钢结构普通螺栓连接设计

高强度螺栓分类： 根据确定承载力极限的原则不同，分为高强度螺栓 摩擦型连接和高强度螺栓承压型连接。 传力途径： 摩擦型——依靠被连板件间摩擦力传力，以摩擦阻 力被克服作为设计准则。 承压型——依靠螺栓杆与孔壁承压传力，以螺栓杆 被剪坏或孔壁被压坏作为承载能力极限状态（破坏时的 极限承载力）。 孔径：摩擦型连接的高强度螺栓的孔径比螺栓公称 直径大1.5-2.0mm；承压型连接的高强度螺栓的孔径比 螺栓公称直径大1.0-1.5mm。
性能等级的含义： 如5.6级 5表示fu≥500N/mm2, 0.6表示fy/fu=0.6 2、高强度螺栓连接 由45号、40B和20MnTiB钢加工而成，并经过热
处理
45号－8.8级； 40B和20MnTiB－10.9级
1
2
3
4
1
4
3
5
1-螺栓；2-垫圈；3-螺母；4-螺丝;5-槽口
大六角头螺栓
扭剪型螺栓
N
N N
⑤栓杆弯曲破坏 破坏条件：螺栓杆过长时 构造保证措施：栓杆长度不应大于5d
N/2
N/2
N
前三种破坏形式通过计算解决，后两种则通过构造要求 保证。第③种破坏属于构件强度破坏，因此，抗剪螺栓连接 的计算只考虑①和②两种形式破坏。
3.单个普通螺栓的抗剪承载力计算
由破坏形式知抗剪螺栓的承载力取决于螺栓杆受剪 和孔壁承压（即螺栓承压）两种情况。
平行于受力方向： 端距应按被连接钢板抗挤压及抗剪切等强度条件确定，
以便钢板在端部不致被螺栓冲剪撕裂，规范规定端距不应小 于2d0； 受压构件上的中距不宜过大，否则在被连接板件间容易 发生鼓曲现象。
因此规范从受力的角度规定了最大和最小容许间距
（2）构造要求 边距和中距不宜过大，中距过大，连接板件间不密 实，潮气容易侵入，造成板件锈蚀.规范规定了螺栓的 最大容许间距
（1）假定螺栓受剪面上的剪应力均匀分布，一个螺 栓的受剪承载力设计值为：
N nv
b v
d
4
2
f vb
d
式中： nv ——受剪面数目，单剪=1；双剪=2。 d ——螺栓杆公称直径；
fvb ——螺栓的抗剪强度设计值，见附录1中的附表1.3
t2 t1
N
t2
N
N/2
N/2
t3 t1
N
单剪：nv 1
双剪：nv 2
一、普通螺栓连接构造
1.最少螺栓数要求 每一杆件在节点上以及拼接接头一 端，螺栓数目不宜少于2个。 2.螺栓排列 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。 排列的方式通常分为并列和错列两种形式。
边距 中距 边距 边距 边距 端距 中距 端距
并列
错列
并列——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，但螺栓孔 排列不如并列紧凑，连接板尺寸较大。 螺栓排列的要求 （1）受力要求 在垂直于受力方向：对于受拉构件，各排螺栓的中 距及边距不能过小，以免使螺栓周围应力集中相互影响， 且使钢板的截面削弱过多，降低其承载能力。
四、普通螺栓的抗剪连接计算
1、抗剪连接工作性能
N 3 4 高强度螺栓
N/2 a N/2
N
1
2 4 3 普通螺栓
b
0 1 2
δ
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和作用力N的关系曲线，由此曲线可 看出，抗剪螺栓受力经历了四个阶段。
①摩擦传力的弹性阶段(0-1段) 直线段—连接处于弹性工作阶段；由于对普通螺栓板件 间摩擦力较小，故此该阶段很短，可略去不计。 ②滑移阶段(1-2段) 水平段—摩擦力被克服后，板件间突然产生相对滑移， 最大滑移量为栓杆和孔壁之间的间隙。 ③栓杆直接传力的弹性阶段(2-3段) 曲线上升段——该阶段主要靠栓杆与孔壁接触传力。栓 杆受剪力、拉力、弯矩作用，孔壁则受到挤压。由于连接材 料的弹性以及栓杆拉力增加所导致的板件间摩擦力的增大， N-δ关系以曲线状态上升。
（3）施工要求 要保证有一定的空间，以便转动扳手，拧紧螺母。
因此规范规定了螺栓的最小容许间距。
1.5d0 1.5d0 3d 3d 2d 0 3d0 3d0 2d0
端距 中距 端距
边距
边距
2d0
端距
2d 0
端距
并列
1.5d0 (1.2d0
1.5d0
)
并列
0
中距
0
螺栓或铆钉的最大、最小容许距离
名称 位置和方向 外排（垂直内力方向或顺内力方向） 中心 间距 中 间 排 垂直内力方向 顺内力方向 沿对角线方向 压力 拉力 最大容许距离
三、 螺栓连接的构造要求
螺栓连接除了满足上述螺栓排列的容许距离外，根 据不同情况尚应满足下列构造要求：
（1）为了证连接的可靠性，每个杆件的节点或拼接接头 一端，永久螺栓不宜少于两个，但组合构件的缀条除外。 （2）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。 （3）C级螺栓宜用于沿杆轴方向的受拉连接，可用于抗剪 连接情况有：承受静载或间接动载的次要连接；承受静载的 可拆卸结构连接；临时固定构件的安装连接。 （4）型钢构件拼接采用高强螺栓连接时，为保证接触面紧 密，应采用钢板而不能采用型钢作为拼接件。
（取两者中的小值）
最小容许 距离
8d0或12t 16d0或24t 12d0或18t 16d0或24t 3d0百度文库
顺内力方向 中心 至构 剪切边或手工气割边 件边 垂直内 高强度螺栓 缘距 力方向 轧制边自动精密气割或 锯割边 离 其他螺栓或铆钉
2d0
4d0或8t 1.5d0 1.2d0
注：(1)d0 为螺栓孔或铆钉孔直径，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。
④弹塑性阶段(3-4段) 荷载继续增加，剪切变形迅速加大，直到连接最 后破坏。曲线的最高点“4”所对应的荷载即为普通螺 栓抗剪连接的极限荷载。 2、抗剪连接的破坏形式 ①栓杆被剪坏 破坏条件：栓杆直径较小而板件较厚时 N N
②较薄的连接板被挤压破坏 破坏条件：栓杆直径较大而板件较薄时 由于拴杆和扳件的挤压 是相对的，故也常把这种破 坏叫做螺栓承压破坏。 ③板件被拉（压）断 破坏条件：截面削弱过多时 ④板件端部被剪坏 破坏条件：端矩a过小时 构造保证措施：端矩不应 小于2d0 N N N