緊固件螺栓連接

1、第5章 緊固件（螺栓）連接 1 第5章 緊固件（螺栓）連接 1 第5章 緊固件（螺栓）連接 1 第5章 緊固件（螺栓）連接 第5章 緊固件（螺栓）連接 chapter5 鋼結(jié)構(gòu)的緊固件連接鋼結(jié)構(gòu)的緊固件連接 第5章 緊固件（螺栓）連接 普通螺栓按加工精度可分為： 普通螺栓按加工精度可分為： 1. 1. 粗制螺栓（粗制螺栓（C C級(jí)）級(jí)） 級(jí)、級(jí)8 . 4)6 . 0,/400(6 . 4 0 . 35 . 1 2 0 uyu ffmmNf mmdd 螺桿直徑 螺孔直徑 d d0 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：安裝簡(jiǎn)單，便于拆裝；：安裝簡(jiǎn)單，便于拆裝； 缺點(diǎn)缺點(diǎn)：螺桿與鋼板孔壁不夠緊密，傳遞剪力時(shí)，連接變形較大。：

2、螺桿與鋼板孔壁不夠緊密，傳遞剪力時(shí)，連接變形較大。 宜用于宜用于承受拉力承受拉力的連接中，或用于的連接中，或用于次要結(jié)構(gòu)和可拆卸結(jié)構(gòu)次要結(jié)構(gòu)和可拆卸結(jié)構(gòu) 的的受剪連接受剪連接及安裝時(shí)的及安裝時(shí)的臨時(shí)固定臨時(shí)固定。 2. 2. 精制螺栓（精制螺栓（ A A、B B級(jí)）級(jí)） 級(jí)、級(jí)6 . 5)8 . 0,/800(8 . 8 5 . 03 . 0 2 0 uyu ffmmNf mmdd 優(yōu)點(diǎn)：受力性能好；優(yōu)點(diǎn)：受力性能好； 缺點(diǎn)：安裝費(fèi)時(shí)費(fèi)工，且費(fèi)用較高。目前建筑結(jié)構(gòu)中已缺點(diǎn)：安裝費(fèi)時(shí)費(fèi)工，且費(fèi)用較高。目前建筑結(jié)構(gòu)中已較少使用較少使用。 普通螺栓普通螺栓 A A、B B兩級(jí)的區(qū)別只是尺寸不同。兩級(jí)

3、的區(qū)別只是尺寸不同。 A A級(jí)用于級(jí)用于d d24mm, 24mm, l l150mm150mm的螺栓，的螺栓， B B級(jí)用于級(jí)用于d d24mm, 24mm, l l150mm150mm 螺栓。螺栓。 第5章 緊固件（螺栓）連接 第5章 緊固件（螺栓）連接 摩擦型摩擦型：只靠摩擦阻力傳力：只靠摩擦阻力傳力, ,以以剪力達(dá)到接觸面的摩擦力作為剪力達(dá)到接觸面的摩擦力作為 承載力極限狀態(tài)承載力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則（設(shè)計(jì)準(zhǔn)則（0 01 1） 動(dòng)力荷載動(dòng)力荷載 承壓型承壓型：以作用剪力達(dá)到栓桿抗剪或孔壁承壓破壞為承載力以作用剪力達(dá)到栓桿抗剪或孔壁承壓破壞為承載力 極限狀態(tài)極限狀態(tài)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則（設(shè)計(jì)準(zhǔn)則（0 0

4、4 4） 高強(qiáng)度螺栓高強(qiáng)度螺栓 圖圖3.76 3.76 單個(gè)螺栓抗剪試驗(yàn)結(jié)果單個(gè)螺栓抗剪試驗(yàn)結(jié)果 高強(qiáng)度螺栓高強(qiáng)度螺栓 普通螺栓普通螺栓 N 級(jí)、級(jí)9 .10)8 . 0,/800(8 . 8 2 uyu ffmmNf 45號(hào)鋼、號(hào)鋼、40B鋼和鋼和20MnTiB鋼加工而成鋼加工而成 第5章 緊固件（螺栓）連接 高強(qiáng)螺栓高強(qiáng)螺栓:分大六角頭型和扭剪型兩種。分大六角頭型和扭剪型兩種。 P 圖圖3.77 3.77 高強(qiáng)度螺栓高強(qiáng)度螺栓 (a)(a)大六角頭型；大六角頭型；(b)(b)扭剪型扭剪型 注：注：形式為大六角其代號(hào)用字母形式為大六角其代號(hào)用字母M M與公與公 稱直徑表示。稱直徑表示。常用常

5、用M1616、M2020、M2424 。 第5章 緊固件（螺栓）連接 施工圖中螺栓及其孔眼圖例施工圖中螺栓及其孔眼圖例 第5章 緊固件（螺栓）連接 螺栓的排列應(yīng)簡(jiǎn)單、統(tǒng)一而緊湊，滿足受力要求，構(gòu)造合螺栓的排列應(yīng)簡(jiǎn)單、統(tǒng)一而緊湊，滿足受力要求，構(gòu)造合 理又便于安裝。理又便于安裝。排列的方式有并列排列和錯(cuò)列排列兩種。排列的方式有并列排列和錯(cuò)列排列兩種。 螺栓的排列方式螺栓的排列方式 第5章 緊固件（螺栓）連接 規(guī)范規(guī)范制定出螺栓排列最大、最小容許距離制定出螺栓排列最大、最小容許距離, , 在型鋼上排列的螺栓還應(yīng)符合各自線距和最大孔在型鋼上排列的螺栓還應(yīng)符合各自線距和最大孔 徑的要求。徑的要求。 圖

6、圖3.54 3.54 鋼板的螺栓鋼板的螺栓( (鉚釘鉚釘) )排列排列 (a) (a) 并列；并列；(b)(b)錯(cuò)列錯(cuò)列 (1)(1)受力要求受力要求 第5章 緊固件（螺栓）連接 中心距太大中心距太大 1515d d0 0( (d d0 0為孔徑為孔徑) )時(shí)，連接進(jìn)入彈塑性工作狀態(tài)后，時(shí)，連接進(jìn)入彈塑性工作狀態(tài)后， 即使內(nèi)力重新分布即使內(nèi)力重新分布, ,各個(gè)螺栓內(nèi)力也難以均勻，端部螺栓首各個(gè)螺栓內(nèi)力也難以均勻，端部螺栓首 先破壞，然后依次破壞。由試驗(yàn)可得連接的先破壞，然后依次破壞。由試驗(yàn)可得連接的抗剪強(qiáng)度折減抗剪強(qiáng)度折減 系數(shù)系數(shù)與與l l1 1/ /d d0 0的關(guān)系曲線的關(guān)系曲線。 故，

7、連接所需栓數(shù)：故，連接所需栓數(shù)： b min N N n 第5章 緊固件（螺栓）連接 普通螺栓群普通螺栓群軸心受剪軸心受剪的計(jì)算流程的計(jì)算流程 b c b V NN 、計(jì)算 b c b V b NNN，min min 01 15dl b N N n min b N N n min 7 . 0 150 1 . 1 0 1 d l 取整數(shù)按規(guī)定排列螺栓 是否 第5章 緊固件（螺栓）連接 n /NAf 圖圖6.2.1 截面削弱處的應(yīng)力分布截面削弱處的應(yīng)力分布 N NNN 0 max=30 fy ( (a) )彈性狀態(tài)應(yīng)力彈性狀態(tài)應(yīng)力( (b) )極限狀態(tài)應(yīng)力極限狀態(tài)應(yīng)力 n N f A 第5章 緊固

8、件（螺栓）連接 NN b t t1 b1 1 1 n110 Abndt N N t t1 b c2c3 c4 c1 1 1 22 n421220 21;Acnccn dt 第5章 緊固件（螺栓）連接 F F作用下每個(gè)螺栓受力作用下每個(gè)螺栓受力： F e F T T x y N1T N1Tx N1Ty r1 1 F 1N1F n F N F 1 2 2）普通）普通螺栓群偏心受剪螺栓群偏心受剪 基本假設(shè)基本假設(shè) 連接件絕對(duì)剛性連接件絕對(duì)剛性, , 螺栓彈性；螺栓彈性； T T作用下連接板件繞栓群形心轉(zhuǎn)動(dòng)，各螺栓剪力作用下連接板件繞栓群形心轉(zhuǎn)動(dòng)，各螺栓剪力大小與大小與 螺栓至形心的距離螺栓至形心的距

9、離r ri i成正比，方向與它和形心的連線垂直。成正比，方向與它和形心的連線垂直。 第5章 緊固件（螺栓）連接 螺栓群在彎矩作用下，每個(gè)螺栓實(shí)際受剪。螺栓群在彎矩作用下，每個(gè)螺栓實(shí)際受剪。 剪力計(jì)算公式剪力計(jì)算公式 設(shè)各螺栓至螺栓群形心設(shè)各螺栓至螺栓群形心O O的距離為的距離為r r1 1 、 r r2 2 、r r3 3 ，r rn n，各螺栓承受的分力分別，各螺栓承受的分力分別 為為N N1T 1T、 、 N N2T 2T、 、N N3T 3T ， N NnT nT，根據(jù)平衡條 ，根據(jù)平衡條 件得：件得： TrNrNrNrN ii n33T22T11T （a） T x y N1T N1Tx

10、 N1Ty r1 1 顯然，顯然，T T作用下作用下11號(hào)螺栓所受剪力最大號(hào)螺栓所受剪力最大( (r r1 1最大最大) )。 O 第5章 緊固件（螺栓）連接 1T 1 n nT1T 1 3 3T1T 1 2 2T ,N r r NN r r NN r r N （c） 將（將（c c）式代入（）式代入（a a），得用），得用N N1T 1T表達(dá)的 表達(dá)的T T式：式： Tr r N rrrr r N n i i 1 2 i 1 1T 22 3 2 2 2 1 1 1T 22 1 2 1 1 iii T yx Tr r Tr N 由假設(shè)由假設(shè)于是于是， n nT 3 3 2 2T 1 1T r

11、N r N r N r N T （b） 螺栓螺栓1 1離形心最遠(yuǎn)是危險(xiǎn)螺栓離形心最遠(yuǎn)是危險(xiǎn)螺栓, ,最大剪力最大剪力N N1T 1T 第5章 緊固件（螺栓）連接 將將N N1T 1T它分解為水平和豎直分力： 它分解為水平和豎直分力： 22 1 1 1 1T1Tx ii yx Ty r y NN 22 1 1 1 1T1Ty ii yx Tx r x NN 可得受力最大螺栓所承受的合力為可得受力最大螺栓所承受的合力為: : b min 2 1F1Ty 2 1Tx1 NNNNN x xi i第第i i個(gè)螺栓中心的個(gè)螺栓中心的x x坐標(biāo)坐標(biāo)y yi i第第i i個(gè)螺栓中心的個(gè)螺栓中心的y y坐標(biāo)坐標(biāo)

12、 如果如果y y1 133x x1 1，則可假定，則可假定x xi i=0=0 。 由此得由此得N N1T 1Ty y=0 =0， 1 1Tx 2 i Ty N y 則計(jì)算式為：則計(jì)算式為： b min 2 2 2 1 1 N n F y Ty N i y 1T N o x x1 1Tx N 1Ty N 1 r1 y1 1F N 第5章 緊固件（螺栓）連接 類比角焊縫連接，按構(gòu)造焊腳尺寸初估 ，再驗(yàn)算強(qiáng)度 第5章 緊固件（螺栓）連接 普通螺栓群普通螺栓群偏心受剪偏心受剪的計(jì)算流程的計(jì)算流程 ，按規(guī)定排列螺栓選定數(shù)目n b c b V b NNN，min min TV和到將偏心力向形心簡(jiǎn)化得 1

13、找出受力最大的螺栓 b c b V NN 、計(jì)算 n V N V y 1 22 1 1 22 1 1 ii T y ii T x yx xT N yx yT N， bV y T y T x NNNN min 2 11 2 1 結(jié)束 是否 第5章 緊固件（螺栓）連接 1.1.普通螺栓受拉的工作性能普通螺栓受拉的工作性能 在受拉螺栓連接中，外力在受拉螺栓連接中，外力N N作用下，構(gòu)件作用下，構(gòu)件相互間有分離趨勢(shì)相互間有分離趨勢(shì) 從而使螺栓沿桿軸方向受拉，最后從而使螺栓沿桿軸方向受拉，最后螺栓被拉斷螺栓被拉斷而破壞。而破壞。 圖圖3.5.6 受拉螺栓的撬力受拉螺栓的撬力 A. A. 螺栓受拉時(shí)，一般

14、是通過(guò)與螺螺栓受拉時(shí)，一般是通過(guò)與螺 桿垂直的板件傳遞，即螺桿并非軸桿垂直的板件傳遞，即螺桿并非軸 心受拉，當(dāng)連接板件發(fā)生變形時(shí)，心受拉，當(dāng)連接板件發(fā)生變形時(shí)， 螺栓有被撬開的趨勢(shì)螺栓有被撬開的趨勢(shì)( (杠桿作杠桿作 用用) )，使螺桿中的拉力增加使螺桿中的拉力增加( (撬力撬力 Q)Q)并產(chǎn)生彎曲現(xiàn)象。并產(chǎn)生彎曲現(xiàn)象。連接件剛度連接件剛度 越小撬力越大越小撬力越大。試驗(yàn)證明影響撬力。試驗(yàn)證明影響撬力 的因素較多，其大小難以確定，規(guī)范采取簡(jiǎn)化計(jì)算的方法，的因素較多，其大小難以確定，規(guī)范采取簡(jiǎn)化計(jì)算的方法， 取取f ft tb b=0.8=0.8f f( (f f螺栓鋼材的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值螺栓鋼材

15、的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值) )來(lái)考慮其影來(lái)考慮其影響。響。 QNNt 第5章 緊固件（螺栓）連接 2.2.單個(gè)普通螺栓受拉承載力單個(gè)普通螺栓受拉承載力 b t 2 e b te b t 4 f d fAN 式中：式中： N Nt tb b單個(gè)螺栓抗拉承載力；單個(gè)螺栓抗拉承載力； A Ae e 螺栓螺紋處的有效面積；螺栓螺紋處的有效面積； d de e 螺栓有效直徑；附表螺栓有效直徑；附表1212 f ft tb b 螺栓的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。螺栓的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。 f ft tb b 0.80.8f f 假定拉應(yīng)力在螺栓螺紋處截面上假定拉應(yīng)力在螺栓螺紋處截面上 均勻分布，則一個(gè)拉力螺栓的承均勻分布，則一個(gè)

16、拉力螺栓的承 載力設(shè)計(jì)值：載力設(shè)計(jì)值： B. B. 在構(gòu)造上可以通過(guò)在構(gòu)造上可以通過(guò)加強(qiáng)連接件的剛度加強(qiáng)連接件的剛度的方法，來(lái)減小的方法，來(lái)減小 杠桿作用引起的撬力，如杠桿作用引起的撬力，如設(shè)加勁肋設(shè)加勁肋，可以減小甚至消除，可以減小甚至消除 撬力的影響。撬力的影響。 加勁肋加勁肋 圖圖3.5.73.5.7翼緣加強(qiáng)的措施翼緣加強(qiáng)的措施 第5章 緊固件（螺栓）連接 dedn dm d )(3 24 13 螺距PPdd e 螺栓的有效截面面積螺栓的有效截面面積 因栓桿上的螺紋為斜方向的，所以公式取的是有效直因栓桿上的螺紋為斜方向的，所以公式取的是有效直 徑徑d de e而不是凈直徑而不是凈直徑d

17、dn n，現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)?。?，現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)取： 第5章 緊固件（螺栓）連接 （1 1）栓群軸心受拉）栓群軸心受拉 當(dāng)外力通過(guò)螺栓群形心時(shí)，當(dāng)外力通過(guò)螺栓群形心時(shí)，一般假定每個(gè)螺栓均勻受一般假定每個(gè)螺栓均勻受 力，力，因此連接所需的螺栓數(shù)目為：因此連接所需的螺栓數(shù)目為： b t N N n b t 2 e b te b t 4 f d fAN 3. 3. 普通螺栓群受拉普通螺栓群受拉 N 第5章 緊固件（螺栓）連接 M 刨平頂緊刨平頂緊 承托承托(板板) M 1 2 3 4 受壓區(qū)受壓區(qū) y1 y2 y3 N1 N2 N3 N4 中和軸中和軸 (2(2）栓群承受彎矩作用）栓群承受彎矩作用 M M作

18、用下螺栓連接按彈性設(shè)計(jì)，其假定為：作用下螺栓連接按彈性設(shè)計(jì)，其假定為： 連接板件絕對(duì)剛性，螺栓為彈性；連接板件絕對(duì)剛性，螺栓為彈性； 螺栓群的螺栓群的中和軸位于最下排螺栓的形心中和軸位于最下排螺栓的形心處，各螺栓所受處，各螺栓所受 拉力與其至中和軸的距離成正比。拉力與其至中和軸的距離成正比。 ： 第5章 緊固件（螺栓）連接 在彎矩作用下，離中和軸越遠(yuǎn)的螺栓所受拉力越大， 而壓應(yīng)力則由彎矩指向一側(cè)的部分端板承受， 設(shè)中和軸至端板受壓邊緣的距離為c. 這種連接的受力有如下特點(diǎn):受拉螺栓截面只是孤立的幾個(gè)螺栓點(diǎn)， 而端板受壓區(qū)則是寬度較大的實(shí)體矩形截面（類似鋼筋混凝土梁） 第5章 緊固件（螺栓）連接

19、 計(jì)算圖計(jì)算圖c c中截面的形心位置，所求得的端板受壓區(qū)高度中截面的形心位置，所求得的端板受壓區(qū)高度c c總總 是很小，中和軸通常在彎矩指向一側(cè)最外排螺栓附近的某是很小，中和軸通常在彎矩指向一側(cè)最外排螺栓附近的某 個(gè)位置。個(gè)位置。 即認(rèn)為連接變形為繞即認(rèn)為連接變形為繞o o處水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)，螺栓拉力處水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)，螺栓拉力 與與o o點(diǎn)算起的縱坐標(biāo)點(diǎn)算起的縱坐標(biāo)y y成正比。對(duì)成正比。對(duì)o o處水平軸列彎矩平衡方處水平軸列彎矩平衡方 程時(shí)，偏安全地忽略力臂很小的端板受壓區(qū)部分的力矩而程時(shí)，偏安全地忽略力臂很小的端板受壓區(qū)部分的力矩而 只考慮受拉螺栓部分，則得只考慮受拉螺栓部分，則得( (各各y y均

20、自點(diǎn)均自點(diǎn)o o算起算起) )： 第5章 緊固件（螺栓）連接 )( 2211 byNyNyNM nn 由力學(xué)及假定可得：由力學(xué)及假定可得： )( 3 3 2 2 1 1 a y N y N y N y N n n M 刨平頂緊刨平頂緊 承托承托(板板) M 1 2 3 4 受壓區(qū)受壓區(qū) y1 y2 y3 N1 N2 N3 N4 中和軸中和軸 顯然顯然1號(hào)螺栓在號(hào)螺栓在M作用下所受拉力最大作用下所受拉力最大 第5章 緊固件（螺栓）連接 將式將式( (c c) )代入式代入式( (b b) )得得: : )( 1 1 3 1 1 32 1 1 2 cy y N Ny y N Ny y N N nn

21、 ； )( 1 2 1 1 22 2 2 1 1 1 dy y N yyy y N M n i in )( 1 2 e y yM N n i i i i 因此，設(shè)計(jì)時(shí)只要滿足下式即可：因此，設(shè)計(jì)時(shí)只要滿足下式即可： b t 2 1 1 N y My N i 由式由式( (a a) )得得: : 螺栓螺栓i i 的拉力的拉力: : 即受力最大的最外排螺栓1的拉力不超過(guò)一個(gè)螺栓的抗拉承 載力設(shè)計(jì)值。 第5章 緊固件（螺栓）連接 （剪力由支托承擔(dān)）（剪力由支托承擔(dān)） 圖圖3.5.10 螺栓群偏心受拉螺栓群偏心受拉 刨平頂緊刨平頂緊 承托承托(板板) N e (3(3）栓群偏心受拉）栓群偏心受拉 V

22、V 根據(jù)偏心距的大小可能出現(xiàn)小偏心受拉和大偏心受拉根據(jù)偏心距的大小可能出現(xiàn)小偏心受拉和大偏心受拉. . )/( 1 2 nyye i 第5章 緊固件（螺栓）連接 螺栓群的最大和最小螺栓受力為：螺栓群的最大和最小螺栓受力為： 0 1 min 2 i y My n N N b t 2 i N y My n N N 1 max 當(dāng)當(dāng) N Nmin min0 0 ，則表示所有螺栓受拉，則表示所有螺栓受拉， 螺栓群繞形心軸旋轉(zhuǎn)。螺栓群繞形心軸旋轉(zhuǎn)。 大偏心受拉大偏心受拉 當(dāng)當(dāng)N Nmin min ，構(gòu)件構(gòu)件B B繞繞A A點(diǎn)（底排點(diǎn)（底排 螺栓）旋轉(zhuǎn)趨勢(shì)，偏于安全取螺栓）旋轉(zhuǎn)趨勢(shì)，偏于安全取中和軸位于最

23、下排螺栓中和軸位于最下排螺栓OO處處， 受拉力最大的螺栓要求滿足：受拉力最大的螺栓要求滿足： b 1t 2 i i Ne y NN y 2 e e1 i y W nAny 螺栓有效截面組成的核心距螺栓有效截面組成的核心距 小偏心受拉小偏心受拉 當(dāng)當(dāng)M/NM/N較小時(shí)，所有螺栓均承受拉力作用，構(gòu)件較小時(shí)，所有螺栓均承受拉力作用，構(gòu)件B B繞繞螺栓群螺栓群 的形心的形心O O轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)。 第5章 緊固件（螺栓）連接 同時(shí)承受剪力和拉力作用的普通螺栓有兩種可能破壞形式：同時(shí)承受剪力和拉力作用的普通螺栓有兩種可能破壞形式： 一是螺栓桿受剪受拉破壞；二是孔壁承壓破壞一是螺栓桿受剪受拉破壞；二是孔壁承壓破

24、壞。試驗(yàn)研究結(jié)試驗(yàn)研究結(jié) 果表明，兼受剪力和拉力的螺桿分別除以各自單獨(dú)作用的承果表明，兼受剪力和拉力的螺桿分別除以各自單獨(dú)作用的承 載力，所得的相關(guān)關(guān)系近似為圓曲線。載力，所得的相關(guān)關(guān)系近似為圓曲線。 第5章 緊固件（螺栓）連接 于是，規(guī)范規(guī)定：同時(shí)承受剪力和桿軸方向拉力的普通螺栓，于是，規(guī)范規(guī)定：同時(shí)承受剪力和桿軸方向拉力的普通螺栓， 應(yīng)分別符合下列公式的要求：應(yīng)分別符合下列公式的要求： V=F M=Fe 圖圖3.5.14 剪拉螺栓群的受力情況剪拉螺栓群的受力情況 0 1 形心形心 Fe N 0 1 形心形心 V M N 驗(yàn)算剪驗(yàn)算剪- -拉聯(lián)合作用：拉聯(lián)合作用： 1 2 b t t 2 b

25、 v v N N N N b vc V NN n 驗(yàn)算孔壁承壓：驗(yàn)算孔壁承壓： 第5章 緊固件（螺栓）連接 式中：式中： N NV Vb b單個(gè)螺栓抗剪承載力設(shè)計(jì)值；單個(gè)螺栓抗剪承載力設(shè)計(jì)值； N Nc cb b單個(gè)螺栓承壓承載力設(shè)計(jì)值單個(gè)螺栓承壓承載力設(shè)計(jì)值 N Nt tb b單個(gè)螺栓抗拉承載力設(shè)計(jì)值；單個(gè)螺栓抗拉承載力設(shè)計(jì)值； N Nv v 、N Nt t單個(gè)螺栓承受的最大剪力和拉力設(shè)計(jì)值。單個(gè)螺栓承受的最大剪力和拉力設(shè)計(jì)值。 b v 2 v b v 4 f d nN b c b c f tdN b t 2 e b te b t 4 f d fAN v V N n 1 t1 2 i Ne

26、y NN y 1 t1 2 i Ney NN y 或或 1 2 b t t 2 b v v N N N N 第5章 緊固件（螺栓）連接 例例 驗(yàn)算如圖所示普通螺栓連接強(qiáng)度。螺栓驗(yàn)算如圖所示普通螺栓連接強(qiáng)度。螺栓M20M20，孔徑，孔徑21.5mm21.5mm， 材料為材料為Q235FQ235F。 計(jì)算螺栓上的力計(jì)算螺栓上的力 N N=100=1003/5=60kN3/5=60kN V= V=1001004/5=80kN4/5=80kN 分析螺栓受力狀態(tài)分析螺栓受力狀態(tài) 荷載荷載P P通過(guò)螺栓截面形心通過(guò)螺栓截面形心O O， 分解后得剪力分解后得剪力V V和拉力和拉力N N，螺栓，螺栓 處于既受

27、拉又受剪的狀態(tài)。處于既受拉又受剪的狀態(tài)。 P=100kN 5 4 3 o 解解 N Nv v= =V V/ /n n=80/4=20kN=80/4=20kN N Nt t= =N N/ /n n=60/4=15kN=60/4=15kN 第5章 緊固件（螺栓）連接 用相關(guān)公式驗(yàn)算強(qiáng)度用相關(guān)公式驗(yàn)算強(qiáng)度 172. 0 6 .41 15 9 .31 20 22 2 b t t 2 b v v N N N N 計(jì)算螺栓抗拉、抗剪承載力設(shè)計(jì)值計(jì)算螺栓抗拉、抗剪承載力設(shè)計(jì)值 N Nt tb b= =A Ae ef ft tb b=244.8=244.8170 170 1010-3 -3=41.6kN =4

28、1.6kN N Nv vb b= =n nv v( ( d d2 2/4) /4) f fv vb b =1 =13.143.1420202 2/4/41301301010-3 -3=31.9kN =31.9kN V=80 N=60 直徑直徑連接板厚連接板厚 及及 N Nv v=20kN=20kN N Nc cb b =20 =202020305 305 1010-3 -3=122kN =122kN 滿足要求。滿足要求。 承壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值承壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 第5章 緊固件（螺栓）連接 3.6 高強(qiáng)度螺栓連接的構(gòu)造和計(jì)算高強(qiáng)度螺栓連接的構(gòu)造和計(jì)算 分類分類： 材料材料 高強(qiáng)度螺栓是高強(qiáng)螺桿和配套螺母、

29、墊圈的合稱。高強(qiáng)度螺栓是高強(qiáng)螺桿和配套螺母、墊圈的合稱。高強(qiáng)高強(qiáng) 度螺栓常用鋼材有度螺栓常用鋼材有優(yōu)質(zhì)碳素鋼優(yōu)質(zhì)碳素鋼中的中的3535號(hào)鋼、號(hào)鋼、4545號(hào)鋼，號(hào)鋼，合金鋼合金鋼 中的中的2020錳鈦硼鋼等。制成的螺栓有錳鈦硼鋼等。制成的螺栓有8.88.8級(jí)和級(jí)和10.910.9級(jí)。級(jí)。 按受力特征的不同高強(qiáng)度螺栓分為兩類按受力特征的不同高強(qiáng)度螺栓分為兩類摩擦型高強(qiáng)度螺摩擦型高強(qiáng)度螺 栓栓通過(guò)板件間摩擦力傳遞內(nèi)力通過(guò)板件間摩擦力傳遞內(nèi)力，破壞準(zhǔn)則為克服摩擦力破壞準(zhǔn)則為克服摩擦力； 承壓型高強(qiáng)度螺栓承壓型高強(qiáng)度螺栓受力特征與普通螺栓類似受力特征與普通螺栓類似。在外力的作。在外力的作 用下螺栓承受

30、用下螺栓承受剪力剪力和和拉力拉力。 高強(qiáng)度螺栓安裝時(shí)將螺帽擰緊，高強(qiáng)度螺栓安裝時(shí)將螺帽擰緊，使螺桿產(chǎn)生預(yù)拉力而壓緊使螺桿產(chǎn)生預(yù)拉力而壓緊 構(gòu)件接觸面構(gòu)件接觸面，靠接觸面的摩擦來(lái)阻止連接板相互滑移靠接觸面的摩擦來(lái)阻止連接板相互滑移，以達(dá)，以達(dá) 到傳遞外力的目的。到傳遞外力的目的。 第5章 緊固件（螺栓）連接 高強(qiáng)度高強(qiáng)度 螺栓螺栓 N O 1 2 3 4 1 2 3 4 普通螺栓普通螺栓 a b N N/2 N/2 1) 1) 抗剪連接工作性能抗剪連接工作性能 連接受剪時(shí)依靠板件間摩擦力傳力，連接受剪時(shí)依靠板件間摩擦力傳力， 以以剪力等于摩擦力為設(shè)計(jì)極限狀態(tài)，剪力等于摩擦力為設(shè)計(jì)極限狀態(tài)，連連

31、接件間不允許相互滑動(dòng)，變形小，抗剪接件間不允許相互滑動(dòng)，變形小，抗剪 承載力可到達(dá)承載力可到達(dá)1 1點(diǎn)為點(diǎn)為高強(qiáng)螺栓摩擦型連接高強(qiáng)螺栓摩擦型連接。 通過(guò)通過(guò)1 1點(diǎn)后連接件間有相對(duì)滑動(dòng)，螺桿桿點(diǎn)后連接件間有相對(duì)滑動(dòng)，螺桿桿 身與孔壁接觸，使螺桿受剪孔壁受壓，身與孔壁接觸，使螺桿受剪孔壁受壓， 其受力特點(diǎn)與普通螺栓相同，其受力特點(diǎn)與普通螺栓相同，連接的承連接的承 載力可用到載力可用到4點(diǎn)為點(diǎn)為高強(qiáng)度高強(qiáng)度承壓型連接承壓型連接，變，變 形大，不適于受動(dòng)荷載的連接。形大，不適于受動(dòng)荷載的連接。 螺桿剪力螺桿剪力 N 連接板件摩擦力連接板件摩擦力 N 第5章 緊固件（螺栓）連接 受力過(guò)程與普通螺栓相似

32、，分為四個(gè)階段：受力過(guò)程與普通螺栓相似，分為四個(gè)階段：摩擦傳力的彈摩擦傳力的彈 性階段性階段、滑移階段滑移階段、栓桿傳力的彈性階段栓桿傳力的彈性階段、彈塑性階段彈塑性階段。 A A、由于高強(qiáng)度螺栓連接對(duì)于、由于高強(qiáng)度螺栓連接對(duì)于高強(qiáng)度螺栓摩擦型高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接，其連接，其破破 壞準(zhǔn)則為板件發(fā)生相對(duì)滑移壞準(zhǔn)則為板件發(fā)生相對(duì)滑移，因此其，因此其極限狀態(tài)為極限狀態(tài)為1 1點(diǎn)點(diǎn)而不是而不是 4 4點(diǎn)，所以點(diǎn)，所以1 1點(diǎn)的承載力即為一個(gè)高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接的點(diǎn)的承載力即為一個(gè)高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接的 抗剪承載力：抗剪承載力： B B、對(duì)于、對(duì)于高強(qiáng)度螺栓承壓型抗剪高強(qiáng)度螺栓承壓型抗剪連接連接，允許接

33、觸面發(fā)生相對(duì)允許接觸面發(fā)生相對(duì) 滑移滑移，破壞準(zhǔn)則為，破壞準(zhǔn)則為連接達(dá)到其極限狀態(tài)連接達(dá)到其極限狀態(tài)4 4點(diǎn)點(diǎn)，所以高強(qiáng)度螺所以高強(qiáng)度螺 栓承壓型連接的單栓抗剪承載力計(jì)算方法與普通螺栓相同栓承壓型連接的單栓抗剪承載力計(jì)算方法與普通螺栓相同。 但比較兩條但比較兩條N N曲線可知，由于高強(qiáng)度螺栓因連接件間存曲線可知，由于高強(qiáng)度螺栓因連接件間存 在很大的摩擦力，故其第一個(gè)階段遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于普通螺栓。在很大的摩擦力，故其第一個(gè)階段遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于普通螺栓。 高強(qiáng)度螺栓連接由于高強(qiáng)度螺栓連接由于預(yù)拉力作用預(yù)拉力作用，構(gòu)件在承受外力作用前已，構(gòu)件在承受外力作用前已 有較大的擠壓力，在受到外力作用時(shí)，有較大的擠壓力，在受

34、到外力作用時(shí)，首先要抵消這種擠壓力首先要抵消這種擠壓力。 抗拉時(shí)與普通螺栓相同，但變形小，可減少銹蝕，改善疲勞性抗拉時(shí)與普通螺栓相同，但變形小，可減少銹蝕，改善疲勞性 能。能。 第5章 緊固件（螺栓）連接 2 2）高強(qiáng)度螺栓的抗拉工作性能）高強(qiáng)度螺栓的抗拉工作性能 圖圖3.6.1 高強(qiáng)度螺栓受拉高強(qiáng)度螺栓受拉 P+ P C C a) b) 高強(qiáng)度螺栓在承受外拉力前，螺桿中已有很高的預(yù)拉力高強(qiáng)度螺栓在承受外拉力前，螺桿中已有很高的預(yù)拉力P P， 板層之間則有壓力板層之間則有壓力C C，而，而P P與與C C維持平衡維持平衡C C = = P P ( (狀態(tài)狀態(tài)a a) )。 加荷載拉力加荷載拉力

35、N Nt t后，螺栓拉力從后，螺栓拉力從P P增加了增加了 P P，板件擠壓力則，板件擠壓力則 由由C C減小了減小了 C C ( (狀態(tài)狀態(tài)b b) )。 計(jì)算表明螺桿的計(jì)算表明螺桿的外拉力外拉力N Nt t為預(yù)拉力為預(yù)拉力P P的的8080，螺桿內(nèi)的拉力螺桿內(nèi)的拉力 增加很少，此時(shí)預(yù)拉力不變。假定板面仍處于緊密接觸狀態(tài)。增加很少，此時(shí)預(yù)拉力不變。假定板面仍處于緊密接觸狀態(tài)。 直接承受動(dòng) 力荷載的結(jié) 構(gòu)外拉力不 宜超過(guò)0.5P 第5章 緊固件（螺栓）連接 （1 1）高強(qiáng)度螺栓預(yù)拉力的建立方法）高強(qiáng)度螺栓預(yù)拉力的建立方法 大六角頭螺栓的預(yù)拉力控制方法有：大六角頭螺栓的預(yù)拉力控制方法有： 通過(guò)擰

36、緊螺帽的方法，螺帽的緊固方法：通過(guò)擰緊螺帽的方法，螺帽的緊固方法： a a. .力矩法力矩法 初擰初擰用力矩扳手?jǐn)Q至終擰力矩的用力矩扳手?jǐn)Q至終擰力矩的30%50%30%50%，使板件貼緊密；，使板件貼緊密； 終擰終擰初擰基礎(chǔ)上，按初擰基礎(chǔ)上，按100%100%設(shè)計(jì)終擰力矩?cái)Q緊。設(shè)計(jì)終擰力矩?cái)Q緊。 特點(diǎn)：簡(jiǎn)單、易實(shí)施，但得到的預(yù)拉力誤差較大。特點(diǎn)：簡(jiǎn)單、易實(shí)施，但得到的預(yù)拉力誤差較大。 b b. .轉(zhuǎn)角法轉(zhuǎn)角法 初擰初擰用普通扳手?jǐn)Q至不動(dòng)，使板件貼緊密；用普通扳手?jǐn)Q至不動(dòng)，使板件貼緊密； 終擰終擰初擰基礎(chǔ)上用長(zhǎng)扳手或電動(dòng)扳手再擰過(guò)一定的角度，初擰基礎(chǔ)上用長(zhǎng)扳手或電動(dòng)扳手再擰過(guò)一定的角度， 一般為

37、一般為120120o o180180o o完成終擰。完成終擰。 特點(diǎn)：預(yù)拉力的建立簡(jiǎn)單、有效，但要防止欠擰、漏擰和超擰。特點(diǎn)：預(yù)拉力的建立簡(jiǎn)單、有效，但要防止欠擰、漏擰和超擰。 為了保證通過(guò)摩擦力傳遞剪力，高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力為了保證通過(guò)摩擦力傳遞剪力，高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力P P的準(zhǔn)的準(zhǔn) 確控制非常重要。確控制非常重要。 第5章 緊固件（螺栓）連接 扭斷螺栓桿尾部法（扭剪型高強(qiáng)度螺栓）扭斷螺栓桿尾部法（扭剪型高強(qiáng)度螺栓） 初擰初擰擰至終擰力矩的擰至終擰力矩的60%80%60%80%； 終擰終擰初擰基礎(chǔ)上，以扭斷螺栓桿尾部為準(zhǔn)。初擰基礎(chǔ)上，以扭斷螺栓桿尾部為準(zhǔn)。 特點(diǎn)：施工簡(jiǎn)單、技術(shù)要求低易實(shí)施、質(zhì)

38、量易保證等。特點(diǎn)：施工簡(jiǎn)單、技術(shù)要求低易實(shí)施、質(zhì)量易保證等。 高強(qiáng)度螺栓的施工要求：高強(qiáng)度螺栓的施工要求： 由于高強(qiáng)度螺栓的承載力很大程度上取決于螺栓桿的預(yù)拉由于高強(qiáng)度螺栓的承載力很大程度上取決于螺栓桿的預(yù)拉 力，因此施工要求較嚴(yán)格：力，因此施工要求較嚴(yán)格： 終擰力矩偏差不應(yīng)大于終擰力矩偏差不應(yīng)大于10%10%； 如發(fā)現(xiàn)欠、漏和超擰螺栓應(yīng)更換；如發(fā)現(xiàn)欠、漏和超擰螺栓應(yīng)更換； 擰固順序先主后次，且當(dāng)天安裝，當(dāng)天終擰完。擰固順序先主后次，且當(dāng)天安裝，當(dāng)天終擰完。 如工字型梁為：如工字型梁為：上翼緣上翼緣下翼緣下翼緣腹板腹板。 第5章 緊固件（螺栓）連接 ue 2 . 1 9 . 09 . 09 .

39、 0 fAP A Ae e螺紋處有效截面積；螺紋處有效截面積； f fu u螺栓熱處理后的最低抗拉強(qiáng)度；螺栓熱處理后的最低抗拉強(qiáng)度；8.88.8級(jí)，取級(jí)，取f fu u =830N/mm =830N/mm2 2， 10.910.9級(jí)，取級(jí)，取f fu u =1040N/mm =1040N/mm2 2 （2 2）高強(qiáng)度螺栓預(yù)拉力的確定）高強(qiáng)度螺栓預(yù)拉力的確定 高強(qiáng)度螺栓預(yù)拉力是根據(jù)螺栓桿的高強(qiáng)度螺栓預(yù)拉力是根據(jù)螺栓桿的有效抗拉強(qiáng)度有效抗拉強(qiáng)度確定的，確定的， 并考慮了以下修正系數(shù)：并考慮了以下修正系數(shù)： 考慮材料的不均勻性的折減系數(shù)考慮材料的不均勻性的折減系數(shù)0.90.9； 為防止施工時(shí)超張拉導(dǎo)

40、致螺桿破壞的折減系數(shù)為防止施工時(shí)超張拉導(dǎo)致螺桿破壞的折減系數(shù)0.90.9； 考慮擰緊螺帽時(shí)，螺栓桿上產(chǎn)生的剪力對(duì)抗拉強(qiáng)度的降低考慮擰緊螺帽時(shí)，螺栓桿上產(chǎn)生的剪力對(duì)抗拉強(qiáng)度的降低 除以系數(shù)除以系數(shù)1.21.2。 因此，預(yù)拉力：因此，預(yù)拉力： 附加安全系數(shù)附加安全系數(shù)0.90.9。 第5章 緊固件（螺栓）連接 表表3.6.1 3.6.1 高強(qiáng)螺栓設(shè)計(jì)預(yù)拉力高強(qiáng)螺栓設(shè)計(jì)預(yù)拉力P P值（值（kNkN） 表表3.6.23.6.2 第5章 緊固件（螺栓）連接 F 摩擦型高強(qiáng)度螺栓是通過(guò)板件間摩擦力傳遞內(nèi)力的，而摩擦力的摩擦型高強(qiáng)度螺栓是通過(guò)板件間摩擦力傳遞內(nèi)力的，而摩擦力的 大小取決于大小取決于板件間的擠

41、壓力板件間的擠壓力（P P）和）和板件間的抗滑移系數(shù)板件間的抗滑移系數(shù) ； F 板件間的抗滑移系數(shù)與接觸面的處理方法和構(gòu)件鋼號(hào)有關(guān)，板件間的抗滑移系數(shù)與接觸面的處理方法和構(gòu)件鋼號(hào)有關(guān)，其大其大 小隨板件間的擠壓力的減小而減小小隨板件間的擠壓力的減小而減小； （3 3）高強(qiáng)度螺栓摩擦面抗滑移系數(shù)）高強(qiáng)度螺栓摩擦面抗滑移系數(shù) 表表3.6.3 3.6.3 摩擦面抗滑移系數(shù)摩擦面抗滑移系數(shù) 值值 試驗(yàn)證明，摩擦面涂紅丹防銹漆后，抗滑移系數(shù)小于試驗(yàn)證明，摩擦面涂紅丹防銹漆后，抗滑移系數(shù)小于0.150.15，故摩，故摩 擦面應(yīng)擦面應(yīng)嚴(yán)禁涂紅丹嚴(yán)禁涂紅丹。另外，連接在潮濕或淋雨條件下拼裝，也會(huì)降。另外，連接

42、在潮濕或淋雨條件下拼裝，也會(huì)降 低低 值，故應(yīng)采取有效措施保證連接處表面的干燥。值，故應(yīng)采取有效措施保證連接處表面的干燥。 第5章 緊固件（螺栓）連接 單個(gè)高強(qiáng)度螺栓抗剪承載力設(shè)計(jì)值單個(gè)高強(qiáng)度螺栓抗剪承載力設(shè)計(jì)值: : 式中：式中：0.90.9抗力分項(xiàng)系數(shù)抗力分項(xiàng)系數(shù) R R的倒數(shù)的倒數(shù)( ( R R=1.111);=1.111); n nf f傳力摩擦面數(shù)目傳力摩擦面數(shù)目; ; 摩擦面抗滑移系數(shù)摩擦面抗滑移系數(shù); ; P P預(yù)拉力設(shè)計(jì)值預(yù)拉力設(shè)計(jì)值. . PnN f b v 9 . 0 PN8 . 0 b t 單個(gè)高強(qiáng)度螺栓抗拉承載力設(shè)計(jì)值單個(gè)高強(qiáng)度螺栓抗拉承載力設(shè)計(jì)值: : 第5章 緊固件

43、（螺栓）連接 1 b v v b t t N N N N 和抗剪承載力設(shè)計(jì)值。單個(gè)高強(qiáng)度螺栓的抗拉、 ；擔(dān)的拉力和剪力設(shè)計(jì)值外力作用下每個(gè)螺栓承、 b v b t vt NN NN 盡管當(dāng)盡管當(dāng)N Nt tP P 時(shí)，栓桿的預(yù)拉力變化不大，但由于時(shí)，栓桿的預(yù)拉力變化不大，但由于 隨隨N Nt t的增大而減小的增大而減小，且隨，且隨N Nt t的增大板件間的擠壓力減小，故的增大板件間的擠壓力減小，故 連接的抗剪能力下降。規(guī)范規(guī)定在連接的抗剪能力下降。規(guī)范規(guī)定在V V和和N N共同作用下應(yīng)滿足共同作用下應(yīng)滿足 下式：下式： 第5章 緊固件（螺栓）連接 承壓型連接高強(qiáng)螺栓，承壓型連接高強(qiáng)螺栓，N N

44、t tb b應(yīng)按普通螺栓的公式計(jì)算。但應(yīng)按普通螺栓的公式計(jì)算。但 抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值不同，取抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值不同，取 f ft tb b= 0.48= 0.48f fu ub b。 高強(qiáng)度螺栓承壓型連接的計(jì)算方法與普通螺栓連接相同。高強(qiáng)度螺栓承壓型連接的計(jì)算方法與普通螺栓連接相同。 b v 2 e v b v 4 f d nN b c b c f tdN b c b v NNN b ，min min 單栓抗剪承載力：?jiǎn)嗡辜舫休d力： 受剪承載力：受剪承載力： 承壓承載力承壓承載力： b t 2 e b te b t 4 f d fAN 第5章 緊固件（螺栓）連接 1 2 b t t 2 b v v

45、N N N N 2 . 1 b c v N N 為了防止孔壁的承壓破壞，應(yīng)滿足：為了防止孔壁的承壓破壞，應(yīng)滿足： 系數(shù)1.2是考慮由于外拉力的存在導(dǎo)致高強(qiáng)度螺栓的承壓承 載力降低的修正系數(shù)。 對(duì)于高強(qiáng)度螺栓承壓型連接在剪力和拉力共同作用下計(jì)對(duì)于高強(qiáng)度螺栓承壓型連接在剪力和拉力共同作用下計(jì) 算方法與普通螺栓相同。算方法與普通螺栓相同。 第5章 緊固件（螺栓）連接 （1 1）軸心受剪）軸心受剪 圖圖3.6.3 軸心受剪軸心受剪 設(shè)一側(cè)的螺栓數(shù)為設(shè)一側(cè)的螺栓數(shù)為n n， 平均受剪，承受外力平均受剪，承受外力N N。軸。軸 力通過(guò)螺栓群的形心，所力通過(guò)螺栓群的形心，所 需螺栓數(shù)目：需螺栓數(shù)目： N N

46、b bmin min 相應(yīng)連相應(yīng)連 接類型單個(gè)高強(qiáng)接類型單個(gè)高強(qiáng) 螺栓抗剪承載力螺栓抗剪承載力 設(shè)計(jì)值。設(shè)計(jì)值。 對(duì)于摩擦型連接：對(duì)于摩擦型連接： b v N N n 對(duì)于承壓型連接對(duì)于承壓型連接： b min N N n （2 2）高強(qiáng)度螺栓群非軸心受剪）高強(qiáng)度螺栓群非軸心受剪 在扭矩或扭矩和剪力共同作用時(shí)的抗剪計(jì)算方法與在扭矩或扭矩和剪力共同作用時(shí)的抗剪計(jì)算方法與普普 通螺栓群通螺栓群相同。相同。 1 0.5 1 n NN n 第5章 緊固件（螺栓）連接 （1 1）軸心受拉）軸心受拉 對(duì)于摩擦型連接：對(duì)于摩擦型連接：PN8 . 0 b t b t N N n 高強(qiáng)度螺栓連接所需的螺栓數(shù)目：

47、高強(qiáng)度螺栓連接所需的螺栓數(shù)目： 對(duì)于承壓型連接：對(duì)于承壓型連接： b t 2 e b t f d N 4 （2 2）高強(qiáng)度螺栓群受彎矩作用）高強(qiáng)度螺栓群受彎矩作用 由于高強(qiáng)度螺栓的抗拉承載力一般總小于其預(yù)拉力由于高強(qiáng)度螺栓的抗拉承載力一般總小于其預(yù)拉力P P，故，故 在彎矩作用下，在彎矩作用下，連接板件接觸面始終處于緊密接觸狀態(tài)連接板件接觸面始終處于緊密接觸狀態(tài)，彈性，彈性 性能較好，可認(rèn)為是一個(gè)整體性能較好，可認(rèn)為是一個(gè)整體, ,所以假定所以假定連接的中和軸與螺栓連接的中和軸與螺栓 群形心軸重合群形心軸重合，最外側(cè)螺栓受力最大。，最外側(cè)螺栓受力最大。 第5章 緊固件（螺栓）連接 M M 1

48、2 3 4 y1 y2 N1 N2 N3 N4 受壓區(qū)受壓區(qū) 中中 和和 軸軸 nny NyNyNM 2211 由力學(xué)可得：由力學(xué)可得： n n y N y N y N y N 3 3 2 2 1 1 b t 1 2 1 1 N y yM N n i i 因此，設(shè)計(jì)時(shí)只要滿足下式即可：因此，設(shè)計(jì)時(shí)只要滿足下式即可： 第5章 緊固件（螺栓）連接 b t 1 2 1 1 N y yM n N N n i i N e 1 2 3 4 M=Ne N y1 y2 N1 N2 N3 N4 中中 和和 軸軸 M作用下作用下 N作用下作用下 （3 3）高強(qiáng)度螺栓群偏心受拉）高強(qiáng)度螺栓群偏心受拉 偏偏心力作用下

49、的高強(qiáng)度螺栓連接，螺栓最大拉力不應(yīng)大于心力作用下的高強(qiáng)度螺栓連接，螺栓最大拉力不應(yīng)大于 0.80.8P P，以保證板件緊密貼合，端板不會(huì)被拉開，所以摩擦型和，以保證板件緊密貼合，端板不會(huì)被拉開，所以摩擦型和 承壓型均可采用以下方法承壓型均可采用以下方法（疊加法）（疊加法）計(jì)算計(jì)算: : 第5章 緊固件（螺栓）連接 1 1號(hào)螺栓受到最大拉力，應(yīng)滿足：號(hào)螺栓受到最大拉力，應(yīng)滿足：P y My n N N8 . 0 2 i 1 t （1 1）摩擦型連接的計(jì)算）摩擦型連接的計(jì)算 M N V 1 2 3 4 M=Ne N y1 y2 N1 N2 N3 N4 中中 和和 軸軸 M作用下作用下 N作用下作用

50、下 V V作用下作用下 )6 . 6 . 3(1 b v v b t t N N N N 承受剪力和拉力作用時(shí)，應(yīng)滿足：承受剪力和拉力作用時(shí)，應(yīng)滿足： 圖圖3.6.4 摩擦型連接高強(qiáng)度螺栓的內(nèi)力分布摩擦型連接高強(qiáng)度螺栓的內(nèi)力分布 第5章 緊固件（螺栓）連接 tv NPnN25. 19 . 0 f (3.6.11) 將將N N b bv v=0.9=0.9n nf f P P 和和N Nb bt t0.80.8P P帶入上式得：帶入上式得： b t t b vv N N NN1 可改寫為：可改寫為： 2 i t y My n N N i i (3.6.12) 在彎矩和拉力共同作用下，高強(qiáng)螺栓群中

51、的拉力各不相在彎矩和拉力共同作用下，高強(qiáng)螺栓群中的拉力各不相 同，即：同，即： 當(dāng)當(dāng)Nti 0時(shí)，取時(shí)，取Nti 0。 第5章 緊固件（螺栓）連接 則剪力則剪力V V作用下，螺栓群抗剪計(jì)算按下式：作用下，螺栓群抗剪計(jì)算按下式： n i NPnV 1 tif 25. 19 . 0 (3.6.13) 在式（在式（3.6.133.6.13）中，只考慮螺栓拉力對(duì)抗剪承載力的）中，只考慮螺栓拉力對(duì)抗剪承載力的 不利影響，未考慮受壓區(qū)板層間壓力增加的有利作用，故不利影響，未考慮受壓區(qū)板層間壓力增加的有利作用，故 按該式計(jì)算的結(jié)果是略偏安全的。按該式計(jì)算的結(jié)果是略偏安全的。 n i NPnV 1 f 25.

52、 19 . 0 ti 第5章 緊固件（螺栓）連接 (2) (2) 承壓型連接的計(jì)算承壓型連接的計(jì)算 承壓型高強(qiáng)度螺栓的抗剪承載力設(shè)計(jì)值與普通螺栓承壓型高強(qiáng)度螺栓的抗剪承載力設(shè)計(jì)值與普通螺栓 計(jì)算相同，分螺計(jì)算相同，分螺栓桿抗剪栓桿抗剪和和孔壁承壓孔壁承壓兩部分。兩部分。 同時(shí)承受同時(shí)承受剪力剪力和桿軸方向和桿軸方向拉力拉力的承壓型高強(qiáng)度螺栓，的承壓型高強(qiáng)度螺栓， 應(yīng)滿足：應(yīng)滿足： 1 2 b t t 2 b v v N N N N （3.6.7） 2 . 1 b c v N N （3.6.8） N Nv v、N Nt t 最危險(xiǎn)螺栓受到的剪最危險(xiǎn)螺栓受到的剪 力、拉力。力、拉力。 N Nv v

53、b b 、N Nc cb b 、N Nt tb b 一個(gè)承壓型高強(qiáng)螺栓一個(gè)承壓型高強(qiáng)螺栓 的抗剪、承壓、抗拉承載的抗剪、承壓、抗拉承載 力設(shè)計(jì)值。力設(shè)計(jì)值。 第5章 緊固件（螺栓）連接 剪拉 受拉承壓型高強(qiáng) 受剪 剪拉 受拉摩擦型高強(qiáng) 受剪 剪拉 受拉普通螺栓 受剪 b f b c f tdN b vv b v f d nN 4 2 b te b t fAN 1)()( 22 b t t b v v N N N N b cV NN PnN f b V 9 . 0 PN b t 8 . 0 tf b v NPnN25. 19 . 0PN b t 8 . 0 b vv b v f d nN 4 2 b f b c ftdN b te b t fAN 1)()( 22 b t t b v v N N N N 2 . 1/ b cV NN 第5章 緊固件（螺栓）連接 例例 驗(yàn)算如圖所示端板和柱翼緣間普通螺栓的連接強(qiáng)度。普通螺驗(yàn)算如圖所示端板和柱翼緣間普通螺栓的連接強(qiáng)度。普通螺 栓栓4.6