钉、焊钉)
2009.11 长沙
中南大学桥梁工程系
第5章 钢结构的紧固件连接
螺栓连接的特点
•施工简单，装拆方便，对安装工的要求高 优点 •摩擦型高强度螺栓连接动力性能好
•耐疲劳，易阻止裂纹扩展 缺点 • 费料、开孔截面削弱
• 螺栓孔加工精度要求高
中南大学桥梁工程系
Байду номын сангаас
第5章 钢结构的紧固件连接
螺栓 材料 传力方式 变形 安装
高强度螺栓 材质好，强度高
依靠连接板件摩擦传力 连接变形小，螺栓不易松
动 需专门扳手施加预拉力
普通螺栓 材质一般，强度低
螺栓直接传力 连接变形大，螺栓易松动 一般常用扳手，手感拧紧
挤压力Q
2009.11 长沙
有预拉力的高强度螺栓 无预拉力的高强度螺栓 普通螺栓
螺栓受力过程比较
中南大学桥梁工程系
第5章 钢结构的紧固件连接
设计准则
剪力N
摩擦型螺栓 设计准则
N
承压型螺栓 设计准则
N 外力可超过摩擦力，经 滑移后由螺杆承剪承压。
N N
控制外力不超过 摩擦力，无滑移。
2009.11 长沙
第5章 钢结构的紧固件连接
第 5 章 钢结构的紧固件连接
5.1 概述 5.2 螺栓的排列 5.3 普通螺栓连接的工作性能 5.4 普通螺栓连接的计算 5.5 高强度螺栓摩擦型连接计算
2009.11 长沙
中南大学桥梁工程系
5.1 概述
第5章 钢结构的紧固件连接
紧固件连接
螺栓： 普通螺栓：精制螺栓(A、B级) 粗制螺栓(C级)
高强度螺栓：承压型、摩擦型 铆钉： 钉连接： (射钉、自攻螺钉、焊钉)
2009.11 长沙
中南大学桥梁工程系
第5章 钢结构的紧固件连接
螺栓连接的特点
•施工简单，装拆方便，对安装工的要求高 优点 •摩擦型高强度螺栓连接动力性能好
•耐疲劳，易阻止裂纹扩展 缺点 • 费料、开孔截面削弱
• 螺栓孔加工精度要求高
中南大学桥梁工程系
Байду номын сангаас
第5章 钢结构的紧固件连接
螺栓 材料 传力方式 变形 安装
高强度螺栓 材质好，强度高
依靠连接板件摩擦传力 连接变形小，螺栓不易松
动 需专门扳手施加预拉力
普通螺栓 材质一般，强度低
螺栓直接传力 连接变形大，螺栓易松动 一般常用扳手，手感拧紧
挤压力Q
钢结构钢结构的连接课件.ppt
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w f
f
he
N lw
f
w f
(
f
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)2
2 f
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钢结构钢结构的连接课件
钢结构钢结构的连接课件
请 回 答
1、对接焊缝与角焊缝在计算方法上有何区别? 2、侧面焊、三面围焊哪种做法较为经济?
(在同样荷载下) 3、焊接残余应力与变形对结构的性能有何影
响?采取哪些措施?
钢结构钢结构的连接课件
3-6 普通螺栓连接构造和计算
f
N he
lw
f
w f
f
f he钢N结构l钢w结构的f连f接w 课件
四、偏心力作用
1、弯矩M: f
M Ww
6M he lw2Biblioteka ffw f
2、扭矩T:
计算假定:(1)被连接件是绝对刚性的,角焊缝是弹性
(2)被连接件绕角焊缝有效截面形心o旋转,角焊缝上任
一点应力方向垂直该点与形心连线,应力大小与其
(3 23)
(2)承压承载力设计值
N
b C
d
tf
b C
(3 24)
当构件节点处或 拼接缝一側 螺栓较多,沿受力方向连接长
Nb min
minN NV Cbb
度: l1
l115d0 l160d0
1.1 l1
15d00
0.7 d0螺 栓 孔 径
钢结构钢结构的连接课件
图3-59 抗剪螺栓连接 图3-60 螺栓钢承结构压钢结的构的应连力接课分件 布
钢结构钢结构的连接课件
y1
y2
e
e
e'
y '1
y '2
y2
钢结构基础第五章钢结构的紧固件连接PPT
02
本章将介绍紧固件连接的基本原 理、类型、特点和应用，以及相 关的设计、施工和质量控制等方 面的知识。
紧固件连接的重要性
紧固件连接是钢结构中不可或缺 的一部分，其质量和性能直接影 响到整个结构的稳定性和安全性。
紧固件连接的可靠性、耐久性和 经济性对于建筑、桥梁、工业设 施等钢结构工程的安全和使用寿
铆钉连接强度高、密封性好，适用于需要永久性连接的场合，如飞机、汽车等。
选择合适的紧固件
在选择紧固件时，需要考虑其使 用场合、连接要求、成本等因素。
根据结构件的材质、厚度、受力 情况等因素选择合适的紧固件类
型和规格。
在需要高强度连接时，可以选择 螺栓或铆钉；在需要简单、快速
连接时，可以选择螺钉。
03
紧固件连接必须满足结构 安全性的要求，能够承受 外力作用，不发生松动、 断裂等现象。
可靠性
紧固件连接必须保证结构 的可靠性，能够长期保持 稳定，不发生失效。
经济性
紧固件连接的设计应考虑 经济性，选择合适的材料、 规格和数量，降低成本。
连接方式与实例
螺栓连接
利用螺栓穿过被连接件的预留孔 洞，拧紧螺母实现固定。例如，
降低维修成本。
智能化与自动化的趋势
智能紧固件
智能紧固件能够实时监测紧固件的工作状态，及时发现潜在问题， 提高结构的安全性和稳定性。
自动化生产线
自动化生产线能够提高生产效率，减少人为误差，保证产品质量 和精度。
机器人技术
机器人技术能够实现复杂结构的快速、精确装配，提高生产效率 和质量。
提高安全性能与耐久性的研究
在施工过程中，需要严格控制螺栓的规格、质量和安装精度，确保连接质量符合 设计要求。
案例分析：桥梁钢结构的紧固件连接
本章将介绍紧固件连接的基本原 理、类型、特点和应用，以及相 关的设计、施工和质量控制等方 面的知识。
紧固件连接的重要性
紧固件连接是钢结构中不可或缺 的一部分，其质量和性能直接影 响到整个结构的稳定性和安全性。
紧固件连接的可靠性、耐久性和 经济性对于建筑、桥梁、工业设 施等钢结构工程的安全和使用寿
铆钉连接强度高、密封性好，适用于需要永久性连接的场合，如飞机、汽车等。
选择合适的紧固件
在选择紧固件时，需要考虑其使 用场合、连接要求、成本等因素。
根据结构件的材质、厚度、受力 情况等因素选择合适的紧固件类
型和规格。
在需要高强度连接时，可以选择 螺栓或铆钉；在需要简单、快速
连接时，可以选择螺钉。
03
紧固件连接必须满足结构 安全性的要求，能够承受 外力作用，不发生松动、 断裂等现象。
可靠性
紧固件连接必须保证结构 的可靠性，能够长期保持 稳定，不发生失效。
经济性
紧固件连接的设计应考虑 经济性，选择合适的材料、 规格和数量，降低成本。
连接方式与实例
螺栓连接
利用螺栓穿过被连接件的预留孔 洞，拧紧螺母实现固定。例如，
降低维修成本。
智能化与自动化的趋势
智能紧固件
智能紧固件能够实时监测紧固件的工作状态，及时发现潜在问题， 提高结构的安全性和稳定性。
自动化生产线
自动化生产线能够提高生产效率，减少人为误差，保证产品质量 和精度。
机器人技术
机器人技术能够实现复杂结构的快速、精确装配，提高生产效率 和质量。
提高安全性能与耐久性的研究
在施工过程中，需要严格控制螺栓的规格、质量和安装精度，确保连接质量符合 设计要求。
案例分析：桥梁钢结构的紧固件连接
钢结构的紧固件连接(共29张PPT)
高强螺栓
大六角头 ——8.8和10.9级，对螺栓孔要求低
扭剪型
——10.9级，对螺栓孔要求低
二、螺栓孔的类别——I类孔、II类孔 三、螺栓连接的种类——普通螺栓连接、高强螺栓连接 四、铆钉连接
第5章 钢结构的紧固件连接
5.1 概述
需螺栓数：
（取整，不宜少于2个）
则螺栓1受的最大剪力N1应满足：
第5章 钢结构的紧固件连接
五、同时承受摩擦面间的剪切和螺栓杆轴向拉力的摩擦型的连接计算
N v b0.9nf(P1.2N 5t)
u等同于
Nv
N
b v
Nt Nt
1
u但不同于普通螺栓及高强螺栓承压型连接的
( Nv )2 ( Nt )2 1
Nvb
Ntb
高强度螺栓的抗拉连接
第5章 钢结构的紧固件连接
5.5 高强度螺栓摩擦型连接的计算
b
a
3×p = 3p
g1 g2
b≥140mm可双排并列排孔
g1、g2和最大开孔直径与b相关 p≥3d0，a≥2d0
工字钢或槽钢的翼缘和腹板上的最大开孔
直径以及图中emin、 cmin和hmax均与它们的
型号相关
第5章 钢结构的紧固件连接
5.3 普通螺栓连接和高强螺栓承压型连接的工作性能
一、抗剪螺栓连接
V
/n
N1Nx N / n
则螺栓1受的最大剪力N1应满足：
N 1(N 1 N xN 1 T x)2(N 1 V yN 1 T y)2N m bin
——例题5.4~5
第5章 钢结构的紧固件连接
5.4 普通螺栓连接和高强螺 栓承压型连接的计算
四、螺栓群在轴心力作用下的抗拉计算
钢结构的连接ppt课件
J——围焊缝的计算截面积对形心O点的极惯性
矩，J＝Ix＋Iy； Ix——围焊缝对ox轴的惯性矩； Iy——围焊缝对oy轴的惯性矩
角焊缝的最小焊脚尺寸应满足hf≥1.5 （t m ax㎜）， tmax较 厚的焊件的厚度。对埋弧自动焊， hf可减少1㎜；对T 形连接的单面角焊缝应增加1㎜；当tmax≤4㎜时，取hf ＝ tmax。
③侧面角焊缝的最大计算长度 侧面角焊缝的应力沿长度分布不均匀，两端大，中间小。 焊缝中部尚未能充分发挥其承载力。因此，规定侧面角
需要的角焊缝有效高度为
焊脚尺寸hf＝he/0.7＝9㎜
N 118600
he lw[f]2080856.3m m
焊件钢板最大厚度tmax＝14㎜，最小厚度tmin＝10㎜，故焊脚
尺寸hf＝9㎜，满足1.5 (5t m.a6x ㎜)<hf<1.2tmin(=12㎜) 。
（2）轴心力作用下角钢角焊缝的计算
• 直角角焊缝的截面形式有普通焊缝（等边）、平坡焊 缝和深熔焊缝。一般采用普通直角焊缝（图20-9a）， 但是普通直角焊缝受力时力线弯折，应力集中严重，焊 缝根部容易开裂。因此在直接承受动力荷载的直角焊缝 常采用平坡焊缝（图20-9b）和深熔焊缝（图20-9c）。
•斜角焊缝常用于钢管结构中。对于α＞135°或α＜60° 的斜角焊缝,除了钢管结构外,不宜用作受力焊缝。
N3 helf [f ]
再通过平衡关系，可得到：
N1 N2
e2 e1 e2
e1 e1 e2
N N
N3 2
N3 2
k1N
N3 2
k2
N
N3 2
（20-9）
对于图20-16c）所示的L形焊缝，则不需先选定端
焊缝的厚度hf，而令式（20-9）的N2=0，可得到：
矩，J＝Ix＋Iy； Ix——围焊缝对ox轴的惯性矩； Iy——围焊缝对oy轴的惯性矩
角焊缝的最小焊脚尺寸应满足hf≥1.5 （t m ax㎜）， tmax较 厚的焊件的厚度。对埋弧自动焊， hf可减少1㎜；对T 形连接的单面角焊缝应增加1㎜；当tmax≤4㎜时，取hf ＝ tmax。
③侧面角焊缝的最大计算长度 侧面角焊缝的应力沿长度分布不均匀，两端大，中间小。 焊缝中部尚未能充分发挥其承载力。因此，规定侧面角
需要的角焊缝有效高度为
焊脚尺寸hf＝he/0.7＝9㎜
N 118600
he lw[f]2080856.3m m
焊件钢板最大厚度tmax＝14㎜，最小厚度tmin＝10㎜，故焊脚
尺寸hf＝9㎜，满足1.5 (5t m.a6x ㎜)<hf<1.2tmin(=12㎜) 。
（2）轴心力作用下角钢角焊缝的计算
• 直角角焊缝的截面形式有普通焊缝（等边）、平坡焊 缝和深熔焊缝。一般采用普通直角焊缝（图20-9a）， 但是普通直角焊缝受力时力线弯折，应力集中严重，焊 缝根部容易开裂。因此在直接承受动力荷载的直角焊缝 常采用平坡焊缝（图20-9b）和深熔焊缝（图20-9c）。
•斜角焊缝常用于钢管结构中。对于α＞135°或α＜60° 的斜角焊缝,除了钢管结构外,不宜用作受力焊缝。
N3 helf [f ]
再通过平衡关系，可得到：
N1 N2
e2 e1 e2
e1 e1 e2
N N
N3 2
N3 2
k1N
N3 2
k2
N
N3 2
（20-9）
对于图20-16c）所示的L形焊缝，则不需先选定端
焊缝的厚度hf，而令式（20-9）的N2=0，可得到：
第5章钢结构的紧固件连接75页PPT
5.1.2 螺栓连接
第5章 钢结构紧固件连接
第5章 钢结构紧固件连接
1. 普通螺栓连接
代号 强度等级 加工方式 加工精度 抗剪性能 经济性能
用途
精制螺栓
粗制螺栓
A级和B级
C级
5.6级和8.8级
4.6级和4.8级
车床上经过切削而成
单个零件上一次冲成
螺杆与栓孔直径之差为 0.25～0.5mm
螺杆与栓孔直径之差为 1.5～3mm
（a）大六角头螺栓
（a）大六角头螺栓
（b）扭剪型螺栓
（b）扭剪型螺栓
第5章 钢结构紧固件连接
高强度螺栓摩擦型连接和承压型连接比较
高强度螺栓摩擦型连接
高强度螺栓承压型连接
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 间产生很大的摩擦力，外 力通过摩擦力来传递
允许接触面滑移，依靠螺栓杆 和螺孔之间的承压来传力
沿杆轴方向受拉螺栓连接的端板，应适当加大刚度，以减小撬力对螺 栓抗拉承载力的不利影响。
第5章 钢结构紧固件连接
5.5.2 普通螺栓的受剪连接
螺栓连接的受力形式分为：只受剪力，只受拉力。有时
受剪力和拉力的共同作用。
F
F
N
A 剪力螺栓
➢受力垂直螺杆，承 剪、承压。 ➢连接件有错动趋势
B 拉力螺栓
➢受力平行螺杆，承拉 ➢连接件有脱开趋势
克服摩擦力后，板件间突然发生水平滑 移，最大滑移量为栓孔和栓杆间的间隙，表 现在曲线上为水平段。
N
N/2 N/2 a
N
2 1 O
N
N
b
4 3
δ
第5章 钢结构紧固件连接
栓孔直径
＝螺杆的公称直径 +1.5～2.0mm
第5章 钢结构紧固件连接
第5章 钢结构紧固件连接
1. 普通螺栓连接
代号 强度等级 加工方式 加工精度 抗剪性能 经济性能
用途
精制螺栓
粗制螺栓
A级和B级
C级
5.6级和8.8级
4.6级和4.8级
车床上经过切削而成
单个零件上一次冲成
螺杆与栓孔直径之差为 0.25～0.5mm
螺杆与栓孔直径之差为 1.5～3mm
（a）大六角头螺栓
（a）大六角头螺栓
（b）扭剪型螺栓
（b）扭剪型螺栓
第5章 钢结构紧固件连接
高强度螺栓摩擦型连接和承压型连接比较
高强度螺栓摩擦型连接
高强度螺栓承压型连接
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 间产生很大的摩擦力，外 力通过摩擦力来传递
允许接触面滑移，依靠螺栓杆 和螺孔之间的承压来传力
沿杆轴方向受拉螺栓连接的端板，应适当加大刚度，以减小撬力对螺 栓抗拉承载力的不利影响。
第5章 钢结构紧固件连接
5.5.2 普通螺栓的受剪连接
螺栓连接的受力形式分为：只受剪力，只受拉力。有时
受剪力和拉力的共同作用。
F
F
N
A 剪力螺栓
➢受力垂直螺杆，承 剪、承压。 ➢连接件有错动趋势
B 拉力螺栓
➢受力平行螺杆，承拉 ➢连接件有脱开趋势
克服摩擦力后，板件间突然发生水平滑 移，最大滑移量为栓孔和栓杆间的间隙，表 现在曲线上为水平段。
N
N/2 N/2 a
N
2 1 O
N
N
b
4 3
δ
第5章 钢结构紧固件连接
栓孔直径
＝螺杆的公称直径 +1.5～2.0mm
钢结构的连接(螺栓)PPT
02
焊接过程中易产生热变 形，需进行焊后处理。
03
焊接过程中易产生焊接 缺陷，如气孔、夹渣、 未熔合等。
04
焊接过程中需要消耗大 量能源，且焊接设备成 本较高。
螺栓连接
01
02
03
04
通过螺栓和螺母将两个或多个 钢材连接在一起，操作简单，
安装方便。
螺栓连接可以拆卸，便于维修 和更换。
螺栓连接适用于承受静载和动 载的结构，承载能力较高。
优点
01
02
03
04
高强度
螺栓连接具有较高的承载能力 ，能够承受较大的拉力和压力
。
灵活性
螺栓连接适用于各种形状和尺 寸的钢结构，可以方便地连接
不同材料和厚度的构件。
易于安装
螺栓连接的安装过程相对简单 ，不需要焊接等复杂工艺，可
以快速装配和拆卸。
耐腐蚀
钢结构连接处使用螺栓连接可 以有效避免焊接区域的腐蚀问
06
螺栓连接的未来发展
新材料的应用
01
02
03
高强度钢材
随着材料科学的进步，高 强度钢材的研发和应用将 进一步提高螺栓连接的强 度和稳定性。
轻质材料
轻质材料的出现将降低结 构重量，提高螺栓连接的 效率，尤其在航空和汽车 领域具有广泛应用前景。
耐腐蚀材料
针对不同环境条件，研发 具有良好耐腐蚀性能的螺 栓材料，以提高结构的使 用寿命和安全性。
智能化连接技术
自动化装配
利用机器人和自动化设备 实现螺栓连接的快速、准 确装配，提高生产效率。
智能监测
通过传感器和智能化技术 对螺栓连接进行实时监测， 及时发现潜在问题，确保 结构安全。
预紧力控制
紧固件培训资料ppt课件
2023
PART 04
铆钉连接技术
REPORTING
铆钉连接原理及优点
铆钉连接原理：通过铆钉的变形将两 个或多个零件连接在一起，形成可靠
的机械连接。
铆钉连接优点
连接强度高，能够承受较大的拉力和 剪力。
连接稳定性好，不易松动或脱落。 适用于各种材料和厚度，连接方便、 快捷。
无需辅助材料，如焊接所需的焊条等。
力学性能检测方法及标准
力学性能检测方法
拉伸试验、硬度试验、冲击试验等。
力学性能检测标准
紧固件的力学性能应符合相关国家标准或行业标准的要求；对于高强度紧固件，应进行 更为严格的力学性能测试和评估。
2023
PART 06
紧固件应用领域及案例分 析
REPORTING
汽车制造行业应用案例
01
02
03
引擎紧固件
用于连接引擎内部的各个 部件，如汽缸盖、曲轴箱 等，确保引擎的正常运转。
底盘紧固件
用于固定底盘和车身，以 及连接悬挂系统、制动系 统等关键部件。
电气设备紧固件
用于固定电池、电机等电 气设备，确保电气系统的 稳定性和安全性。
航空航天行业应用案例
飞机紧固件
用于连接机翼、机身、尾 翼等关键部件，确保飞行 器的结构强度和稳定性。
安装技巧 清洁连接件表面，确保无油污、杂质等；
将螺栓穿过连接件，并套上合适的螺母；
螺母安装与拆卸技巧
• 使用扳手或电动工具将螺母拧紧至规定力矩。
螺母安装与拆卸技巧
01
拆卸技巧
02
03
04
使用与安装时相同规格的扳手 或电动工具；
按照规定的拆卸顺序和方向进 行操作；
在拆卸过程中注意保护连接件 表面，避免划伤或损坏。
钢结构工程施工(PPT37页)
❖焊条分类
E4303、E5015和E5016。 • 型号中的“E”表示焊条； • 前两位数字“43”或“50”表示焊缝金属的抗拉强度； • 第三位数字“0”或“1”表示适用于各种位置焊接（平焊、 立焊、仰焊、横焊）； • 第四位数字表示焊条药皮类型和焊接电源的种类，“3” 表示药皮为钛钙型，交、直流两用；“5”表示低氢（钠）型， 用直流焊机；“6”表示低氢（钾）型，交、直流两用。
正刚架柱，当框架形成后，再校正一次，用缆风或柱间 支撑固定。 4.注意事项：
多节柱安装时，宜将柱组装后再整体吊装。 长细比较大的柱子，吊装后应增加临时固定措施。 柱间支撑应在柱子找正后再进行安装。
（二）钢架梁安装
刚架梁安装工艺同多高层钢结构梁的安 装，但当前最大 跨度为72m连跨，当中一根 钢柱形成144m钢框架，由于制作、运输所限 可将72m分成几段，到现场一般可拼成三段， 用一台或两台起重机加可移动式拼装支架安装。
（二）安装与校正
1.钢柱的吊装与校正
钢柱吊装：选用双机抬吊（递送法）或单机抬吊 （旋转法），并做好保护。
钢柱校正：对垂直度、轴线、牛腿面标高进行初验， 柱间间距用液压千斤顶与钢楔或倒链与钢丝绳校正。
柱底灌浆：先在柱脚四周立模板、将基础上表面清除干净， 用高强聚合砂浆从一侧自由灌入至密实。
2.钢梁的吊装与校正
天津奥林匹克体育场俯瞰效果图
建筑底面面积为 80,000m2，屋顶 面积76,719m2， 地上层数6层，最 高点高度53.00m， 可容纳观众数 60,000。
屋顶结构采用钢桁 架悬挑结构。屋面 桁架落地，形似露 珠。
国家大剧院
上海金茂大厦
金茂大厦是由中国上海对 外贸易中心股份有限公司 独家投资5.6亿美元建设 的一座88层的超高层大 厦，建筑高度420.5米， 建筑面积28.9万平方米， 于1998年8月28日竣工。 总用钢量14000t，钢筋 混凝土核心筒，外框钢骨 混凝土及钢柱。设计者为 美国S.O.M事务所。
钢结构ppt课件.ppt
二、钢结构的应用
1、重型结构及大跨度建筑结构。
二、钢结构的应用
2、多层、高层及超高层建筑结构。
二、钢结构的应用
3、塔桅等高耸结构。
二、钢结构的应用
4、钢－混凝土组合结构。
第二节 钢结构的设计方法
经济、安全、适用、耐久
颠覆 强度破坏
承载能力极 限状态 疲劳破坏
丧失稳定
极限状态设计法
变为可变体系
n
5、普通螺栓群偏心受剪承载力计算
Ni
N iF
F n
(NiTx )2
(NiF
NiTy )2
Nb v,min
NiT
T ri ri2
NiTx
T yi xi2 yi2
NiTy
T xi xi2 yi2
例题3、一厚度为12mm的钢板与H型钢柱的翼缘板（厚14mm） 通过8个C级普通螺栓连接，钢板均为Q345，螺栓直径为20mm， 孔径为21.5mm，F=200KN，e=100mm，螺栓水平间距为 120mm，竖向间距为80mm，验算螺栓强度。
3、按受力特点分：对接焊缝、角焊缝
三、高强度螺栓连接（摩擦型、承压型）
四、对接焊缝的计算
1、轴向受力的对接焊缝
N lwt
f
t
w或f
w c
2、对接焊缝承受弯矩和剪力共同作用
1、 max
Mymax Ix
ft
w或f
w c
2、
max
VSx I xt
f
w v
3、 2 3 2 1.1 ftw
第三节 角焊缝连接设计
一、角焊缝形式
侧面角焊缝 斜角焊缝
正面角焊缝
直角角焊缝
二、角焊缝截面形状
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螺栓孔为d0=d+1.5～3mm M12、 M16大1.5mm， M18、 M20 、 M22 、M24大2mm， M27、 M30大3mm
第5章 钢结构紧固件连接
5.5.1 螺栓的排列和构造要求
1.螺栓的排列
螺栓的排列应简单、统一而紧凑，满足受力要求，构造合理 又便于安装。排列的方式有并列排列和错列排列两种。
沿杆轴方向受拉螺栓连接的端板，应适当加大刚度，以减小撬力对螺 栓抗拉承载力的不利影响。
第5章 钢结构紧固件连接
5.5.2 普通螺栓的受剪连接
螺栓连接的受力形式分为：只受剪力，只受拉力。有时
受剪力和拉力的共同作用。
F
F
N
A 剪力螺栓
➢受力垂直螺杆，承 剪、承压。 ➢连接件有错动趋势
B 拉力螺栓
➢受力平行螺杆，承拉 ➢连接件有脱开趋势
本科教学
钢结构--原理与设计
第5章 钢结构的紧固件连接
同济大学 建筑工程系 沈德洪
5.1.2 螺栓连接
第5章 钢结构紧固件连接
第5章 钢结构紧固件连接
1. 普通螺栓连接
代号 强度等级 加工方式 加工精度 抗剪性能 经济性能
用途
精制螺栓
粗制螺栓
A级和B级
C级
5.6级和8.8级
4.6级和4.8级
车床上经过切削而成
第5章 钢结构紧固件连接
§5.5 普通螺栓连接的构造和计算
螺栓规格
精制螺栓
粗制螺栓
分类
A级和B级
C级
强度等级
5.6级和8.8级
4.6级和4.8级
加工方式
车床上经过切削而成
单个零件上一次冲成
加工精度
螺杆与栓孔直径之差为 0.25～0.5mm
螺杆与栓孔直径之差为 1.5～3mm
受力特点
抗剪差、抗拉好
抗剪抗拉均好
为了保证连接的可靠性，每个杆件的节点或拼接接头一端不宜少于两 个永久螺栓；
直接承受动荷载的普通螺栓连接应采用双螺帽，或其他措施以防螺帽 松动；
C级螺栓宜用于沿杆轴方向的受拉连接，以下情况可用于抗剪连接： ① 承受静载或间接动载的次要连接； ② 承受静载的可拆卸结构连接； ③ 临时固定构件的安装连接。
经济性能
价格高
价格经济
用途
构件精度很高的结构（机械 沿螺栓杆轴受拉的连接；次
结构）；在钢结构中很少采 要的抗剪连接；安装的临时
用
固定
注：A、B两级的区别只是尺寸不同。 A级用于d≤24mm, l≤150mm的 螺栓，B级用于d>24mm, l>150mm 螺栓。
螺栓符号
第5章 钢结构紧固件连接
常用螺栓直径为d=16，20，24mm，用M表示，如M16。
Байду номын сангаас
自动化，工效高 。
质量检验工作量大。
传力可靠，韧性和塑性好， 质量易于检查，抗动力荷 载好。
费钢、费工 。 目前很少采用
装卸便利，设备简单
螺栓精度低时不宜受剪，螺 栓精度高时加工和安装难度 较大 。
加工方便，对结构削弱少， 能承受动力荷载，耐疲劳， 塑性、韧性好 。
摩擦面处理，安装工艺略为 复杂，造价略高
（a）大六角头螺栓
（a）大六角头螺栓
（b）扭剪型螺栓
（b）扭剪型螺栓
第5章 钢结构紧固件连接
高强度螺栓摩擦型连接和承压型连接比较
高强度螺栓摩擦型连接
高强度螺栓承压型连接
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 间产生很大的摩擦力，外 力通过摩擦力来传递
允许接触面滑移，依靠螺栓杆 和螺孔之间的承压来传力
端距过小
中心距太大
（2）构造要求 螺栓的中距及边距过大，则构件接触面不够紧密， 潮气易侵入缝隙而发生锈蚀。
（3）施工要求 要保证有一定的空间，以便转动扳手，拧紧螺母。
第5章 钢结构紧固件连接
3d0
边距
1.5d 0
1.5d0
线距
边距
3d0
边距
1.5d0
1.5d0
(1.2d0)
2d0 端距
2d0 端距
C 剪力和拉力共 同作用
第5章 钢结构紧固件连接
1. 受剪连接的工作性能
对图示螺栓连接做抗剪试验,即可得到板 件上a、b两点相对位移δ与作用力N的关 系曲线,该曲线清楚的揭示了抗剪螺栓受 力的四个阶段
(1) 摩擦传力的弹性阶段(0~1段)
直线段—连接处于弹性状态； 该阶段较短—摩擦力较小。
(2) 滑移阶段(1~2段)
栓孔直径
＝螺杆的公称直径 +1.5～2.0mm
＝螺杆的公称直径 +1.0～1.5mm
特点
剪切变形小，弹性性能好， 特别适用于承受动力荷载 的结构
连接紧凑，但剪切变形大，不 得用于承受动力荷载的结构
第5章 钢结构紧固件连接
铆钉连接及特点
铆钉连接是用一端带有半圆形预制钉头的铆 钉，将钉杆烧红迅速插入被连接件的钉孔中， 再用铆钉枪将另一端也打铆成钉头，使连接达 到紧固。
单个零件上一次冲成
螺杆与栓孔直径之差为 0.25～0.5mm
螺杆与栓孔直径之差为 1.5～3mm
好
较差
价格高
价格经济
构件精度很高的结构（机械 沿螺栓杆轴受拉的连接；次
结构）；在钢结构中很少采 要的抗剪连接；安装的临时
用
固定
第5章 钢结构紧固件连接
2. 高强度螺栓连接 高强度螺栓是高强螺杆和配套螺母、垫圈的 合称。 由45号、40B和20MnTiB钢经过热处理加工而成。 45号－8.8级；40B和20MnTiB－10.9级
图3.5.1 螺栓的排列方式 并列比较简单整齐，所用连接板尺寸小，但由于螺栓孔的存在，对构件 截面的削弱较大；错列可以减小螺栓孔对截面的削弱，但螺栓空排列不 如并列紧凑，连接板尺寸较大。
第5章 钢结构紧固件连接
(1)受力要求
a）端距限制——防止孔端钢板剪断，≥2d0 ；
b）螺孔中心距限制
下限：防止孔间板破裂≥3d0 上限：防止板间张口和鼓曲。
2d0 3d0 3d0 2d0
端距
中距
端距
根据规范规定（P86表3.5.1）的螺栓最大、最小容许间距，排列螺 栓时宜按最小容许间距取用，且宜取5mm的倍数，并按等距离布置，以 缩小连接的尺寸。最大容许间距一般只在起连系作用的构造连接中采用。
第5章 钢结构紧固件连接
第5章 钢结构紧固件连接
2.螺栓的其它构造要求
优点 传力可靠，塑性、韧性好， 动力性能好
缺点 费工费料、劳动强度高。
目前承重钢结构连接中已很少应用。
第5章 钢结构紧固件连接
主要连接方法及优缺点
连接方法
焊接
铆接
普通螺栓 连接
高强螺栓 连接
优点
缺点
对几何形体适应性强，构 焊接残余应力大且不易控制，
造简单，省材省工，易于 焊接变形大。对材质要求高，
克服摩擦力后，板件间突然发生水平滑 移，最大滑移量为栓孔和栓杆间的间隙，表 现在曲线上为水平段。
第5章 钢结构紧固件连接
5.5.1 螺栓的排列和构造要求
1.螺栓的排列
螺栓的排列应简单、统一而紧凑，满足受力要求，构造合理 又便于安装。排列的方式有并列排列和错列排列两种。
沿杆轴方向受拉螺栓连接的端板，应适当加大刚度，以减小撬力对螺 栓抗拉承载力的不利影响。
第5章 钢结构紧固件连接
5.5.2 普通螺栓的受剪连接
螺栓连接的受力形式分为：只受剪力，只受拉力。有时
受剪力和拉力的共同作用。
F
F
N
A 剪力螺栓
➢受力垂直螺杆，承 剪、承压。 ➢连接件有错动趋势
B 拉力螺栓
➢受力平行螺杆，承拉 ➢连接件有脱开趋势
本科教学
钢结构--原理与设计
第5章 钢结构的紧固件连接
同济大学 建筑工程系 沈德洪
5.1.2 螺栓连接
第5章 钢结构紧固件连接
第5章 钢结构紧固件连接
1. 普通螺栓连接
代号 强度等级 加工方式 加工精度 抗剪性能 经济性能
用途
精制螺栓
粗制螺栓
A级和B级
C级
5.6级和8.8级
4.6级和4.8级
车床上经过切削而成
第5章 钢结构紧固件连接
§5.5 普通螺栓连接的构造和计算
螺栓规格
精制螺栓
粗制螺栓
分类
A级和B级
C级
强度等级
5.6级和8.8级
4.6级和4.8级
加工方式
车床上经过切削而成
单个零件上一次冲成
加工精度
螺杆与栓孔直径之差为 0.25～0.5mm
螺杆与栓孔直径之差为 1.5～3mm
受力特点
抗剪差、抗拉好
抗剪抗拉均好
为了保证连接的可靠性，每个杆件的节点或拼接接头一端不宜少于两 个永久螺栓；
直接承受动荷载的普通螺栓连接应采用双螺帽，或其他措施以防螺帽 松动；
C级螺栓宜用于沿杆轴方向的受拉连接，以下情况可用于抗剪连接： ① 承受静载或间接动载的次要连接； ② 承受静载的可拆卸结构连接； ③ 临时固定构件的安装连接。
经济性能
价格高
价格经济
用途
构件精度很高的结构（机械 沿螺栓杆轴受拉的连接；次
结构）；在钢结构中很少采 要的抗剪连接；安装的临时
用
固定
注：A、B两级的区别只是尺寸不同。 A级用于d≤24mm, l≤150mm的 螺栓，B级用于d>24mm, l>150mm 螺栓。
螺栓符号
第5章 钢结构紧固件连接
常用螺栓直径为d=16，20，24mm，用M表示，如M16。
Байду номын сангаас
自动化，工效高 。
质量检验工作量大。
传力可靠，韧性和塑性好， 质量易于检查，抗动力荷 载好。
费钢、费工 。 目前很少采用
装卸便利，设备简单
螺栓精度低时不宜受剪，螺 栓精度高时加工和安装难度 较大 。
加工方便，对结构削弱少， 能承受动力荷载，耐疲劳， 塑性、韧性好 。
摩擦面处理，安装工艺略为 复杂，造价略高
（a）大六角头螺栓
（a）大六角头螺栓
（b）扭剪型螺栓
（b）扭剪型螺栓
第5章 钢结构紧固件连接
高强度螺栓摩擦型连接和承压型连接比较
高强度螺栓摩擦型连接
高强度螺栓承压型连接
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 间产生很大的摩擦力，外 力通过摩擦力来传递
允许接触面滑移，依靠螺栓杆 和螺孔之间的承压来传力
端距过小
中心距太大
（2）构造要求 螺栓的中距及边距过大，则构件接触面不够紧密， 潮气易侵入缝隙而发生锈蚀。
（3）施工要求 要保证有一定的空间，以便转动扳手，拧紧螺母。
第5章 钢结构紧固件连接
3d0
边距
1.5d 0
1.5d0
线距
边距
3d0
边距
1.5d0
1.5d0
(1.2d0)
2d0 端距
2d0 端距
C 剪力和拉力共 同作用
第5章 钢结构紧固件连接
1. 受剪连接的工作性能
对图示螺栓连接做抗剪试验,即可得到板 件上a、b两点相对位移δ与作用力N的关 系曲线,该曲线清楚的揭示了抗剪螺栓受 力的四个阶段
(1) 摩擦传力的弹性阶段(0~1段)
直线段—连接处于弹性状态； 该阶段较短—摩擦力较小。
(2) 滑移阶段(1~2段)
栓孔直径
＝螺杆的公称直径 +1.5～2.0mm
＝螺杆的公称直径 +1.0～1.5mm
特点
剪切变形小，弹性性能好， 特别适用于承受动力荷载 的结构
连接紧凑，但剪切变形大，不 得用于承受动力荷载的结构
第5章 钢结构紧固件连接
铆钉连接及特点
铆钉连接是用一端带有半圆形预制钉头的铆 钉，将钉杆烧红迅速插入被连接件的钉孔中， 再用铆钉枪将另一端也打铆成钉头，使连接达 到紧固。
单个零件上一次冲成
螺杆与栓孔直径之差为 0.25～0.5mm
螺杆与栓孔直径之差为 1.5～3mm
好
较差
价格高
价格经济
构件精度很高的结构（机械 沿螺栓杆轴受拉的连接；次
结构）；在钢结构中很少采 要的抗剪连接；安装的临时
用
固定
第5章 钢结构紧固件连接
2. 高强度螺栓连接 高强度螺栓是高强螺杆和配套螺母、垫圈的 合称。 由45号、40B和20MnTiB钢经过热处理加工而成。 45号－8.8级；40B和20MnTiB－10.9级
图3.5.1 螺栓的排列方式 并列比较简单整齐，所用连接板尺寸小，但由于螺栓孔的存在，对构件 截面的削弱较大；错列可以减小螺栓孔对截面的削弱，但螺栓空排列不 如并列紧凑，连接板尺寸较大。
第5章 钢结构紧固件连接
(1)受力要求
a）端距限制——防止孔端钢板剪断，≥2d0 ；
b）螺孔中心距限制
下限：防止孔间板破裂≥3d0 上限：防止板间张口和鼓曲。
2d0 3d0 3d0 2d0
端距
中距
端距
根据规范规定（P86表3.5.1）的螺栓最大、最小容许间距，排列螺 栓时宜按最小容许间距取用，且宜取5mm的倍数，并按等距离布置，以 缩小连接的尺寸。最大容许间距一般只在起连系作用的构造连接中采用。
第5章 钢结构紧固件连接
第5章 钢结构紧固件连接
2.螺栓的其它构造要求
优点 传力可靠，塑性、韧性好， 动力性能好
缺点 费工费料、劳动强度高。
目前承重钢结构连接中已很少应用。
第5章 钢结构紧固件连接
主要连接方法及优缺点
连接方法
焊接
铆接
普通螺栓 连接
高强螺栓 连接
优点
缺点
对几何形体适应性强，构 焊接残余应力大且不易控制，
造简单，省材省工，易于 焊接变形大。对材质要求高，
克服摩擦力后，板件间突然发生水平滑 移，最大滑移量为栓孔和栓杆间的间隙，表 现在曲线上为水平段。