钢结构的连接-螺栓连接.ppt

,第七章 钢结构的连接,7.4 普通螺栓连接,7.4 普通螺栓连接,一、 普通螺栓连接的构造,1. 螺栓规格,a.A级、B级和C级三种；C级为粗制螺栓，等级为4.6级和4.8级,小数点前为材料抗拉强度，小数点后为屈强比，刻在螺杆头上。例:4.8级表示抗拉强度400N/mm2，屈服强度320N/mm2。,b.常用螺栓直径为d=16，20，24mm，用M表示，如M16,2. 螺栓符号,第七章 钢结构的连接,a.并列和错列：规则、统一、紧凑 b.排布参数：端距，边距，间距 c.排布尺寸要求：考虑安装，受力和使用 d.至少要有两个受力螺栓,3. 螺栓排布,7.4 普通螺栓连接,第七章 钢结构的连接,螺栓的最大和最小容许间距,7.4 普通螺栓连接,第七章 钢结构的连接,二、 受力性能和计算,1. 受剪螺栓受力性能,(1)螺栓直径小，连接板厚 (2)螺栓直径大，连接板薄 (3)螺栓孔径大，连接板削弱多 (4)连接板端距小 (5)连接板厚，螺杆长,(一) 受剪螺栓连接,7.4 普通螺栓连接,第七章 钢结构的连接,2. 单个螺栓受剪承载力计算,受剪承载力设计值：,承压承载力设计值：,单个螺栓承载力设计值：,7.4 普通螺栓连接,第七章 钢结构的连接,3. 受剪螺栓连接计算,a.螺栓数目,当首尾两螺栓间距 l115do 时，剪力非均匀分布，螺栓群抗剪承载力下降，应对承载力作折减：,7.4 普通螺栓连接,第七章 钢结构的连接,b.净截面抗拉强度计算,净截面积计算,螺栓并列排布：,螺栓错列排布：锯齿净面积,盖板截面III：,构件截面I：,孔径do： d16mm，do=d+1.5mm ；d=1624mm， do=d+2mm； d=2730mm， do=d+3mm。,7.4 普通螺栓连接,如图所示普通螺栓连接，M20，C级，钢材Q235， N=940KN。试验算该连接是否满足要求。,1. 单个螺栓承载力确定,【例题1】,【解】,2. 验算,第六章 钢结构,6.3 钢结构连接,1） 螺栓强度,3）第一列净截面强度,第六章 钢结构,6.3 钢结构连接,盖板14mm=构件14mm，按构件计算。,2） 毛截面强度,第七章 钢结构的连接,7.4 对接焊缝计算,(二) 受拉螺栓连接,1. 受力性能,(1)螺杆受拉 (2)连接板脱开,2. 承载力计算,3. 连接计算,N作用:,第七章 钢结构的连接,7.4 对接焊缝计算,M作用:,假设转动中和轴在最下排螺栓处，则计算受力最大的螺栓(最外排)满足：,第七章 钢结构的连接,7.4 对接焊缝计算,M、N作用:,螺栓所受拉力N和弯矩M 取决于偏心距e=M/N的大小,(1)当e较小时(图b，以O点计),(2)当e较大时(图c，以O点计),第七章 钢结构的连接,7.4 对接焊缝计算,(三) 同时受剪、受拉螺栓连接,螺栓计算：,孔壁挤压计算：,验算如图所示，普通螺栓连接。N=349.5KN， M=17.475KNm。M22，B级，钢材Q235。,单个螺栓抗拉承载力,【例题2】,【解】,第七章 钢结构的连接,7.4 普通螺栓连接,强度验算,先假设小偏心，以众栓形心计,验算如图所示，普通螺栓连接。V=233KN， N=349.5KN， M=17.475KNm。M22，B级，钢材Q235。,单个螺栓抗拉承载力,【例题3】,【解】,第七章 钢结构的连接,7.4 普通螺栓连接,强度验算,第七章 钢结构的连接,7.4 普通螺栓连接,先假设小偏心，以众栓形心计,【小结】,一、 普通螺栓连接的构造,二、 受剪螺栓连接,三、 受拉螺栓连接,四、 同时受剪、受拉螺栓连接,【回顾】,一、 普通螺栓连接的构造,二、 受剪螺栓连接,三、 受拉螺栓连接,四、 同时受剪、受拉螺栓连接,单个螺栓承载力设计值：,受拉承载力计算:,第七章 钢结构的连接,7.5 高强度螺栓连接,7.5 高强度螺栓连接,一、 概述,1. 螺栓材料及类型,高强度钢材制成,按材料强度分成8.8级和10.9级,按传剪力方式分成摩擦型和承压型,按施工方式分成大六角头和扭剪型,2. 受力机理,高强度螺栓可以传递剪力和拉力 高强度螺栓通过施加预拉力使连接板之间产生预压力，接触面上有摩擦力 依靠摩擦力传递剪力,摩擦型连接,高强度螺栓承载力高，变形小，传力可靠，多用于主承重受力构件连接。 高强度螺栓的排布要求与普通螺栓相同，摩擦型螺孔直径比螺杆直径大1.52mm，也用M表示。,第七章 钢结构的连接,7.5 高强度螺栓连接,在承载能力极限状态允许滑动，但最大剪力不能超过螺栓的抗剪承载力和孔壁的承压强度。,在承载能力极限状态最大剪力不能超过板件间摩擦力。,承压型连接,3. 优点及构造,第七章 钢结构的连接,7.5 高强度螺栓连接,3. 紧固方法与预拉力P,a.紧固方法,高强度螺栓的预拉力是通过拧紧螺帽实现的。扭矩法，转角法和扭剪法，分成初拧和终拧两步完成，保证拉力均匀。,扭矩法,专用扭矩板手，标定预拉力和扭矩之间的关系，通过施加一定扭矩达到预拉力，大六角螺栓。,转角法,手动扳手初拧后，再转动一定角度达到预拉力，不准确性较大，每天标定扳手，大六角螺栓。,扭剪型螺栓，特制电动扳手，以扭断梅花头为标志，准确可靠，易检查，成本高。,扭剪法,第七章 钢结构的连接,7.5 高强度螺栓连接,b.预拉力P,高强度螺栓预拉力设计值按材料强度和螺栓有效截面积确定，取值时考虑 螺栓材料抗力的变异性，引入折减系数0.9； 施加预应力时为补偿预拉力损失超张拉5%10%，引入折减系数0.9； 在扭紧螺栓时，扭矩使螺栓产生的剪力将降低螺栓的抗拉承载力，引入折减系数1/1.2； 钢材由于以抗拉强度为准，引入附加安全系数0.9。故高强度螺栓预拉力为,第七章 钢结构的连接,7.5 高强度螺栓连接,4. 滑移系数,被连接板件之间的摩擦力大小，不仅和螺栓的预拉力有关，还与被连接板件材料及其接触面的表面处理有关。,第七章 钢结构的连接,7.5 高强度螺栓连接,二、 高强度螺栓抗剪计算,nf为摩擦面数，单剪nf=1 ，双剪nf=2,1. 单个螺栓抗剪承载力,(1)单个螺栓传递的最大剪力Nv，要求,(2)螺栓群受轴力作用时，每个螺栓均匀受剪，要求螺栓数,2. 摩擦型螺栓抗剪计算,第七章 钢结构的连接,7.5 高强度螺栓连接,(3)净截面计算,每个螺栓均匀传力， 孔前传力系数0.5,净截面拉应力,净截面拉力,第七章 钢结构的连接,7.5 高强度螺栓连接,3. 承压型螺栓抗剪计算,(1)单个螺栓承载力计算方法与普通螺栓相同,n为受剪面，单剪n=1 ，双剪n=2,(2)螺栓群受轴力作用时，每个螺栓均匀受剪，要求螺栓数,(3)净截面计算也可偏安全取与普通螺栓相同,如图所示摩擦型高强螺栓连接，M20，10.9级，钢材Q345，接触面喷砂后涂漆。试确定最大承载力N。,1. 按螺栓连接强度确定N,【例题1】,【解】,第七章 钢结构的连接,7.4 普通螺栓连接,则12个螺栓总承载力设计值为：,2. 按钢板截面强度确定N,盖板20mm构件16mm，按构件计算。,1） 毛截面强度,第七章 钢结构的连接,7.4 普通螺栓连接,2）按第一列净截面强度,第七章 钢结构的连接,7.5 高强度螺栓连接,1. 单个螺栓抗拉承载力,三、高强度螺栓抗拉计算,(1)单个螺栓传递的最大拉力Ntb，要求,(2)螺栓群受拉作用时，每个螺栓均匀受拉，要求螺栓数,2. 摩擦型螺栓抗拉计算,1. 摩擦型螺栓,用线性相关方程近似表示破坏模式,四、高强度螺栓同时受拉受剪,第七章 钢结构的连接,7.5 高强度螺栓连接,第七章 钢结构的连接,7.5 高强度螺栓连接,用椭圆方程表示破坏模式,2. 承压型螺栓,同时，,同时受拉受剪，一个方向压力减小，板件局部承压强度降低，取,高强度螺栓只受剪时，孔壁三向受压，板件局部承压强度高。,第七章 钢结构的连接,7.5 高强度螺栓连接,五、摩擦型螺栓群受弯连接,弯矩使螺栓受力呈三角形分布，中和轴在螺栓群形心O处。最大螺栓1受力为：,1. 抗弯连接计算,第七章 钢结构的连接,7.5 高强度螺栓连接,假设剪力均匀