钢结构连接课件

1、第一节第一节 钢结构的连接方法钢结构的连接方法第二节第二节 焊接方法、焊缝类型和质量级别焊接方法、焊缝类型和质量级别第三节第三节 对接焊缝连接的构造和计算对接焊缝连接的构造和计算第四节第四节 角焊缝连接的构造和计算角焊缝连接的构造和计算第五节第五节 焊接残余应力和焊接残余变形焊接残余应力和焊接残余变形第六节第六节 普通螺栓连接的构造和计算普通螺栓连接的构造和计算第七节第七节 高强度螺栓连接的性能和计算高强度螺栓连接的性能和计算2 l构件构件 + + 连接连接 = = 结构结构l传递构件间的力和弯矩传递构件间的力和弯矩l连接方式直接影响制造工艺、造价连接方式直接影响制造工艺、造价l连接质量影响结

2、构的安全和使用寿命连接质量影响结构的安全和使用寿命连接的重要性连接的重要性3 焊缝连接焊缝连接螺栓连接螺栓连接铆钉连接铆钉连接4 优点：优点：构造简单构造简单 任何形状的构件可直接连接，无需辅助零配件任何形状的构件可直接连接，无需辅助零配件省工省料省工省料 加工方便，不需打孔钻眼，不削弱截面加工方便，不需打孔钻眼，不削弱截面施工快速施工快速 可自动化操作可自动化操作连接的密闭性好，刚度大，整体性好连接的密闭性好，刚度大，整体性好 对钢材质量要求高对钢材质量要求高 局部材质变脆局部材质变脆 产生残余应力、残余变形、焊接缺陷产生残余应力、残余变形、焊接缺陷 较多地依赖焊工的技能水平较多地依赖焊工的

3、技能水平缺点缺点 现代钢结构最基本的连接方式，应用最广泛现代钢结构最基本的连接方式，应用最广泛5 优点：优点：施工简单，装拆方便施工简单，装拆方便摩擦型高强度螺栓连接动力性能好摩擦型高强度螺栓连接动力性能好摩擦型高强度耐疲劳，易阻止裂纹扩展摩擦型高强度耐疲劳，易阻止裂纹扩展缺点：缺点：费料、开孔截面削弱费料、开孔截面削弱螺栓孔加工精度要求高螺栓孔加工精度要求高适于工地安装连接，也便于拆卸适于工地安装连接，也便于拆卸6 优点：优点：塑性、韧性好，动力性能好塑性、韧性好，动力性能好缺点：缺点：费料、加热铆合过程极其费工费料、加热铆合过程极其费工施工噪音大施工噪音大目前钢结构连接中已很少应用目前钢结

4、构连接中已很少应用7 焊缝连接焊缝连接螺栓连接螺栓连接铆钉连接铆钉连接8 钢结构中常用的焊接方法钢结构中常用的焊接方法l电弧焊电弧焊 l电阻焊电阻焊l熔嘴电渣焊熔嘴电渣焊n电弧焊电弧焊 焊条（或焊丝）与焊件间产生的焊条（或焊丝）与焊件间产生的电弧热电弧热，使焊条（或，使焊条（或 焊丝）和焊件熔化，二者凝结成焊缝。又分为：焊丝）和焊件熔化，二者凝结成焊缝。又分为：手工电手工电弧焊弧焊、自动或半自动埋弧焊、自动或半自动埋弧焊。主要的焊接方式主要的焊接方式 冷弯薄壁型钢的焊接冷弯薄壁型钢的焊接箱形柱内部的横隔板焊接箱形柱内部的横隔板焊接9 采用涂有采用涂有药皮药皮的焊条的焊条通电后，焊条与焊件之间产

5、生通电后，焊条与焊件之间产生电弧热电弧热药皮的作用：药皮的作用：形成气体和熔渣，以防止氧氮侵入；形成气体和熔渣，以防止氧氮侵入； 具有合金成分，可改善焊缝的性能；具有合金成分，可改善焊缝的性能； 提高电弧的稳定性。提高电弧的稳定性。10 焊条强度和性能应与焊件相匹配：焊条强度和性能应与焊件相匹配：Q235Q235钢钢 E43E43型焊条型焊条(E4300E4316)Q345Q345钢钢 E50E50型焊条型焊条(E5000E5018)Q390Q390和和Q420Q420钢钢E55E55型焊条型焊条(E5500E5518)优点：优点：设备简单，操作灵活。设备简单，操作灵活。缺点：缺点：生产效率低

6、，劳动强度大，质量波动大；生产效率低，劳动强度大，质量波动大； 焊接过程不能连续进行；焊接过程不能连续进行； 弧光外露有金属飞溅。弧光外露有金属飞溅。应用领域：应用领域：工地采用较多。工地采用较多。焊条的型号焊条的型号E X X X X焊条Electrode焊缝强度（kgf/mm2)施焊位置（俯，立，横，仰）药皮和电流类型11 采用无涂层焊药的采用无涂层焊药的焊丝焊丝，埋在，埋在焊剂焊剂下下 通电后通电后电弧热电弧热使焊丝、焊剂熔化使焊丝、焊剂熔化全自动埋弧焊全自动埋弧焊 半自动埋弧焊半自动埋弧焊 在手工电弧焊基础上发展而来：优点：优点：生产效率高，质量稳定生产效率高，质量稳定 焊接可连续进行

7、焊接可连续进行 弧光不外露无金属飞溅弧光不外露无金属飞溅缺点：缺点：设备要求高，操作不灵活设备要求高，操作不灵活应用领域：应用领域：工厂采用较多。工厂采用较多。12 n电阻焊电阻焊不需要不需要焊接材料焊接材料电流通过焊件表面电流通过焊件表面的的电阻电阻，产生热量，产生热量熔化金属，再熔化金属，再加压加压力而焊合力而焊合适宜板叠总厚度适宜板叠总厚度不不大于大于12 mm的焊接的焊接冷弯薄壁型钢冷弯薄壁型钢连接连接常采用此焊接方法常采用此焊接方法13 n熔嘴电渣焊熔嘴电渣焊采用管状焊条采用管状焊条(熔嘴熔嘴)，焊丝从管内进入，焊丝从管内进入电流通过电流通过熔渣熔渣产生的产生的电阻热电阻热，熔化焊件

8、和焊丝，熔化焊件和焊丝多用于多用于箱形构件箱形构件的横隔板焊接的横隔板焊接14 n焊缝连接形式焊缝连接形式（被连接构件间的相对位置）：（被连接构件间的相对位置）： 对接、搭接、对接、搭接、T T形连接和角接形连接和角接n焊缝类型焊缝类型（按焊缝构造分）：（按焊缝构造分）：对接焊缝和角焊缝对接焊缝和角焊缝对接对接搭接搭接T T形形角接角接对接角接角接角接对接对接15 强度焊缝强度焊缝传力传力密强焊缝密强焊缝传力传力+密闭性密闭性俯焊俯焊横焊横焊竖焊竖焊仰焊仰焊质量好质量好质量一般质量一般质量差质量差n焊缝类型焊缝类型（按工作性质分）：（按工作性质分）：n焊缝类型焊缝类型（按施焊位置分）：（按施焊

9、位置分）：16 n焊缝缺陷焊缝缺陷裂纹裂纹焊瘤焊瘤烧穿烧穿弧坑弧坑气孔气孔夹渣夹渣咬边咬边未熔合未熔合未焊透未焊透 缺陷会引起应力集中、削弱焊缝有效截面，缺陷会引起应力集中、削弱焊缝有效截面，降低承载能力。降低承载能力。17 钢结构工程施工质量验收规范钢结构工程施工质量验收规范（GB50205-2001）根据）根据结构类型结构类型和和重要性重要性将焊缝质量检验将焊缝质量检验分为三级：分为三级：n焊缝质量检验和焊缝级别焊缝质量检验和焊缝级别lIII级级用于一般连接用于一般连接 全部外观检查全部外观检查l级级 用于有较大拉应力的较重要连接用于有较大拉应力的较重要连接 全部外观检查全部外观检查 +

10、+ 超声波抽查超声波抽查lI级级 用于抗动力、疲劳荷载的重要连接用于抗动力、疲劳荷载的重要连接 全部外观检查全部外观检查 + + 超声波超声波 + X+ X射线抽查射线抽查 18 n焊缝符号及标注方式焊缝符号及标注方式 按按建筑结构制图标准建筑结构制图标准(GB/T50105-2001)(GB/T50105-2001)和和焊缝符号表示法焊缝符号表示法(GB324-88)(GB324-88)执行执行19 传力平顺，动力性能好，可承受动荷载传力平顺，动力性能好，可承受动荷载 需加工坡口，费工需加工坡口，费工 焊件间施焊间隙要求严，多用于工厂制造焊件间施焊间隙要求严，多用于工厂制造 对接焊缝的构造对

11、接焊缝的构造坡口坡口坡口形式和尺寸的设计准则： 1 1）保证焊条必要的运转空间）保证焊条必要的运转空间 2 2）保证足够的熔透深度）保证足够的熔透深度决定因素：板厚度、焊接方法板厚度、焊接方法20 I形缝形缝单边单边V形缝形缝双边双边V形缝形缝板厚板厚 t 20 mm 对接焊缝的构造对接焊缝的构造坡口坡口手工焊：手工焊：21 对接焊缝的构造对接焊缝的构造平缓过渡平缓过渡 对于对于不同截面尺寸构件不同截面尺寸构件的拼接，应采用平缓过度的连的拼接，应采用平缓过度的连接方式，以接方式，以减小应力集中减小应力集中 对接焊缝的构造对接焊缝的构造引弧板引弧板 2有引弧板无引弧板计算长度l tl-lw22

12、受力状态及计算方法：与构件母材相同受力状态及计算方法：与构件母材相同焊缝强度：焊缝强度： 当对接焊缝为当对接焊缝为I级、级、II级级时时与母材等强，且采用与母材等强，且采用引弧板时引弧板时可不验算可不验算 当对接焊缝为当对接焊缝为III级级时强度比母材低，时强度比母材低，需验算需验算 23 n对接焊缝承受对接焊缝承受轴心力轴心力N直直焊焊缝缝引弧板引弧板wcwtwfftlN或N 轴心拉力或压力轴心拉力或压力设计值设计值t tw w 焊缝厚度（不同板连接时为较小板厚）焊缝厚度（不同板连接时为较小板厚）l lw w 焊缝计算长度，焊缝计算长度，有引弧板有引弧板l lw wL L， 无引弧板无引弧板

13、l lw wL L2t2t（较小板厚）（较小板厚） 对接焊缝抗拉或抗压对接焊缝抗拉或抗压设计强度设计强度wcwtff 或式中：式中：24 n对接焊缝承受对接焊缝承受弯矩弯矩M和和剪力剪力V工字形梁工字形梁BCwtwfWM/l正应力最大正应力最大l剪应力最大剪应力最大wvwwftIVS)/(l正应力、剪应力都较大正应力、剪应力都较大wtf1 . 13212125 n对接焊缝承受剪力对接焊缝承受剪力V、弯矩弯矩M和轴心力和轴心力Nl正应力最大正应力最大l剪应力最大剪应力最大l正应力正应力、剪应力都较大剪应力都较大wtwwMNfWAwtNf1.132max2wtNf1.13)(2121ABC工字形梁

14、工字形梁26 l 不需加工坡口，施工方便不需加工坡口，施工方便 工厂制造和工地安装均应用较多工厂制造和工地安装均应用较多 受力复杂受力复杂27 直角角焊缝直角角焊缝n角焊缝的截面形式角焊缝的截面形式普通型普通型平坡型平坡型深熔型深熔型直接承受动力荷载直接承受动力荷载28 n角焊缝的截面形式角焊缝的截面形式斜角角焊缝斜角角焊缝斜角角焊缝截面斜角角焊缝截面（d）斜锐角焊缝）斜锐角焊缝 （e）斜钝角焊缝）斜钝角焊缝 （f）斜凹面角焊缝）斜凹面角焊缝hehehe通常用于钢漏斗和钢管结构中。通常用于钢漏斗和钢管结构中。对于对于135o或或 2残余应力降低刚度残余应力降低刚度59 n构件的稳定性构件的稳定

15、性l构件在构件在压应力压应力作用下而丧失整体问题（屈曲）作用下而丧失整体问题（屈曲）l焊接残余应力使结构挠曲刚度减小，焊接残余应力使结构挠曲刚度减小，降低其稳定承载力降低其稳定承载力n疲劳强度和低温冷脆疲劳强度和低温冷脆 残余应力可能为残余应力可能为三向同号应力状三向同号应力状态态，材料在此应力状态下易，材料在此应力状态下易转向脆转向脆性性，疲劳强度也会，疲劳强度也会降低降低。60 n 影响构件的尺寸和外形美观，还可能降低结构影响构件的尺寸和外形美观，还可能降低结构 的承载力，引起事故；的承载力，引起事故；n 焊接变形若超出验收规范规定，需花许多工时焊接变形若超出验收规范规定，需花许多工时 去

16、矫正。去矫正。61 减少焊接残余应力和变形的措施减少焊接残余应力和变形的措施设计措施设计措施差差好好劲板开孔，让主要焊缝劲板开孔，让主要焊缝通过，次要焊缝中断通过，次要焊缝中断合理安排焊缝位置合理安排焊缝位置焊缝不宜过分集中，避免焊缝立体交错焊缝不宜过分集中，避免焊缝立体交错62 减少焊接残余应力和变形的措施（续）减少焊接残余应力和变形的措施（续）加工措施加工措施合理安排焊接次序，拆分多道焊缝。合理安排焊接次序，拆分多道焊缝。施焊前，预加反向变形。施焊前，预加反向变形。焊接次序交替进行焊接次序交替进行 分多道焊缝分多道焊缝 预加反变形预加反变形63 64 优点：优点：施工简单，装拆方便施工简单

17、，装拆方便摩擦型高强度螺栓连接动力性能好摩擦型高强度螺栓连接动力性能好缺点：缺点：费料、开孔截面削弱费料、开孔截面削弱螺栓孔加工精度要求高螺栓孔加工精度要求高适于工地安装连接，也便于拆卸适于工地安装连接，也便于拆卸65 分类分类钢材钢材强度强度等级等级加工加工孔径孔径d0与栓与栓径径d之差之差(mm)受力受力特点特点安装安装应用应用C级级粗制粗制螺栓螺栓普通普通碳素钢碳素钢Q2354.64.8粗糙粗糙尺寸不准尺寸不准成本低成本低（II类孔）类孔）1.5 2.0抗剪差抗剪差抗拉好抗拉好方便方便承拉承拉应用多应用多临时固定临时固定A级级B级级精制精制螺栓螺栓优质优质碳素钢碳素钢45号钢号钢35号钢

18、号钢8.8精度高精度高尺寸准确尺寸准确成本高成本高（I类孔）类孔）0.30.5抗剪抗剪抗拉抗拉均好均好精度精度要求高要求高目前目前应用应用减少减少A级级B级区别：级区别：仅尺寸不同，仅尺寸不同，A级级d24，L 150mm；B级级d24，L150mm I 类孔：类孔：孔壁粗糙度小，孔径偏差允许孔壁粗糙度小，孔径偏差允许 + 0.25mm，对应，对应A、B级螺栓级螺栓II类孔：类孔：孔壁粗糙度大，孔径偏差允许孔壁粗糙度大，孔径偏差允许 + 1mm，对应，对应C级螺栓级螺栓66 n螺栓的直径螺栓的直径标准直径：标准直径：M16，M18，M20，M22， M24， M27，M30 同一结构连接中，宜

19、用同一种直径同一结构连接中，宜用同一种直径n螺栓的排列和间距螺栓的排列和间距原则：原则：排列应排列应简单简单、统一统一而而紧凑紧凑并列排列并列排列错列排列错列排列受力要求受力要求构造要求构造要求施工要求施工要求间距间距67 l 受力要求受力要求 端距最小值端距最小值防止孔端钢板剪断防止孔端钢板剪断 边距、中距最小值边距、中距最小值避免应力集避免应力集中相互影响及对板截面削弱过多中相互影响及对板截面削弱过多 l 构造要求构造要求 端距、边距和中距最大值端距、边距和中距最大值 避免受压凸曲及潮气侵入避免受压凸曲及潮气侵入l 施工要求施工要求 中距最大值中距最大值保证有足够操作的空间保证有足够操作的

20、空间 68 排列螺栓时宜按排列螺栓时宜按最小容许间距最小容许间距取用，且宜取取用，且宜取5mm5mm的倍数，的倍数，并并按等距离按等距离布置，以缩小连接的尺寸。最大容许间距一般只布置，以缩小连接的尺寸。最大容许间距一般只在起连系作用的构造连接中采用。在起连系作用的构造连接中采用。69 为了保证连接的可靠性，每个杆件的节点或拼接接头一端为了保证连接的可靠性，每个杆件的节点或拼接接头一端不宜少于两不宜少于两个个永久螺栓；永久螺栓；直接承受动荷载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的普通螺栓连接应采用双螺帽，或其他措施以防螺帽松动；松动；C C级螺栓级螺栓宜用于沿其杆轴方向受

21、拉连接，以下情况可用于抗剪连接：宜用于沿其杆轴方向受拉连接，以下情况可用于抗剪连接： 承受静载或间接动载的次要连接；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；承受静载的可拆卸结构连接； 临时固定构件的安装连接。临时固定构件的安装连接。普通螺栓的其它构造要求普通螺栓的其它构造要求70 n 螺栓连接按受力形式分为：螺栓连接按受力形式分为：拉剪螺栓拉剪螺栓受剪螺栓受剪螺栓受拉螺栓受拉螺栓NNFFM71 抗剪试验得到板件上抗剪试验得到板件上a a、b b两点相对两点相对位移位移和作用力和作用力N N的关系曲线的关系曲线, , 揭示揭示了抗剪螺栓受力的四个阶段：了抗剪螺栓受力的四个阶段：

22、 (a) 摩擦传力的弹性阶段摩擦传力的弹性阶段(01段段) 直线直线连接处于弹性状态；连接处于弹性状态； 较短较短摩擦力较小。摩擦力较小。(b) 滑移阶段滑移阶段(12段段) 克服摩擦力后，板件间突然发生克服摩擦力后，板件间突然发生水平滑移，最大滑移量为栓孔和栓杆水平滑移，最大滑移量为栓孔和栓杆间的间隙，表现在曲线上为水平段。间的间隙，表现在曲线上为水平段。72 (c) 栓杆传力的弹性阶段栓杆传力的弹性阶段(23段段) 该阶段主要靠栓杆与孔壁的接触该阶段主要靠栓杆与孔壁的接触传力。栓杆受剪，孔壁受压。传力。栓杆受剪，孔壁受压。(d) 弹塑性阶段弹塑性阶段(34段段) 达到达到33后，即使给荷载

23、以很小的后，即使给荷载以很小的增量，连接的剪切变形迅速增大，直到增量，连接的剪切变形迅速增大，直到连接破坏。连接破坏。44点（曲线的最高点）即点（曲线的最高点）即为普通螺栓抗剪连接的极限承载力为普通螺栓抗剪连接的极限承载力N Nu u。受剪螺栓连接受力性能受剪螺栓连接受力性能单个普通螺栓受剪计算单个普通螺栓受剪计算73 （1）螺栓剪断）螺栓剪断（板较厚，螺栓较细）（板较厚，螺栓较细）（2）钢板孔壁挤压破坏）钢板孔壁挤压破坏（板较薄，螺栓较粗）（板较薄，螺栓较粗）（4）钢板剪坏）钢板剪坏（螺栓端距过小）（螺栓端距过小）（3）钢板拉断）钢板拉断（板开孔，截面削弱）（板开孔，截面削弱）防止螺栓破坏措

24、施防止螺栓破坏措施(2)(3) (2)(3) 通过计算通过计算 解决解决(4)(5) (4)(5) 通过构造解决通过构造解决端距端距 2d0螺杆长度螺杆长度 5d（5）螺栓弯曲破坏）螺栓弯曲破坏（板过厚，螺栓细长）（板过厚，螺栓细长）受剪螺栓的破坏形式受剪螺栓的破坏形式74 受剪螺栓连接强度计算受剪螺栓连接强度计算l单个螺栓承载力计算单个螺栓承载力计算抗剪承载力设计值：抗剪承载力设计值：bv2vbv4fdnN承压承载力设计值：承压承载力设计值：bcbcf tdNnv受剪面数目； d螺栓杆直径；fvb、fcb螺栓抗剪和承压强度设计值；t接头一侧承压构件总厚度的较小值bcbvbmin , minN

25、NN75 l受剪螺栓群受剪螺栓群构件受轴心拉力构件受轴心拉力l 1弹性弹性阶段受力状态阶段受力状态塑性塑性阶段受力状态阶段受力状态bminNNn010100160156015dldlddl7 . 01501 . 1101dl（1 1）确定所需螺栓数目）确定所需螺栓数目76 fANn（2 2）构件净截面强度验算）构件净截面强度验算tdnbAn)(01构件构件I-I截面截面103)(2tdnbAn连接板连接板III-III截面截面tdneaneAn022221) 1(2构件构件II-II折线截面折线截面minl受剪螺栓群受剪螺栓群构件受轴心拉力（续）构件受轴心拉力（续）77 剪力作用剪力作用：各螺

26、栓螺栓平均受力：各螺栓螺栓平均受力nFnVNVy剪力作用剪力作用扭矩作用扭矩作用NvyN1Tl受剪螺栓群受剪螺栓群螺栓群受剪力和扭矩螺栓群受剪力和扭矩V=F78 基本假设基本假设 被连接构件绝对刚性被连接构件绝对刚性, , 螺栓弹性；螺栓弹性； T T作用下连接板件作用下连接板件绕栓群形心绕栓群形心转动，各螺栓剪力方向与它转动，各螺栓剪力方向与它和形心的连线和形心的连线垂直垂直，大小与螺栓至形心的距离，大小与螺栓至形心的距离r ri i成成正比正比。0;:3121T1x11TyiNyTyNxy 22111T1T1yiiyxTxrxNN22111T1T1xiiyxTyryNN扭矩作用扭矩作用N1

27、TN1xTN1yT221211iiiTyxTrrTrNbmin2VyT1y2T1x1)(NNNNN在剪力和扭矩在剪力和扭矩的共同作用下的共同作用下79 l单个螺栓承载力计算单个螺栓承载力计算产生撬力的原因产生撬力的原因 角钢抗弯刚度不足，水平肢有较大变形角钢抗弯刚度不足，水平肢有较大变形对螺栓受力影响对螺栓受力影响 使螺栓拉力增大使螺栓拉力增大减小撬力的措施减小撬力的措施 增强角钢抗弯刚度，加大厚度或增设加劲肋增强角钢抗弯刚度，加大厚度或增设加劲肋螺栓拉力：螺栓拉力： Pf = 0.5N +P 刚度越小，刚度越小，P越大越大N0.5NPPP0.5NP考虑撬力的影响，螺栓抗拉强度设计值：考虑撬力

28、的影响，螺栓抗拉强度设计值：ff0.8 bt80 l单个螺栓承载力计算单个螺栓承载力计算(续续)bt2ebt4fdN抗拉承载力设计值抗拉承载力设计值：抗拉验算抗拉验算btt NN 一个螺栓所受的拉力一个螺栓所受的拉力Ntb单个螺栓抗拉承载力；单个螺栓抗拉承载力；Ae 螺栓螺纹处的有效面积；螺栓螺纹处的有效面积；de 螺栓螺栓有效直径有效直径，附录，附录3 (P375) ； ftb 螺栓的抗拉强度设计值。螺栓的抗拉强度设计值。81 假定每个螺栓均匀受力假定每个螺栓均匀受力：btNNn Nbt2ebt4fdNl受拉螺栓群受拉螺栓群构件受轴心拉力构件受轴心拉力82 基本假定：基本假定： 被连接板件绝

29、对刚性，螺栓为弹性，各螺被连接板件绝对刚性，螺栓为弹性，各螺栓所受拉力与其至中和轴的距离成正比栓所受拉力与其至中和轴的距离成正比 ；VVl受拉螺栓群受拉螺栓群螺栓群受弯矩作用螺栓群受弯矩作用 螺栓群的中和轴位于最下排螺栓的形心处。螺栓群的中和轴位于最下排螺栓的形心处。83 nnyNyNyNyN332211)(2211nnyNyNyNmMbt211NymMyNil受拉螺栓群受拉螺栓群螺栓群受弯矩作用（续）螺栓群受弯矩作用（续）84 刨平顶紧承托(板)NeVl受拉螺栓群受拉螺栓群螺栓群受弯矩和轴力作用螺栓群受弯矩和轴力作用N中和轴在中和轴在哪里？哪里？85 M/N较小，所有螺栓均承受拉力作用。较小

30、，所有螺栓均承受拉力作用。1ty假定中和轴在螺栓群形心位置：假定中和轴在螺栓群形心位置： 2ijMjymM yN在轴心拉力在轴心拉力N作用下，每个螺栓均匀受力：作用下，每个螺栓均匀受力：nNNNj 021min ymM ynNNit,btit,NymM ynNN21max86 1y当当Nmin 0 时，由于时，由于M/N较大，近似较大，近似的将中和轴假定在（弯矩指向一侧）的将中和轴假定在（弯矩指向一侧）的最外排螺栓轴线。的最外排螺栓轴线。b1maxt2iNe yNNmy87 两种可能破坏形式：两种可能破坏形式：一是螺栓杆受拉剪联合作用破坏；一是螺栓杆受拉剪联合作用破坏；二是孔壁承压破坏。二是孔

31、壁承压破坏。试验研究结果表明，兼受剪力试验研究结果表明，兼受剪力和拉力的螺杆分别除以各自单和拉力的螺杆分别除以各自单独作用的承载力，所得的相关独作用的承载力，所得的相关关系近似为圆曲线。关系近似为圆曲线。刨平顶紧承托(板)NeV88 验算拉验算拉- -剪联合作用：剪联合作用：12btt2bvvNNNNbvcVNNn验算孔壁承压：验算孔壁承压：NVb单个螺栓抗剪承载力设计值；单个螺栓抗剪承载力设计值；Ncb单个螺栓承压承载力设计值单个螺栓承压承载力设计值Ntb单个螺栓抗拉承载力设计值；单个螺栓抗拉承载力设计值；Nv 、Nt单个螺栓承受的最大剪力和拉力设计值。单个螺栓承受的最大剪力和拉力设计值。

32、89 螺栓螺栓高强度螺栓高强度螺栓普通螺栓普通螺栓材料材料材质好，强度高材质好，强度高材质一般，强度低材质一般，强度低传力方式传力方式依靠连接板件摩擦传力依靠连接板件摩擦传力螺栓直接传力螺栓直接传力变形变形连接变形小，螺栓不易松动连接变形小，螺栓不易松动连接变形大，螺栓易松动连接变形大，螺栓易松动安装安装需专门扳手施加预拉力需专门扳手施加预拉力一般常用扳手，手感拧紧一般常用扳手，手感拧紧外力外力N预拉力预拉力P挤压力挤压力Q摩擦力摩擦力F拧紧螺母产生预拉力拧紧螺母产生预拉力高强度高强度螺栓螺栓NO12341234普通螺栓普通螺栓90 受力受力特征特征承载力承载力极限状态极限状态安装孔安装孔孔径

33、孔径 d0（mm)应用应用特点特点摩擦型摩擦型外力达到摩擦力外力达到摩擦力d0d1.5 2.0剪切变形小，耐疲劳，动剪切变形小，耐疲劳，动载下不易松动载下不易松动承压型承压型外力超过摩擦力外力超过摩擦力螺栓承剪螺栓承剪钢板承压钢板承压d0d1.0 1.5承载力比摩擦型大，剪切承载力比摩擦型大，剪切变形大，一般不用于直接变形大，一般不用于直接动载情况动载情况高强螺栓按受力状况分类高强螺栓按受力状况分类剪力剪力N变形变形NNNN摩擦型螺栓摩擦型螺栓设计准则设计准则承压型螺栓承压型螺栓设计准则设计准则91 大六角头型高强螺栓大六角头型高强螺栓扭剪型高强螺栓扭剪型高强螺栓n 不同形式高强螺栓预拉力施加

34、方法不同不同形式高强螺栓预拉力施加方法不同！这两种形式的高强螺栓受力性能及强度！这两种形式的高强螺栓受力性能及强度计算方法完全相同计算方法完全相同92 1、 大六角头螺栓a.扭矩法 根据实现确定的扭矩和预拉力之间的关系施加扭矩。为防止预拉 力损失，一般应该按规定的预拉力值超过5%-10%实施。 特点：简单、易实施，但得到的预拉力误差较大。b.转角法 初拧用普通扳手拧至不动，使板件贴紧密； 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120o240o完成终拧。 特点：预拉力的建立简单、有效，但要防止欠拧、漏拧和超拧。93 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

35、部为准。特点：施工简单、技术要求低易实施、质量易保证等。2、扭剪型高强度螺栓扭断螺栓杆尾部法高强度螺栓的施工要求：高强度螺栓的施工要求：终拧力矩偏差不应大于10%；如发现欠、漏和超拧螺栓应更换；拧固顺序先主后次，且当天安装，当天终拧完。 如工字型梁为：上翼缘下翼缘腹板。94 考虑材料的不均匀性的折减系数考虑材料的不均匀性的折减系数0.90.9；为防止施工时超张拉导致螺杆破坏的折减系数为防止施工时超张拉导致螺杆破坏的折减系数0.90.9； 考虑拧紧螺帽时，螺栓杆上产生的剪力对抗拉强度考虑拧紧螺帽时，螺栓杆上产生的剪力对抗拉强度 的降低除以系数的降低除以系数1.21.2。附加安全系数附加安全系数0

36、.90.9。ueue6075. 02 . 19 . 09 . 09 . 0fAfAP高强螺栓的预拉力设计值高强螺栓的预拉力设计值:A Ae e螺纹处有效截面积；螺纹处有效截面积；f fu u螺栓热处理后的最抵抗拉强度；螺栓热处理后的最抵抗拉强度；8.88.8级，取级，取f fu u =830N/mm =830N/mm2 2， 10.910.9级，取级，取f fu u =1040N/mm =1040N/mm2 2螺栓的性能等级螺栓的性能等级螺螺 栓栓 公公 称称 直直 径（径（mm）M16M20M22M24M27M308.8级级8012515017523028010.9级级10015519022

37、5290355GB 50017:高强螺栓的预拉力高强螺栓的预拉力P (kN)95 连接处接触面连接处接触面处理方法处理方法构构 件件 的的 钢钢 号号Q235Q345、Q390Q420喷喷 砂砂喷砂后涂无机富锌漆喷砂后涂无机富锌漆喷砂后生赤锈喷砂后生赤锈钢丝刷清除浮锈或未经处理的干净轧制表面钢丝刷清除浮锈或未经处理的干净轧制表面0.450.350.450.300.500.400.500.350.500.400.500.40摩擦面抗滑移系数摩擦面抗滑移系数 值值F板件间的抗滑移系数与接触面的处理方法和构件钢号有关板件间的抗滑移系数与接触面的处理方法和构件钢号有关96 P 9 . 0bvfnN 摩

38、擦摩擦面数面数摩擦摩擦系数系数预拉力预拉力一个螺栓所受剪力一个螺栓所受剪力bvv NN 验算验算l单个螺栓的抗剪承载力单个螺栓的抗剪承载力0.90.9抗力分项系数抗力分项系数 R R的倒数的倒数( ( R R=1.11=1.11）97 （1）螺栓抗剪验算）螺栓抗剪验算P n 0.9NnNNfbvvfnAN净截面积净截面积钢板材料设计强度钢板材料设计强度（2）构件净截面）构件净截面 抗拉强度验算抗拉强度验算l受剪受剪螺栓群螺栓群构件受轴心拉力构件受轴心拉力？IIIIIIIInN0.5F 每个孔前摩擦力每个孔前摩擦力nn0.51NN1n 1：第一排螺栓数第一排螺栓数98 剪力作用剪力作用：NvyN

39、1Tl受剪受剪螺栓群螺栓群螺栓群受剪力和扭矩螺栓群受剪力和扭矩V=F摩擦型摩擦型 22111T1T1yiiyxTxrxNN22111T1T1xiiyxTyryNN扭矩作用扭矩作用：nFnVNvy/在剪力和扭矩在剪力和扭矩的共同作用下的共同作用下PnNNNNNf9 . 0)(bV2VyT1y2T1x1 同普通同普通螺栓螺栓99 n 板被拉开前：板被拉开前：bptfAANPP1螺孔周围板的压紧面积螺栓的截面面积PAbA10/bpAA若若则有则有tfNPP09. 0考虑荷载分项系数：考虑荷载分项系数：tfNPP07. 0在板被拉开前，螺栓在外拉力作用下内力增加很小在板被拉开前，螺栓在外拉力作用下内力增加很小2CPPPfPf2Nt2Ct100 P 8 . 0btN预拉力预拉力防止受拉后防止受拉后出现脱开松动出现脱开松动一个螺栓所受拉力一个螺栓所受拉力btt NN 验算验算可控制连接贴紧，不松动可控制连接贴紧，不松动螺栓拉力变化图螺栓拉力变化图螺栓螺栓n 试验表明当外力约达到预试验表明当外力约达到预 拉力值时，板间出现松弛拉力值时，板间出现松弛101 l受拉受拉螺栓群