第-章-钢结构的连接

3.7高强度螺栓连接的计算连接板间摩擦力

摩擦型——连接件间的剪力完全靠摩擦力传递。以剪力等于摩擦力为设计极限状态。连接件间不允许相互滑动，变形小，承载力小。工艺保证措施：喷砂，使=0.3～0.55。分类：

特点：予拉力很大，依直径等级不同，可达80～355kN。

h和8.8级。

承压型——连接件间允许相互滑动。传力开始时在标准荷载作用下动连接件间无滑动，剪力由摩擦力和螺杆抗剪共同传递。但当荷载很大时，连接件间有较大塑性变形。接近破坏时，连接件间有相对滑动，摩擦只起推迟滑移作用。剪力由螺杆传递，其特点与普通螺栓相同。因此，有与普通螺栓相同的极限状态—螺栓剪坏，孔壁挤压坏，构件被拉断。变形大，不适于受动荷载的连接。抗拉时与普通螺栓相同，但变形小，可减少锈蚀，改善疲劳性能。螺杆剪力N

1、确定予拉力P数值使螺栓中的拉应力接近于所用材料的屈服点（f）,考虑材料不均匀系数0.9、超张拉系数0.9和剪应力（拧螺母时产生）引起的承载力降低系数1.2,，予拉力计算式为：

（3-46）结果按5kN的模数取整得表3-3。摩擦型承压型均适用。fu——高强螺栓经热处理后的最低抗拉强度；——屈强比（假定屈服点与最低抗拉强度比值）

Ae——螺栓有效面积

一、高强螺栓的予拉力的建立与普通螺栓连接的区别：——屈强比（假定屈服点与最低抗拉强度比值）=48kN由于有很大的予拉力，连接件间紧密贴合，可认为是一个终拧角度根据螺栓直径，连接件厚度通过实测确定。nf——传力摩擦面数7高强度螺栓连接的计算15锰钒钢或15锰钒桥钢（2）验算强度2、高强螺栓群的抗剪计算6kN＞Nvb=34kN(不可)终拧角度根据螺栓直径，连接件厚度通过实测确定。但当荷载很大时，连接件间有较大塑性变形。2、予拉工艺——扭螺帽螺栓的性能等级螺栓公称直径（mm）M16M20M22M24M27M308.87011013515520525010.9100155190225290355高强螺栓设计予拉力P值（kN）表3-3（1）扭矩法工具—能显示扭矩的搬手。（2）转角法

先用普通扳手把连接见拧紧密，称初拧。以初拧位置为起点，用电动或风动扳手将螺帽扭1/2～2/3圈，达到终拧角度。螺栓的拉力即达到预拉力。终拧角度根据螺栓直径，连接件厚度通过实测确定。方法简单，但常常出现予拉力比设计值高。（3）扭掉螺栓尾部梅花卡法

1、单个高强螺栓抗剪承载力设计值

NVbf

PNVb——单个高强螺栓抗剪承载力设计值

P——予拉力

——抗滑移（摩擦）系数，见表3-4

nf——传力摩擦面数0.9——螺栓受力非均匀系数二、摩擦型高强螺栓的计算抗剪承载力由摩擦力确定。连接处接触面处理方法构件的钢号3号钢16锰钢或16锰桥钢15锰钒钢或15锰钒桥钢喷砂喷砂后涂无机富锌漆喷砂后生赤绣用钢丝刷清除浮锈或未经处理的干净轧制表面0.450.350.450.300.550.400.550.350.550.400.550.35摩擦面抗滑移系数值表3-4设，一侧的螺栓数为n，平均受剪，承受外力N。++++++++++++++++NNl1分析方法和计算公式与普通螺栓同。2、高强螺栓群的抗剪计算

每个螺栓承受的剪力为：单个螺栓承载力设计条件：(1).所需螺栓数：15锰钒钢或15锰钒桥钢高强螺栓群在扭矩作用下的计算公式与普通螺栓同。已知外力P、螺栓数、螺栓类别、直径、钢材类型，验算螺栓强度。每个螺栓承受的剪力为：特点：予拉力很大，依直径等级不同，可达80～355kN。15锰钒钢或15锰钒桥钢（1）一个高强螺栓的抗拉承载力设计值(3)受弯矩作用的高强螺栓群计算（2）受拉力作用的高强螺栓群计算=0.以剪力等于摩擦力为设计极限状态。高强螺栓群在扭矩作用下的计算公式与普通螺栓同。方法简单，但常常出现予拉力比设计值高。NVb——单个高强螺栓抗剪承载力设计值——抗滑移（摩擦）系数，见表3-4高强螺栓群在扭矩作用下的计算公式与普通螺栓同。Nv=V/n=665/16=41.(2).构件净截面强度验算

N

N++++++++++++NNAN′N′孔前传力分析

高强螺栓群在扭矩作用下的计算公式与普通螺栓同。高强螺栓的直径系列、连接中螺栓的排列及有关构造要求与普通螺栓同。P88例题3-13P88例题3-14

P呢？研究表明：连接件刚好被松开时的外力N=1.05~1.19P，Ntb时可以保证连接件不被松驰。P—预拉力

（1）一个高强螺栓的抗拉承载力设计值

3、高强螺栓承受拉力时的计算《规范》规定：（2）受拉力作用的高强螺栓群计算N所需螺栓个数(3)受弯矩作用的高强螺栓群计算yiMy1x1i1号螺栓受到最大拉力，验算：

与普通螺栓连接的区别：

（a）中性轴置于形心轴上

由于有很大的予拉力，连接件间紧密贴合，可认为是一个截面，且符合平面假设。

（b）Ntb=0.8P（普通螺栓Ntb=Aeftb）(4)受剪力与拉力同时作用的高强螺栓群计算nt——连接的传力摩擦面数

——摩擦面的抗滑移系数单个高强螺栓的抗剪承载力oP=768kN1考虑会减小，将Nti放大25％保证连接安全的要求：等级6kN＞Nvb=34kN(不可)25×48)=34kN外力P=768kN对螺栓形心有一偏心距e=15cm，形成剪力、拉力、弯矩三种状态。(4)受剪力与拉力同时作用的高强螺栓群计算一个摩擦型高强螺栓的抗剪设计承载力按式（3-55）并引入后计算，改用M22，孔24，P=190kN，于是=0.1、单个高强螺栓抗剪承载力设计值15锰钒钢或15锰钒桥钢承压型——连接件间允许相互滑动。高强螺栓群在扭矩作用下的计算公式与普通螺栓同。改用M22，孔24，P=190kN，于是=0.（1）计算作用在螺栓群形心处的力素1、单个高强螺栓抗剪承载力设计值15锰钒钢或15锰钒桥钢先用普通扳手把连接见拧紧密，称初拧。P90

例3-16设计图3-76所示高强螺栓连接的强度。被连接板件的钢材为A3F，高强螺栓10.9级，M20，孔径22，连接接触面喷砂后生赤锈。按摩擦型计算。图3-76外力P=768kN对螺栓形心有一偏心距e=15cm，形成剪力、拉力、弯矩三种状态。已知外力P、螺栓数、螺栓类别、直径、钢材类型，验算螺栓强度。oP=768kN1[解]（1）计算作用在螺栓群形心处的力素①抗拉验算“1”点受到的拉力为：（2）验算强度连接手M、V、N共同作用，形心轴过“o”点，“1”点是最危险点。oNVMP60oN剪力：V=Psin60°=768×0.866=665kN轴心拉力：N=Pcos60°=768×0.5=384kN弯矩：M=Ne=384×15=5760kNcm=48kNNtb=0.8P=0.8×155=124kNNt＜Ntb(可)②抗剪验算

l1=700mm＞15d0=15×22=330mm

oP=768kN1一个摩擦型高强螺栓的抗剪设计承载力按式（3-55）并引入后计算，

Nvb=

ntNt)=0.89×0.9×1×0.45(155-1.25×48)=34kN

一个螺栓承受的剪力

Nv=V/n=665/16=41.6kN＞Nvb=34kN(不可)改用M22，孔24，P=190kN，于是=0.906，这样：