钢结构的连接(螺栓)

N1T y
40103 100 17.5 kN 2 2 2 xi yi 228010 Tx1
N 1 Vy
V 100 10.0 kN n 10
则1号螺栓承受的合剪力为：
N
1 Tx
2
b ( N1Ty N1 Vy ) 2 28.12 17.5 10.0 39.3 kN N min 43.96 kN 2
b N min


3.7 普通螺栓连接的构造和强度计算
4）. 螺栓群在扭矩作用下的抗剪计算,常需先假定螺 栓数目及布置，而后进行验算。 设螺栓列数为m，每列螺栓有n个，螺栓据为p，等 间距布置，端距为p/2，每个螺栓的截面积为A,为 此一确定螺栓数目的近似公式
n 6T n 1 m N p( ) n
Nv 2 Nt 2 ( b ) ( b ) 1 Nv Nt
板不发生承压破坏
N v N cb
3.7 普通螺栓连接的构造和强度计算
3.7.2普通螺栓的抗拉连接
2） 螺栓群同时承受剪力和拉力的计算

支托承受剪力：螺栓群只承受弯矩M
Nt N1M My1
m y N
2 i
b t
图7-72 螺栓群受扭矩计算
3.7 普通螺栓连接的构造和强度计算
3.7.1普通螺栓的抗剪连接 3.7.1.2螺栓群的计算 2）. 螺栓群在扭矩作用下的抗剪计算 T T T T N1 r1 N 2 r2 N n rn 平衡条件：
根据螺栓受力大小与其至形心o的距离r成正比条件：
第3章 钢结构的连接
3.1钢结构的连接方法和特点 3.2焊缝和焊接连接的形式 3.3对接焊缝的构造和计算 3.4角焊缝的构造和计算 3.4焊接应力和焊接变形 3.6 螺栓连接的排列与构造 3.7 普通螺栓连接的工作性能和强度计算 3.8 高强度螺栓连接的工作性能和强度计算
3.6螺栓的构造
3.6.1 螺栓的规格
3.7.2普通螺栓的抗拉连接
3.7.2.2螺栓群的计算 1）. 螺栓群在轴心力作 用下的抗拉计算
n N N tb
2）. 螺栓群在弯矩作用 下的抗拉计算
N

M 1
M y1 Ntb m yi2
假定：中和轴在最下 排螺栓处
弯矩作用下抗拉螺栓计算
3.7 普通螺栓连接的构造和强度计算

螺栓群在弯矩作用下的抗拉连接计算,常需先假定螺栓数目 及布置，而后进行验算。 设螺栓列数为m，每列螺栓有n个，螺栓据为p，为此一确定 螺栓数目的近似公式
Ncb d t f cb 2010 305 61000N 61.0 kN
则单个螺栓的抗剪承载力设计值取两者的较小值：
b b N min N v 43.96kN
单个螺栓的承压承载力设计值为：
2.内力计算 将F平移至螺栓群的中心线，则螺栓群承受轴心剪力 V=F和扭矩T作用。
4x100=400 50 30 50
M Fe 280 0.21 58.8kN m
2. 单个螺栓的抗拉承载力：
N tb Ae f t b 244.8 170 41620N 41.62kN
3.螺栓群强度验算 由前述可知1号螺栓受力最大，为设计控制点， 则对其进行强度验算：
N1 v
V 280 28.0 kN N cb 85.4 kN n 10
2 2 2 2
Nv Nt 28.0 39.2 b b 1.14 1.0 N N 43.96 41.62 v t
T T T N1 N2 Nn r1 r2 rn
得：
T r 1 N 2 ri
T 1
T r b 1 Nmin xi2 yi2
3.7 普通螺栓连接的构造和强度计算
3.7.1.2螺栓群的计算
3）. 螺栓群在扭矩、剪力、轴心力作用下的抗剪计算 在扭矩作用下，螺栓1受力： T T x1 T T y1 N1 y N1 N1 x N1 r1 r1 在剪力V和轴心力N作用下，螺栓均匀受力：
V N1 y V n
N1N N n x

则螺栓1承受的最大剪力N1应满足： T V T b N1 ( N1N N1x )2 ( N1 y N1 y )2 Nmin x 在螺栓群为一狭长布置时，当ymax＞3xmax时，为计算方便， 上式可近似为
N
T 2 1x
2 N Vy
N1 My1 / m y i2 (58.8 103 400) 2 1002 2002 3002 4002


39.2 kN N tb 41.62 kN
连接强度满足要求。
3.7 普通螺栓连接的构造和强度计算
3.7.2普通螺栓的抗拉连接 3.7.2.2螺栓群的计算
螺栓群受力不安全，需要重新设计。 通过本例题和例题3的计算结果比较可知，利用支托承受剪力的方 案具有减少螺栓数目的优点。
3.8 高强度螺栓连接的性能和计算
摩擦型高强度螺栓:抗剪时以外剪力达到板件间可能 发生的最大摩擦力为极限状态 承压型高强度螺栓:抗剪时允许超过摩擦力发生滑移 ，最后以栓杆抗剪或孔壁承压破坏为极限状态 摩擦型高强度螺栓：有较高的传力可靠性和连接整 体性，承受动力菏载和疲劳的性能较好。 承压型高强度螺栓:只允许在承受静荷或间接动荷载 的结构中采用，允许发生一定滑移变形的连接中， 在抗剪连接中可以减少螺栓数量。
T
或先近似取n,然后再用上式求n.
n
6T T mN p
例题1 两块钢板截面尺寸见图，采双盖板和普通螺栓拼接， C级螺栓M20，孔径d0=21.5mm，钢材为Q235—B，承受 轴心拉力设计值N=650kN。试设计此连接。
d 2 b 3.14 202 b N v nv fv 2 140 87920N 87.92 kN 4 4
例题2 试验算图所示C级普通螺栓连接。荷载设计值 F=100kN，螺栓M20，连接板件的钢材都为Q235—B。
解：1.单个螺栓的抗剪承载力： 单个螺栓的承剪承载力设计值为：
d 2 b 3.14 202 b N v nv f v 1 140 43960N 43.96 kN 4 4
3）. 螺栓群同时承受剪力和弯矩（轴心拉力） 的计算
螺栓群同时承受剪力和拉力
3.7 普通螺栓连接的构造和强度计算
3.7.2普通螺栓的抗拉连接
3）. 螺栓群同时承受剪力和拉力的计算 支托仅起安装作用：螺栓群承受弯矩M和剪力V
Nt N1M My1
m y
2 i
Nv V n
螺栓不发生拉剪破坏
T Fe 100 0.4 40 kN m
3.螺栓群强度验算 由前述可知1号螺栓受力最大，为设计控制点， 则对其进行强度验算。 Ty1 40103 160 40103 160 N1T x 28.1 kN 2 2 2 2 2 2 xi yi 10100 2 2 80 160 228010
螺栓群布置安全。
3.7 普通螺栓连接的构造和强度计算
3.7.2普通螺栓的抗拉连接
3.7.2.1抗拉螺栓连接破坏形式：螺栓杆拉断
一个抗拉螺栓的设计承载力计算：
N
b t
d
4
2 e
ft
b
为考虑撬力的影 响，规范规定普 通螺栓抗拉强度 设计值ftb取同样钢 号钢材抗拉强度 设计值f的0.8倍
3.7 普通螺栓连接的构造和强度计算
支托和柱翼缘的角焊缝验算
f V he lw f fw
α为考虑剪力V偏心对角焊缝的影响，取1.25~1.35
例题4 其他条件同例题3，但牛腿下的支托仅在安装阶段 起作用，正常使用阶段不考虑支托承受剪力，即剪力由螺 栓群承担。验算螺栓群的强度。
解：1. 单个螺栓的承载力： 单个螺栓的承剪承载力设计值为： d 2 b 3.14 202 b N v nv f v 1 140 43960N 43.96 kN 4 4 单个螺栓的承压承载力设计值为：
1 n 2
6M n 1 ( ) b mN t p 2n 1
或先近似取n,然后再用上式修正求n.
1 3M n b 2 m Nt p
例题3 试验算图3-17所示牛腿与柱翼缘用普通螺栓连接。 图中的荷载均为设计值，螺栓M20，连接件采用Q235钢 材。 210
解：1.受力分析 将集中力 F平移至螺栓群平面，则 产生弯矩M和剪力V。剪力 V由于牛腿的端板与支托 刨平顶紧，则由支托承担； 螺栓群仅承受弯矩M：
则单个螺栓的抗剪承载力设计值取两者的较小值：
b N min N cb 73.2 kN
l1=160mm≤15d0=322.5mm，则连接一侧所需要螺栓数目为：
N 650 n b 8.9 N min 73.2
，取n=9。
3.螺栓布置 采用并列布置，按螺栓布置wenku.baidu.com要求，确定螺栓的中距、 边距和端距，如图所示，均满足构造要求。由图可知盖板的长度为 520mm。 连接件的净截面验算都满足要求，此处略。
螺栓破坏形式：
螺栓杆剪断；
孔壁压坏； 板被拉断； 板端被剪断； 螺栓杆弯曲。
3.7 普通螺栓连接的构造和强度计算
3.7.1普通螺栓的抗剪连接
3.7.1.1抗剪连接工作性能
一个抗剪螺栓的设计承载力计算： 抗剪承载力设计值：承压承载力设计值：
3.7 普通螺栓连接的构造和强度计算
3.7.1普通螺栓的抗剪连接 3.7.1.2 螺栓群的计算
普通螺栓连接按其受力方式分类：
抗剪螺栓 抗拉螺栓 同时抗剪抗拉螺栓
3.7.1普通螺栓的抗剪连接
3.7.1.1抗剪连接工作性能
抗剪螺栓连接的受力性能：静摩擦力阶段、相对滑移阶段、螺杆与 孔壁挤压传力的弹塑性阶段、破坏阶段。
3.7 普通螺栓连接的构造和强度计算
3.7.1普通螺栓的抗剪连接
3.7.1.1抗剪连接工作性能
单个螺栓的承压承载力设计值为：
解：1.确定拼接盖板截面尺寸 根据拼接盖板与被连接钢板等强原则， 即拼接盖板截面面积不小于与被连接钢板截面面积，拼接盖板截面 尺寸选为8×360（mm×mm），钢材也为Q235—B。 2.单个普通螺栓的抗剪承载力设计值 单个螺栓的承剪承载力设计值为：
Ncb d t f cb 2012 305 73200N 73.2 kN
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
3.6螺栓的构造
3.6.2 螺栓的排列
螺栓排列和最小距离：
3.6螺栓的构造
3.6.2 螺栓的排列
螺栓排列最大距离： 对于角钢、工字钢和 槽钢的螺栓排列见附 录四（型钢的螺栓准 线表）
3.7 普通螺栓连接的构造和强度计算
1）.轴心力作用下螺栓群抗剪连接计算

螺栓数目： 板件静截面强度：
b n N N min
N An f
力的传递及净截面 面积计算
3.7 普通螺栓连接的构造和强度计算
3.7.1普通螺栓的抗剪连接 3.7.1.2 螺栓群的计算 2）.扭矩作用下螺栓群的抗剪计算
基本假定： ① 被连接构件是绝对刚性的， 而螺栓则是弹性的； ② 各螺栓绕螺栓群形心o旋转， 其受力大小与其至螺栓群形心o 的距离r成正比，力的方向与其 至螺栓群形心的连线相垂直。
Ncb d t f cb 2014 305 85400N 85.4 kN 单个螺栓的抗拉承载力： N tb Ae f t b 244.8 170 41620N 41.62kN
2.螺栓群强度验算 由前述可知1号螺栓受力最大，为设计控制点， 则对其进行强度验算： 螺栓的承压验算：
螺栓常见的规格有M12、M16、M20、M24、M30
3.6螺栓的构造
3.6.2 螺栓的排列
排列原则：简单 统一 整齐 紧凑 排列方式： 并列（简单整齐，连接板尺寸小， 构件截面削弱较大） 错列（可减小螺栓孔对截面削弱，但排列较复杂，且连接
构件尺寸较大 ）
排列因素：
受力要求：钢板端部剪断，端距不应小于2d0；受拉时，栓