钢结构普通螺栓

六、普通螺栓连接的构造与计算

1、螺栓的排列和构造要求螺栓在构件上的排列可以是并列或错列（图12-44，图12-45），排列时应考虑下列要求：

一、连接类型NNb)NNa)螺栓受剪c)N上两排螺栓受拉2、抗拉连接通过螺栓抗拉保持连接。

1、抗剪连接以螺栓抗剪形式使连接件紧密连接。为什么要限制中心距？(3d0)太小：连接中易沿螺孔间折线或直线破坏；不便施工太大：不紧密易锈蚀，受压时局部失稳。+++++++++++++e1e2e3e4二、排列要求

最大、最小距离限值见P392表12-3。为什么限制边距、端距？(2d0、1.5d0、1.2d0)太小：栓钉至边（端）钢板易被子剪断。太大：不紧密，易锈蚀。三、普通螺栓的计算

1、单个抗剪螺栓的承载力（1）五种破坏形式

①螺杆被剪断②连接件半孔壁挤压破坏

③钢板拉（压）断④钢板剪坏

⑤螺杆弯曲破坏

图12-51e)Aa)ABb)BAc)Ad)35º35ºa1A（3）单个螺栓的承载力分螺栓抗剪和螺栓承压两种情况：图12-53受轴力作用螺栓群剪力分布图12-54螺栓的承压面N/5V=Nl1实际承压面计算承压面实际的假定的l1l2

∑t——连接件最小承压总厚度

fcb——螺栓承压设计强度

（12-14）（12-15）①螺杆抗剪

NVb——一个螺栓的抗剪设计承载力

nv——受剪面数目。单剪nv=1，双剪nv=2

d——螺杆直径（公称直径，p523附表26-7。常用16、20、22、24等，最常用16、20）

fvb——螺栓抗剪设计强度，由表26-6给出。②螺杆承压N/2N/2N/3N/3N/3acbde

③公式说明

d)上述承载力未计入摩擦。c)Nvb和Ncb计算式中的受剪面数nv

，上图中nv=4。a)螺栓承载力是Nvb和Ncb中之最小值，Nbmin

。b)∑t取a+b+c和d+e之间的最小值。

（1）基本假定

①不计螺杆弯曲和受拉变形、不计板间磨擦；

②所有螺栓均匀受力（考虑塑性和连接长度

l1≤15倍螺孔直径d0）；③轴心力（外力）通过螺栓群中心。NN++++++++++++++++NNl1（2）目标确定螺栓数目n和排列。2、螺栓群受轴心力作用

（3）验算公式

n——所需螺栓数

N——轴心力Nbmin

——Nvb和Ncb中之较小值（见式（12-14、15））NN/2连接件受力变化图

（4）排列设计——连接件静截面验算

①连接件受力变化图NN++++++++++++++++NNl1

②验算公式NN++++++++++++++++++++++e4e46e1e2

Ni——连接件第i截面上的轴力Ani

——连接件第i截面的净截面面积

f——连接板钢材抗拉强度设计值

b——截面毛宽

n——截面上的螺栓数

d0——螺孔直径

t——板厚1144

③螺栓错开排列时的比较验算

除对1-1截面（绿线）验算外，还应对4-4截面（粉红）进行比较验算。因此，使用上述（e）式计算时，其中Ani应取An1和An4中的较小值。4-4分红线总长：扣除螺孔直径后：

n4——粉红线截面上的螺孔数

NN++++++++++++++++++++++e4e46e1e21144②受轴向拉力作用的抗拉螺栓验算公式

n——需要的螺栓数

N——总外拉力a)Pf刚度很大时Pf2Ntb)2NtPfPf刚度较小时QQ加劲肋a)b)

七、高强度螺栓连接的计算

特点：预拉力很大，依直径等级不同，可达70～355kN。

高强螺栓是高强螺栓和配套螺母、垫圈的合称，强度等级10.9级和8.8级。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。连接板间摩擦力分类：

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、确定预拉力P数值高强度螺栓的设计预拉力值由材料强度和螺栓有效截面确定，每个高强度螺栓预拉力设计值P见表12-4。

一、高强螺栓的预拉力高强螺栓设计予拉力P值（kN）螺栓的性能等级螺栓公称直径（mm）M16M20M22M24M27M308.87011013515520525010.9100155190225290355表12-42、预拉工艺——扭螺帽（1）扭矩法工具—能显示扭矩的扳手。先标定扳手的扭矩值与螺杆拉力关系。。根据予拉力确定出T，施工时用T控制。上紧螺栓按初拧和终拧二阶段进行。初拧扭矩不得小于终拧扭矩的30%。

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，但常常出现预拉力比设计值高。（2）转角法

1、单个高强螺栓抗剪承载力设计值

NVb=0.9nf

P（12-22）

NVb——单个高强螺栓抗剪承载力设计值

P——预拉力

——抗滑移（摩擦）系数，见表12-5

nf——传力摩擦面数

0.9——螺栓受力非均匀系数抗剪承载力由摩擦力确定。二、摩擦型高强螺栓的计算连接处接触面处理方法构件的钢号Q235钢Q345、Q390钢Q420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0.450.350.450.300.500.400.500.350.500.400.500.40摩擦面抗滑移系数值表12-5

2、高强螺栓群的抗剪计算

分析方法和计算公式与普通螺栓同。设，一侧的螺栓数为n，平均受剪，承受外力N。每个螺栓承受的剪力为：单个螺栓承载力设计条件：所需螺栓数目：

++++++++++++++++NNl1

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。

为什么取0.8P呢？研究表明：连接件刚好被松开时的外力N=1.05~1.19P，Ntb=0.8P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

《规范》规定：3、高强螺栓承受拉力时的计算

(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Nvb

=0.9nt(P-1.25Nt)(12-25)c)单个高强螺栓的抗剪承载力

Nv——单个高强螺栓承受的外剪力

Nvb——单个高强螺栓承受的外剪力每个高强螺栓承受的外剪力小于等于抗剪强度设计值。

Nv≤Nvb

a)每个高强螺栓承受的外拉力Nt小于等于抗拉强度设计值。

Nt≤0.8P

试验表明：抗滑移系数随板件挤压力的减小而降低。施加外力Nt前，板件间挤压力为预拉力P，抗滑移系数为。加上外拉力Nt后，连接面上的挤压力减少到P-Nt

，板件间的抗滑移系数由减小到1。此时，螺栓的抗剪承载力设计值应为0.9nt

1(P-Nt)。为了便于应用，抗滑移系数仍采用，其误差通过适当加大Nt弥补，取1.25Nt。这样，就得到了式（12-25）给出的Nvb

计算式。Nvb

=0.9nt(P-1.25Nt)(12-25)对式（12-25）的说明：

例12-5设计图12-74所示轴心受拉钢板的高强螺栓连接。钢板的钢材为Q235，高强螺栓10.9级，摩擦型，M20，孔径d0=22mm。连接处截面用喷砂处理。图12-74

M20、10.9级定P

孔径22符合规范要求（+1.5～2.0mm)

钢种、喷砂处理定。NN拼接板连接板连接板[分析]

（1）验算内容作为设计，需要验算所需高强螺栓数目（强度）、连接板件强度和拼接板强度。但因《规范》规定：拼接板面积应与被连接板件的截面面积相同，所以不再验算拼接板。。NN题目给出了螺栓数目、直径、排列，未给荷载N的数值。意味着，需验算连接件能承受的最大荷载和在此荷载下螺栓强度（数目）是否满足规范要求。拼接板连接板连接板（2）连接板件抗拉承载力验算式

摩擦力对危险截面上拉力的影响（单面摩擦）另一方面，被连接板件上的全部摩擦力应与外力N平衡。有

n1——被验算截面上的螺栓数

n——一个连接件上的螺栓总数

N

=N-

N(a)

N——这排螺栓所承受的全部摩擦力之半。

拼接板连接件连接件ABNA

N

N++++++++++++NNAN′N′于是

N

=N-

N=N(1-0.5n1/n)(b)(c)

An——净截面面积

f——连接件强度设