钢结构的紧固件连接.ppt

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 普通螺栓连接和高强度螺栓承压型 连接的工作性能 5.4 普通螺栓连接和高强度螺栓承压型 连接的计算 5.5 高强度螺栓摩擦型连接的计算 5.6 国外设计规范对螺栓连接计算的某些规定,第5章 钢结构的紧固件连接,5.1 概述,一、螺栓的种类,普通螺栓,C级螺栓（粗制螺栓） 4.6级，精度低，对螺栓孔要求低（大于杆径11.5mm） A、B级螺栓（精制螺栓） 5.6和8.8级，精度好，对螺栓孔要求高（大于杆径0.30.5mm） 其中A级d24mm，l150mm与10d中的较小值，其余为B级,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,第5章 钢结构的紧固件连接,5.2 螺栓的排列,说明：1. 细“+”线表示定位线。2. 必须标注孔、螺栓直径,螺栓及螺栓孔的表示符号,一、钢板板叠上排列螺栓的要求 排列方式：并列或错列。允许间距：边距c，端距a，螺栓距p,4p = 4p c,a 6p = 6p,受力 方向,并列排列 错列排列,中间排 螺栓线,外排螺栓线,第5章 钢结构的紧固件连接,5.2 螺栓的排列,一、钢板板叠上排列螺栓的要求,螺栓或铆钉的最大、最小允许距离,第5章 钢结构的紧固件连接,5.2 螺栓的排列,二、热轧型钢上排列螺栓的要求,b125mm仅可设单排孔 g、最大开孔直径与b相关p3d0，a3d0,g,p,b,b,b,a,3p = 3p,a,3p = 3p,g1,g2,g1,g2,a,b125mm可双排交错排孔 g1、g2和最大开孔直径与b相关 p3d0，a2d0,b140mm可双排并列排孔 g1、g2和最大开孔直径与b相关 p3d0，a2d0,emin,cmin,cmin,emin,hmax,hmax,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,螺栓杆剪断,端部撕裂(构造解决),孔壁承压破坏,板件拉坏,螺栓弯曲变形 (t5d以避免),块状拉剪破坏,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,二、抗拉螺栓连接,抗拉螺栓连接总是通过T形连接件传力，螺栓杆沿其轴线承受拉力。连接不当时，由杠杆作用将产生撬力Q，导致螺栓实际拉力大于所受荷载。 计算中并不具体计算撬力，而是通过螺栓轴心受拉强度折减，即取设计值的0.8倍来予以考虑。,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,一、单个螺栓的承载力设计值,d,de,1. 抗剪螺栓承载力设计值为螺栓杆受剪和孔壁承压承载力设计值中的较小者，即取：,一个螺栓的孔壁承压承载力设计值为,其中：一个螺栓的受剪承载力设计值为,d0,2. 螺栓的抗拉承载力设计值为,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,一、单个螺栓的承载力设计值,注意：1）剪切面按螺杆处计； 2）承压面简化为宽为螺杆直径的平面； 3）复杂情况下的t，nv取值问题。,t1,d,de,t1,t1,t2,t2,t1,N/2,N/2,N/3,N/3,d,de,t1,t1,t2,t2,N/3,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,二、在轴心力作用下螺栓群的抗剪连接计算,1）定螺栓数；2）排列螺栓（使螺栓群的形心在外力的作用线上且节省材料）；3）验算连接板件的净截面强度和块状拉剪强度。,，,需螺栓数： （取整，不宜少于2个）,板件净截面强度,净截面面积An和受力除考虑1-1截面破坏外，还要考虑2-2截面的破坏,并列（图a）,错 列（图b）,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,二、在轴心力作用下螺栓群的抗剪连接计算,1）定螺栓数；2）排列螺栓（使螺栓群的形心在外力的作用线上且节省材料）；3）验算连接板件的净截面强度和块状拉剪强度。,，,当l115d0时，应将Nb承载力设计值乘以折减系数：,此时,即便连接进入了弹塑性阶段，各螺杆所受内力仍不易均匀，端部螺栓首先达到极限强度而破坏，随后由外向里依次破坏。,N,N,平均值,需螺栓数： （取整，不宜少于2个）,则需螺栓数：,l1,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,二、在轴心力作用下螺栓群的抗剪连接计算,例题5.13 关于螺栓数目应较计算需增加问题,，,N,N,n,1.1n,N,1.1n,N,1.1n,N,N,1.1n,N,?,N,?,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,三、在偏心力作用下螺栓群的抗剪连接计算,偏心力作用下螺栓群=轴心下抗剪+扭矩作用下的抗剪 螺栓群在扭矩作用下的抗剪计算的基本假定 被连接构件是绝对刚性的，而螺栓则是弹性的； 各螺栓绕螺栓群形心旋转，其受力大小与其至螺栓群形心的距离r成正比，力的方向与其至螺栓群形心的连线相垂直。,，,+,+,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,则,或,验算,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,三、在偏心力作用下螺栓群的抗剪连接计算,(xi,yi),y,x,T,ri,在剪力V和轴力N作用下，螺栓均匀受力：,则螺栓1受的最大剪力N1应满足：,在扭矩T作用下，螺栓1 受力为,例题5.45,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,三、在偏心力作用下螺栓群的抗剪连接计算,四、螺栓群在轴心力作用下的抗拉计算,五、在弯矩作用下螺栓群的抗拉连接计算,假定：中和轴在最下排螺栓处,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,例题5.67,六、在剪力与弯矩（或轴心拉力） 同时作用下螺栓群的连接计算,螺栓群受力为M=V e和剪力V，则,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,螺栓不发生拉剪破坏：,板不发生承压破坏,（对于承压型高强螺栓连接中的板不发生承压破坏 ）例题5.8,七、偏心拉力作用下普通螺栓群的计算,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,（1）小偏心时（M相对小或N较大） 按绕形心转不出现螺栓受压 若按绕形心转计算出现了螺栓受压属大偏心,（2）大偏心时（M相对大或N较小） 假定：绕弯矩指向一边的第一排螺栓转动且略去板端受压部分提供的抵抗力矩。,七、偏心拉力作用下普通螺栓群的计算,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,小偏心时按绕形心转计算,大偏心时绕弯矩指向一边的第一排螺栓转动计算,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,一、高强螺栓中的预拉力和摩擦面的抗滑移系数,预拉力设计值：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，考虑：螺栓材料抗力的变异性；超张拉；扭紧中螺栓受剪；钢材因以抗拉强度为准。取值为,施加方法：扭矩法用能显示扭矩大小的扳手以扭矩大小控制 扭剪法扭剪型螺栓拧紧至梅花头掉落,高强螺栓连接摩擦面抗滑移系数 对于承压型连接，只要求清除油污及浮锈；对于摩擦型连接，要求见下表：,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,一、高强螺栓中的预拉力和摩擦面的抗滑移系数,每个摩擦型高强度螺栓的抗剪承载力设计值,0.9 为抗力分项系数R =1.111的倒数 （最小板厚t6mm的冷弯薄壁型钢 结构取0.8 ），计算内容：,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,二、在轴心力作用下高强螺栓群的摩擦型抗剪连接计算,1）定螺栓数 2）排列螺栓（要求同普通螺栓） 3）验算连接板件的净截面强度,为孔前传力系数,有效摩擦面,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,三、在偏心力作用下高强螺栓群的摩擦型抗剪连接计算,在偏心力作用下高强螺栓群的摩擦型抗剪连接计算的抗剪计算与普通螺栓相同，只是用高强度螺栓的承载力设计值。,四、高强螺栓群的抗拉连接计算,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,等同于,但不同于普通螺栓及高强螺栓承压型连接的,弯曲引起的拉力按绕螺栓群形心转动（与普通螺栓不同）,见下页说明,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,当Nt=0.8P时，Pf=1.07P。可认为螺栓中的预拉力基本不变。,撬力的影响：限制抗拉承载力在0.8P以内,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,二、在轴心力作用下螺栓群的抗剪连接计算,1）定螺栓数；2）排列螺栓（使螺栓群的形心在外力的作用线上且节省材料）；3）验算连接板件的净截