普通螺栓的种类

二、螺栓的排列
端距 中距 中距 边距 边距
A 并列
B 错列
螺栓的排列应满足： 受力要求 构造要求 施工要求
1）受力要求 任意方向的中距、边距和端距不能过小，以防 止钢板截面过度削弱而承载力不足； 对于受压构件，中距不能太大，以防止连接板 件发生鼓曲。
2）构造要求
螺栓的边距和中距不宜太大，以免板件间贴合 不密，潮气侵入腐蚀钢材。 3）施工要求
b
1
b a
1 N t N tb
0
为防止螺杆受剪兼受拉破坏，应满足：
Nv Nt 1 Nb Nb v t
2
2
NV NV
b
1
b
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a
0 1 N t N tb
为防止孔壁的承压破坏，应满足：
Nv
b Nc
V
3、当有承托承担全部剪 力时，螺栓群按受拉连接计算。
y3； N n
2 yn
N1 y1
2 yi
yn
N1

2 y1

2 y2


N1 y1

n
i 1

N1
M y1
i 1

n
2 yi
1号螺栓强度验算：
N1
b Nt
5、普通螺栓群在偏心拉力作用下
F e
1 2 3 4 N1M N2M N3M N4M N1F y1
M
F
y3 y2 中和轴
终拧—初拧基础上用长扳手或电动扳手再拧过一定的 角度，一般为120o-240o完成终拧。
预拉力的建立简单、有效，但要防止欠拧、 漏拧和超拧；
B、扭矩法
初拧—用力矩扳手拧至终拧力矩的30%~50%，使 板件贴紧密； 终拧—初拧基础上，按100%设计终拧力矩拧紧。
简单、易实施，但得到的预拉力误差较大 C、扭断螺栓杆尾部法（扭剪型高强度螺栓）
b Nv
N
3 4 2 4
高强度 螺栓
0.9n f P
1 O
1
3
普通螺栓
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; P—预拉力设计值.
2
δ N/2 N/2 a
b
N
摩擦型高强度螺栓是通过板件间摩擦力传递内 力的，而摩擦力的大小取决于板件间的挤压力 （P）和板件间的抗滑移系数μ ； 板件间的抗滑移系数μ与接触面的处理方法和构 件钢号有关； 不同钢材在不同的接触面处理方法下的抗滑 移系数μ,如下表
三、 普通螺栓连接的受力性能和计算
（一）螺栓连接的受力形式
F N F
A 只受剪力
B 只受拉力
C 剪力和拉 力共同作用
（二）普通螺栓抗剪连接 1.工作性能 N
N/2
N/2
a b
O
N
N
4 3
N
1
2
δ
1)摩擦传力的弹性阶段(0~1段)
2)滑移阶段(1~2段)
N/2
a b
N
N/2
3)栓杆传力的弹性阶段(2~3段) 4)破坏阶段(3~4段)
T x1
i 1
N1Ty
T
2
i 1

n
2 xi
yi
i 1
n
螺栓1的强度验算公式为:
2 N 1Tx
N 1Ty N 1F


2
N min
b
当螺栓布置比较狭长(如y1≥3x1)时, 可令:xi=0，则N1Ty=0
N 1Tx
T r1
i 1

n

y1 r1

T y1
2 b fv
nv—剪切面数目；d—螺栓杆直径； fvb—螺栓抗剪强度设计值；
b 承压承载力： N c
d t
b fc
d
∑t—连接接头一侧承压构件总厚度的较小值。 fcb—螺栓孔壁承压强度设计值；
b 单栓抗剪承载力： N min
min

b b Nv ，Nc

剪切面数目nv
N N
N/2
N/2
N
对于1’1’ 截面：An 2c4 m 1 c1 c2 m d 0 t ;
2 2


式中：f 钢材强度设计值； b 主板宽度； t 主板厚度。
d 0 螺栓孔直径；
m 危险截面上的螺栓数；
拼接板强度验算:
N

0.5 N An f
c1 b1 c 3 c2
连接件刚度越小撬力越大 影响撬力的因素较多，其 大小难以确定，规范采取 简化计算的方法，取 ftb=0.8f（f—螺栓钢材 的抗拉强度设计值）。
Nt
N 2

Q 2
在构造上可以通过加强连接件的刚度的方法， 来减小杠杆作用引起的撬力，如设加劲肋，可 以减小甚至消除撬力的影响。
3、普通螺栓群的轴拉设计
2.破坏形式
N/2
N
N/2
N
N
1）螺栓杆被剪坏
N
2）孔壁的挤压破坏
N
以上三种破坏形式通过 强度计算避免。
3）板件被拉断
N
N 这 两 种 破 坏 构 造 解 决
4）板件端部被剪坏(拉豁) 端矩不应小于2dO
N/2
N
N/2
5）栓杆弯曲破坏 栓杆长度不应大于5d
3、抗剪螺栓的单栓承载力设计值
抗剪承载力： N b n d v v 4
单剪： n v 1
N/3
双剪： nv 2
N/2 N/2
N/3 N/3
四剪： n v 4
4、普通螺栓群抗剪连接计算
1）普通螺栓群轴心力作用下抗剪计算
N
N/2
N/2
当l1≤15d0(d0为孔径)时， 假定N由各螺栓均匀承担。
n N N
b min
l1
平均值 螺栓的内力分布
板件的净截面验算：
刨平顶紧 承托(板)
M=F·e
可采用偏于安全的设计方法，即叠加法。
N 1 N 1F N 1 M F n M y1
i 1

n

2 yi
b Nt
（四）普通螺栓拉、剪联合作用
1、两种破坏形式 螺杆受剪兼受拉破坏 孔壁承压破坏；
NV
e V V
M=Ve
2、拉剪相关曲线 “四分之一圆”
NV
4.6 普通螺栓连接的构造和计算
一、普通螺栓的种类
A、B级--精制螺栓
Ⅰ类孔，孔径(do)比栓杆直径(d)大0.3～0.5mm。 C级--粗制螺栓
Ⅱ类孔，孔径(do)比栓杆直径(d)大1.5～3mm。 M16、M20、M24
性能等级为4.6或4.8级； 4表示fu≥400N/mm2,
0.6或0.8表示fy /fu=0.6或0.8；
n N Nv
b
N
N
对于承压型连接：
n N N min
b
板件的净截面验算： A、高强度螺栓摩擦型连接 主板： 考虑孔前传力50%得1-1 ： 截面的内力为：
b
公式的两点说明： （1）螺栓的有效截面面积
因栓杆上的螺纹为斜方向的，所以公式取的是 有效直径de而不是净直径dn，现行国家标准取：
de d 13 24 3t ( t 螺距)
dn de dm d
(2）螺栓的抗拉强度ftb 当连接板件发生变形时， 螺栓有被撬开的趋势 （杠杆作用），使螺 杆中的拉力增加（撬 力Q）并产生弯曲现象。
An , 2 b1 n2 d 0 t1 ; f 钢材强度设计值 d 0 螺栓孔直径； ;
b1 拼接板宽度；n2 2 2截面上的螺栓数；t1 拼接板厚度。
B、螺栓采用错列排列时:
N
主板：
1 1’
c1 b
t1 t
N
c4 c3 c 2

N An
f
对于1 1截面：An b m d 0 t ; 1 1’
12
A、螺栓采用并列排列时
主板： N An ,1 f
t1 t b
N
b1
N
12
An ,1 b n1 d 0 t ;
f 钢材强度设计值 d 0 螺栓孔直径 ;
n1 1 1截面上的螺栓数；b 主板宽度；t 主板厚度。
拼接板： 0.5 N An , 2 f
P 0.9 0.9 0.9 1.2
Ae f u
二、高强度螺栓抗剪连接
N
3 4 2 4
（一）抗剪连接工作性能 摩擦型高强度螺栓—
高强度 螺栓 普通螺栓
1
通过板件间摩擦力传递内力， 破坏准则为克服摩擦力
2 1
3
承压型高强度螺栓—
O
δ N/2 N/2 a
b
受力特征与普通螺栓类似
N
（二）抗剪连接单栓承载力 A、对于高强度螺栓摩擦型连接
为了便于扳手拧紧螺母，螺栓中距应不小于3do。
螺栓的最大、最小容许距离
最大容许距离 名称 位置和方向 （取两者的较小值） 外 排 (垂 直 内 力 或 顺 内 力 方 向 ) 中 中心间距 间 顺内力方向 排 构件受拉力 沿对角线方向 顺内力方向 中心至构件 边缘距离 垂直 内力 方向 剪切或手工气割边 轧 制 边 、自 动 气 割或锯割边 高强度螺栓 其它螺栓 4d0 或 8 t 垂直内力方向 构件受压力 8d0 或 12 t 16d0 或 24 t 12d0 或 18 t 16d0 或 24 t —— 2d0 1 .5 d 0 1 .5 d 0 1 .2 d 0 3d0 最小容许距离
N 1T r1

N 3T r3

N nT rn
r1
N1Ty
T
N 2T
r2；N 3T
N 1T
r3； N nT
2 rn
N 1T r1
n
rn
T
N 1T r1


2 r1

2 r2


N 1T r1
2 ri i 1

N 1T
T r1
2 ri i 1 n
初拧—拧至终拧力矩的60%-80%； 终拧—初拧基础上，以扭断螺栓杆尾部为准。
施工简单、技术要求低易实施、质量易保证等
2、高强度螺栓预拉力P的确定 P根据螺杆的有效抗拉强度确定，并考虑以下修正
考虑材料的不均匀性的折减系数0.9； 为防止施工时超张拉导致螺杆破坏的折减系数0.9 考虑拧紧螺帽时，螺栓杆上产生的剪力对抗拉 强度的降低除以系数1.2。 附加安全系数0.9。
M
刨平顶紧 承托(板) 连接角焊缝
4.7 高强度螺栓连接计算
由45号、40B和20MnTiB钢加工而成，并经热处理 45号－8.8级； 40B和20MnTiB－10.9级
（a）大六角头螺栓 （b）扭剪型螺栓
一、高强度螺栓的预拉力
1、高强度螺栓预拉力的建立方法
A、转角法
初拧—用普通扳手拧至不动，使板件贴紧密；
n
N
b Nt
N
4、普通螺栓群在弯矩作用下
1 2 3 4
M
刨平顶紧 承托(板)
M
N1 N2 y N3 y2 1 y N4 3 中和轴
受压区
☻M作用下螺栓连接按弹性设计，其假定为：
1）连接板件绝对刚性，螺栓为弹性； 2）螺栓群的中和轴位于最下排螺栓的形心处， 各螺栓所受拉力与其至中和轴的距离呈正比。
‘1’号螺栓在M作用下所受拉力最大
1 2 3 4
M
刨平顶紧 承托(板)
M
N1 N2 y N3 y2 1 y N4 3 中和轴
受压区
N1 y1

N2 y2

N3 y3

Nn yn
M N1 y1 N 2 y2 N n yn
N2
M
N1 y1
y1
y2；N 3
N1 y1
i 1
2 yi

n
2 yi
2 N 1Tx
N 1F
2
b N min
（三）普通螺栓抗拉连接 1、破坏形式 栓杆被拉断 2、单个普通螺栓的抗拉承载力设计值
4 式中：Ae--螺栓的有效截面面积； de--螺栓的有效直径； ftb--螺栓的抗拉强度设计值。
b Nt
Ae f t
b

2 de
ft
2 2’ b 2 2’
t1 t
N
对于2 2截面：An b1 m d 0 t 1 ;
2 2 对于2’2’ 截面：An 2c 4 m 1 c1 c 2 m d 0 t 1 ;
式中：f 钢材强度设计值； 0 螺栓孔直径； d m 危险截面上的螺栓数； b1 拼接板宽度； t 1 拼接板厚度。
c4
2）普通螺栓群偏心力作用下抗剪计算
e
F T
F n
F
F
1
N1F
y
1 N1Tx r1 N1T
x
N1Ty
T
N 1F
★F作用下
★T作用下：2个假定
T作用下‘1’号螺栓所受剪力最大
y
T N1T r1 N 2T r2 N nT rn
1 N 1Tx
r1
N1T
x
N 1T r1

N 2T r2

T r1
i 1

n
2 xi

n
i 1
2 yi
N 1Tx
T r1
i 1

n
2 xi

n

2 yi
y1 r1 x1 r1

T y1
i 1
y
1 N1Tx r1 N1T
x
i 1

n
2 xi

n
i 1
2 yi
N 1Ty
T r1
i 1

n
2 xi

n

2 yi

B、对于高强度螺栓承压型连接 抗剪承载力： 承压承载力：
b Nv
N
3
4 2 3 4
nv

高强度 螺栓
2 de
4
b fv
1
普通螺栓
b Nc
dt
b fc
O
2 1
单栓抗剪承载力：
b N min
δ N/2 N/2 a
b
min

b b N v ，N c

N
（三）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：