鋼結(jié)構(gòu)普通螺栓連接設(shè)計(jì)

1、1 1、普通螺栓、普通螺栓第五節(jié)第五節(jié) 普通螺栓連接設(shè)計(jì)普通螺栓連接設(shè)計(jì)復(fù)習(xí)復(fù)習(xí) 性能等級(jí)的含義：性能等級(jí)的含義：5表示表示fu500N/mm2, , 0.6表示表示fy/fu=0.6如如5.6級(jí)級(jí) 由由45號(hào)、號(hào)、40B和和20MnTiB鋼加工而成，并經(jīng)過熱鋼加工而成，并經(jīng)過熱處理處理45號(hào)號(hào)8.8級(jí)；級(jí)； 40B和和20MnTiB10.9級(jí)級(jí)2 2、高強(qiáng)度螺栓連接、高強(qiáng)度螺栓連接 大六角頭螺栓大六角頭螺栓 扭剪型螺栓扭剪型螺栓1 1 2 3 42 3 41-1-螺栓；螺栓；2-2-墊圈；墊圈；3-3-螺母；螺母；4-4-螺絲螺絲;5-;5-槽口槽口1 1 4 3 54 3 5高強(qiáng)度螺栓分類

2、：高強(qiáng)度螺栓分類： 根據(jù)確定承載力極限的原則不同，分為高強(qiáng)度螺栓根據(jù)確定承載力極限的原則不同，分為高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接和高強(qiáng)度螺栓承壓型連接。摩擦型連接和高強(qiáng)度螺栓承壓型連接。傳力途徑傳力途徑： 摩擦型摩擦型依靠被連板件間摩擦力傳力，以摩擦阻依靠被連板件間摩擦力傳力，以摩擦阻力被克服作為設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。力被克服作為設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。 承壓型承壓型依靠螺栓桿與孔壁承壓傳力，以螺栓桿依靠螺栓桿與孔壁承壓傳力，以螺栓桿被剪壞或孔壁被壓壞作為承載能力極限狀態(tài)（破壞時(shí)的被剪壞或孔壁被壓壞作為承載能力極限狀態(tài)（破壞時(shí)的極限承載力）。極限承載力）。 孔徑：孔徑：摩擦型連接的高強(qiáng)度螺栓的孔徑比螺栓公稱摩擦型連接的高強(qiáng)度螺栓

3、的孔徑比螺栓公稱直徑大直徑大1.5-2.0mm；承壓型連接的高強(qiáng)度螺栓的孔徑比；承壓型連接的高強(qiáng)度螺栓的孔徑比螺栓公稱直徑大螺栓公稱直徑大1.0-1.5mm。一、普通螺栓連接構(gòu)造一、普通螺栓連接構(gòu)造2.螺栓排列螺栓排列螺栓的排列應(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。 排列的方式通常分為并列和錯(cuò)列兩種形式。排列的方式通常分為并列和錯(cuò)列兩種形式。并列并列端距端距中距中距邊距邊距 中距中距 邊距邊距錯(cuò)列錯(cuò)列端距端距邊距邊距 邊距邊距中距中距3d01.最少螺栓數(shù)要求最少螺栓數(shù)要求 每一桿件在節(jié)點(diǎn)上以及拼接接頭一每一桿件在節(jié)

4、點(diǎn)上以及拼接接頭一 端，螺栓數(shù)目不宜少于端，螺栓數(shù)目不宜少于2個(gè)。個(gè)。 并列并列簡(jiǎn)單整齊，所用連接板尺寸小，但由于簡(jiǎn)單整齊，所用連接板尺寸小，但由于螺栓孔的存在，對(duì)構(gòu)件截面的削弱較大。螺栓孔的存在，對(duì)構(gòu)件截面的削弱較大。 錯(cuò)列錯(cuò)列可以減小螺栓孔對(duì)截面的削弱，但螺栓孔可以減小螺栓孔對(duì)截面的削弱，但螺栓孔排列不如并列緊湊，連接板尺寸較大。排列不如并列緊湊，連接板尺寸較大。螺栓排列的要求螺栓排列的要求（1 1）受力要求）受力要求 在垂直于受力方向：對(duì)于受拉構(gòu)件，各排螺栓的中在垂直于受力方向：對(duì)于受拉構(gòu)件，各排螺栓的中距及邊距不能過小，以免使螺栓周圍應(yīng)力集中相互影響，距及邊距不能過小，以免使螺栓周圍應(yīng)

5、力集中相互影響，且使鋼板的截面削弱過多，降低其承載能力。且使鋼板的截面削弱過多，降低其承載能力。平行于受力方向：平行于受力方向： 端距應(yīng)按被連接鋼板抗擠壓及抗剪切等強(qiáng)度條件確定，端距應(yīng)按被連接鋼板抗擠壓及抗剪切等強(qiáng)度條件確定，以便鋼板在端部不致被螺栓沖剪撕裂，規(guī)范規(guī)定端距不應(yīng)小以便鋼板在端部不致被螺栓沖剪撕裂，規(guī)范規(guī)定端距不應(yīng)小于于2d0； 受壓構(gòu)件上的中距不宜過大，否則在被連接板件間容易受壓構(gòu)件上的中距不宜過大，否則在被連接板件間容易發(fā)生鼓曲現(xiàn)象。發(fā)生鼓曲現(xiàn)象。 因此規(guī)范從受力的角度規(guī)定了最大和最小容許間距因此規(guī)范從受力的角度規(guī)定了最大和最小容許間距（2 2）構(gòu)造要求）構(gòu)造要求 邊距和中距不

6、宜過大，中距過大，連接板件間不密邊距和中距不宜過大，中距過大，連接板件間不密實(shí)，潮氣容易侵入，造成板件銹蝕實(shí)，潮氣容易侵入，造成板件銹蝕. .規(guī)范規(guī)定了螺栓的規(guī)范規(guī)定了螺栓的最大容許間距最大容許間距（3 3）施工要求）施工要求 要保證有一定的空間，以便轉(zhuǎn)動(dòng)扳手，擰緊螺母。要保證有一定的空間，以便轉(zhuǎn)動(dòng)扳手，擰緊螺母。因此規(guī)范規(guī)定了螺栓的最小容許間距。因此規(guī)范規(guī)定了螺栓的最小容許間距。端距端距端距端距中距中距邊距邊距中距中距3d02d03d01.5d01.5d03d03d02d0端距端距邊距邊距1.5d0(1.2d0)2d02d01.5d03d0端距端距并列并列并列并列 螺栓或鉚釘?shù)淖畲?、最小容許

7、距離螺栓或鉚釘?shù)淖畲?、最小容許距離1.2d1.2d0 0其他螺栓或鉚釘其他螺栓或鉚釘高強(qiáng)度螺栓高強(qiáng)度螺栓軋制邊自動(dòng)精密氣割或軋制邊自動(dòng)精密氣割或鋸割邊鋸割邊1.5d1.5d0 0剪切邊或手工氣割邊剪切邊或手工氣割邊垂直內(nèi)垂直內(nèi)力方向力方向2d2d0 04d4d0 0或或8t8t順內(nèi)力方向順內(nèi)力方向中心中心至構(gòu)至構(gòu)件邊件邊緣距緣距離離沿對(duì)角線方向沿對(duì)角線方向16d16d0 0或或24t24t拉力拉力12d12d0 0或或18t18t壓力壓力順內(nèi)力方向順內(nèi)力方向16d16d0 0或或24t24t垂直內(nèi)力方向垂直內(nèi)力方向中中間間排排3d3d0 08d8d0 0或或12t12t外排（垂直內(nèi)力方向或順內(nèi)

8、力方向）外排（垂直內(nèi)力方向或順內(nèi)力方向）中心中心間距間距最小容許最小容許距離距離最大容許距離最大容許距離（取兩者中的小值）（取兩者中的小值）位置和方向位置和方向名稱名稱注注：(1)(1)d d0 0 為螺栓孔或鉚釘孔直徑，為螺栓孔或鉚釘孔直徑，t t為外層較薄板件的厚度；為外層較薄板件的厚度； (2)(2)鋼板邊緣與剛性構(gòu)件鋼板邊緣與剛性構(gòu)件( (如角鋼、槽鋼等如角鋼、槽鋼等) )相連的螺栓或鉚釘?shù)淖畲箝g距，可按中間排的數(shù)值采用。相連的螺栓或鉚釘?shù)淖畲箝g距，可按中間排的數(shù)值采用。三、三、 螺栓連接的構(gòu)造要求螺栓連接的構(gòu)造要求 螺栓連接除了滿足上述螺栓排列的容許距離外，根螺栓連接除了滿足上述螺栓

9、排列的容許距離外，根據(jù)不同情況尚應(yīng)滿足下列構(gòu)造要求：據(jù)不同情況尚應(yīng)滿足下列構(gòu)造要求： （1 1）為了證連接的可靠性，每個(gè)桿件的節(jié)點(diǎn)或拼接接頭）為了證連接的可靠性，每個(gè)桿件的節(jié)點(diǎn)或拼接接頭一端，永久螺栓不宜少于兩個(gè)，但組合構(gòu)件的綴條除外。一端，永久螺栓不宜少于兩個(gè)，但組合構(gòu)件的綴條除外。 （2 2）直接承受動(dòng)荷載的普通螺栓連接應(yīng)采用雙螺帽，或）直接承受動(dòng)荷載的普通螺栓連接應(yīng)采用雙螺帽，或其他措施以防螺帽松動(dòng)。其他措施以防螺帽松動(dòng)。 （3 3）C級(jí)螺栓宜用于沿桿軸方向的受拉連接，可用于抗剪級(jí)螺栓宜用于沿桿軸方向的受拉連接，可用于抗剪連接情況有：承受靜載或間接動(dòng)載的次要連接；承受靜載的連接情況有：承

10、受靜載或間接動(dòng)載的次要連接；承受靜載的可拆卸結(jié)構(gòu)連接；臨時(shí)固定構(gòu)件的安裝連接?？刹鹦督Y(jié)構(gòu)連接；臨時(shí)固定構(gòu)件的安裝連接。 （4 4）型鋼構(gòu)件拼接采用高強(qiáng)螺栓連接時(shí)，為保證接觸面緊）型鋼構(gòu)件拼接采用高強(qiáng)螺栓連接時(shí)，為保證接觸面緊密，應(yīng)采用鋼板而不能采用型鋼作為拼接件。密，應(yīng)采用鋼板而不能采用型鋼作為拼接件。四、普通螺栓的抗剪連接計(jì)算四、普通螺栓的抗剪連接計(jì)算 1 1、抗剪連接工作性能、抗剪連接工作性能工作性能工作性能 對(duì)圖示螺栓連接做抗剪試驗(yàn)對(duì)圖示螺栓連接做抗剪試驗(yàn), ,即可得到板件上即可得到板件上a、b兩點(diǎn)相對(duì)位移兩點(diǎn)相對(duì)位移和作用力和作用力N的關(guān)系曲線，由此曲線可的關(guān)系曲線，由此曲線可看出，抗

11、剪螺栓受力經(jīng)歷了四個(gè)階段。看出，抗剪螺栓受力經(jīng)歷了四個(gè)階段。NN/2N/2ba012341234N普通螺栓普通螺栓高強(qiáng)度螺栓高強(qiáng)度螺栓 摩擦傳力的彈性階段摩擦傳力的彈性階段( (0-1段段) ) 直線段直線段連接處于彈性工作階段；由于對(duì)普通螺栓板件連接處于彈性工作階段；由于對(duì)普通螺栓板件間摩擦力較小，故此該階段很短，可略去不計(jì)。間摩擦力較小，故此該階段很短，可略去不計(jì)。 滑移階段滑移階段( (1-2段段) ) 水平段水平段摩擦力被克服后，板件間突然產(chǎn)生相對(duì)滑移，摩擦力被克服后，板件間突然產(chǎn)生相對(duì)滑移，最大滑移量為栓桿和孔壁之間的間隙。最大滑移量為栓桿和孔壁之間的間隙。 栓桿直接傳力的彈性階段栓

12、桿直接傳力的彈性階段( (2-3段段) ) 曲線上升曲線上升段段該階段主要靠栓桿與孔壁接觸傳力。栓該階段主要靠栓桿與孔壁接觸傳力。栓桿受剪力、拉力、彎矩作用，孔壁則受到擠壓。由于連接材桿受剪力、拉力、彎矩作用，孔壁則受到擠壓。由于連接材料的彈性以及栓桿拉力增加所導(dǎo)致的板件間摩擦力的增大，料的彈性以及栓桿拉力增加所導(dǎo)致的板件間摩擦力的增大，N-關(guān)系以曲線狀態(tài)上升。關(guān)系以曲線狀態(tài)上升。 彈塑性階段彈塑性階段( (3-4段段) ) 荷載繼續(xù)增加，剪切變形迅速加大，直到連接最荷載繼續(xù)增加，剪切變形迅速加大，直到連接最后破壞。曲線的最高點(diǎn)后破壞。曲線的最高點(diǎn)“4”所對(duì)應(yīng)的荷載即為普通螺所對(duì)應(yīng)的荷載即為普

13、通螺栓栓抗剪連接的極限荷載?？辜暨B接的極限荷載。2 2、抗剪連接的破壞形式、抗剪連接的破壞形式 栓桿被剪壞栓桿被剪壞 破壞條件：栓桿直徑較小而板件較厚時(shí)破壞條件：栓桿直徑較小而板件較厚時(shí)N NN N較薄的連接板被擠壓破壞較薄的連接板被擠壓破壞 破壞條件：栓桿直徑較大而板件較薄時(shí)破壞條件：栓桿直徑較大而板件較薄時(shí) NN板件被拉（壓）斷板件被拉（壓）斷 破壞條件：截面削弱過多時(shí)破壞條件：截面削弱過多時(shí)NN 由于拴桿和扳件的擠壓由于拴桿和扳件的擠壓是相對(duì)的，故也常把這種破是相對(duì)的，故也常把這種破壞叫做螺栓承壓破壞。壞叫做螺栓承壓破壞。板件端部被剪壞板件端部被剪壞 破壞條件：端矩破壞條件：端矩a過小時(shí)

14、過小時(shí) 構(gòu)造保證措施：端矩不應(yīng)構(gòu)造保證措施：端矩不應(yīng)小于小于2d0aNN 栓桿彎曲破壞栓桿彎曲破壞 破壞條件：螺栓桿過長(zhǎng)時(shí)破壞條件：螺栓桿過長(zhǎng)時(shí) 構(gòu)造保證措施：栓桿長(zhǎng)度不應(yīng)大于構(gòu)造保證措施：栓桿長(zhǎng)度不應(yīng)大于5d5d 前三種破壞形式通過計(jì)算解決，后兩種則通過構(gòu)造要求保前三種破壞形式通過計(jì)算解決，后兩種則通過構(gòu)造要求保證。第種破壞屬于構(gòu)件強(qiáng)度破壞，因此，抗剪螺栓連接的證。第種破壞屬于構(gòu)件強(qiáng)度破壞，因此，抗剪螺栓連接的計(jì)算只考慮和兩種形式破壞。計(jì)算只考慮和兩種形式破壞。N/2NN/23.單個(gè)普通螺栓的抗剪承載力計(jì)算單個(gè)普通螺栓的抗剪承載力計(jì)算 由破壞形式知抗剪螺栓的承載力取決于螺栓桿受剪和由破壞形式

15、知抗剪螺栓的承載力取決于螺栓桿受剪和孔壁承壓孔壁承壓（即螺栓（即螺栓承壓承壓）兩種情況。）兩種情況。 （1 1）假定螺栓受剪面上的剪應(yīng)力均勻分布，一個(gè)螺栓）假定螺栓受剪面上的剪應(yīng)力均勻分布，一個(gè)螺栓的受剪承載力設(shè)計(jì)值為：的受剪承載力設(shè)計(jì)值為：式中式中： nv 受剪面數(shù)目，單剪受剪面數(shù)目，單剪=1；雙剪；雙剪=2。 d 螺栓桿公稱直徑；螺栓桿公稱直徑； fvb 螺栓的抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值螺栓的抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，見附錄見附錄1中的附表中的附表1.3bv2vbv4fdnNNN/2N/22 vn雙雙剪剪：t2t1t3NN1 vn單單剪剪：t2t1d d單個(gè)螺栓的承壓承載力設(shè)計(jì)值為：?jiǎn)蝹€(gè)螺栓的承壓承載力設(shè)計(jì)值為

16、：bbccNdtf式中式中 t同一受力方向的承壓構(gòu)件的較小總厚度；同一受力方向的承壓構(gòu)件的較小總厚度； 承壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，見附錄承壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，見附錄1中的附表中的附表1.3。 對(duì)雙剪：取對(duì)雙剪：取t1與與t2+t3中較小者中較小者 對(duì)單剪：取對(duì)單剪：取t1與與t2中較小者中較小者bcfminminbbbvcNNN，一個(gè)普通螺栓的抗剪承載力設(shè)計(jì)值：一個(gè)普通螺栓的抗剪承載力設(shè)計(jì)值：4.普通螺栓群的抗剪承載力計(jì)算普通螺栓群的抗剪承載力計(jì)算 (1)普通螺栓群軸心受剪普通螺栓群軸心受剪 試驗(yàn)證明試驗(yàn)證明, ,栓群在軸心受剪時(shí)，長(zhǎng)度方向上各螺栓的栓群在軸心受剪時(shí)，長(zhǎng)度方向上各螺栓的受力并不均勻，而是兩端大

17、受力并不均勻，而是兩端大, ,中間小。中間小。 l l1 1N NN/2N/2N/2N/2平均值平均值圖圖3.7.2 當(dāng)當(dāng)l115d0(d0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，內(nèi)力發(fā)生重分布，各螺栓受力趨于相同，故設(shè)計(jì)時(shí)假定內(nèi)力發(fā)生重分布，各螺栓受力趨于相同，故設(shè)計(jì)時(shí)假定N N 由各螺栓平均分擔(dān)。由各螺栓平均分擔(dān)。 即連接所需螺栓數(shù)為：即連接所需螺栓數(shù)為： 當(dāng)當(dāng)l115d0(d0為孔徑為孔徑) )時(shí)，連接進(jìn)入彈塑性工作狀態(tài)時(shí)，連接進(jìn)入彈塑性工作狀態(tài)后，即使內(nèi)力發(fā)生重分布后，即使內(nèi)力發(fā)生重分布, ,各螺栓受力也難以均勻，而是各螺栓受力也難以均勻，而是端部

18、螺栓首先達(dá)到極限強(qiáng)度而破壞，然后依次向里破壞。端部螺栓首先達(dá)到極限強(qiáng)度而破壞，然后依次向里破壞。由試驗(yàn)可得連接的抗剪強(qiáng)度折減系數(shù)由試驗(yàn)可得連接的抗剪強(qiáng)度折減系數(shù)與與l1/d0的關(guān)系曲線，的關(guān)系曲線，我國(guó)規(guī)范規(guī)定：我國(guó)規(guī)范規(guī)定：bVNNnmin因此，對(duì)普通螺栓的長(zhǎng)列連接，所需抗剪栓數(shù)為：因此，對(duì)普通螺栓的長(zhǎng)列連接，所需抗剪栓數(shù)為：當(dāng)當(dāng) 時(shí)，時(shí)， 1010015601.1150ldldd10600.7ld當(dāng)當(dāng) 時(shí)，時(shí)， 以上折減系數(shù)同樣適用于高強(qiáng)度螺栓或鉚釘?shù)拈L(zhǎng)列連接。以上折減系數(shù)同樣適用于高強(qiáng)度螺栓或鉚釘?shù)拈L(zhǎng)列連接。bVNNnminF作用下每個(gè)螺栓平均受力，則作用下每個(gè)螺栓平均受力，則 1FFN

19、n (2)普通螺栓群偏心受剪普通螺栓群偏心受剪 eF=F+TOr1x1y1y2N1TxN1TyN1TNt21F作用作用扭矩扭矩T作用作用 栓群在扭矩栓群在扭矩T=Fe作用下，每個(gè)螺栓均受剪，按彈性作用下，每個(gè)螺栓均受剪，按彈性設(shè)計(jì)法計(jì)算的基本假設(shè)如下：設(shè)計(jì)法計(jì)算的基本假設(shè)如下： 連接件絕對(duì)剛性連接件絕對(duì)剛性, , 螺栓彈性；螺栓彈性； 連接板件繞栓群形心轉(zhuǎn)動(dòng)，各螺栓所受剪力大小連接板件繞栓群形心轉(zhuǎn)動(dòng)，各螺栓所受剪力大小與該螺栓至形心距離與該螺栓至形心距離ri成正比，方向則與它和形心的連線成正比，方向則與它和形心的連線垂直。垂直?！? 1”號(hào)螺栓距形心最遠(yuǎn)，因此，其所受剪力最大。號(hào)螺栓距形心最遠(yuǎn)

20、，因此，其所受剪力最大。計(jì)算公式推導(dǎo)如下：計(jì)算公式推導(dǎo)如下： 設(shè)各螺栓至螺栓群形心設(shè)各螺栓至螺栓群形心O的距離為的距離為r1 、r2 、r3 ，rn，各螺栓承受的分力分別為各螺栓承受的分力分別為N1T、 N2T、N3T ， NnT，根據(jù)，根據(jù)平衡條件得：平衡條件得： 栓釘受力大小與其到形心的距離成正比，則： 故得螺栓i因力矩T而產(chǎn)生的剪力為： 在扭矩T作用下的剪力在x、y軸方向的分量：nTnTTrNrNrNT 2211nTnTTrNrNrN 22112222222111)()()()(iiTinnTnTTrrNrrNrrNrrNT 222iiiiiTiyxTrrTrN22iiiiiTiTixy

21、xTyryNN22iiiiiTiTiyyxTxrxNN受力最大螺栓受力最大螺栓“1”所受的合力為所受的合力為: :如果如果y13x1，則可假定，則可假定xi=0 ， 由此得由此得N1Ty=0，11Tx2iTyNy則計(jì)算式為：則計(jì)算式為：bmin22211NnFyTyNibVTyFTxNNNNNmin211211 五、普通螺栓的抗拉連接計(jì)算五、普通螺栓的抗拉連接計(jì)算 1.單個(gè)普通螺栓的抗拉承載力單個(gè)普通螺栓的抗拉承載力 受拉螺栓的撬力 連接剛度對(duì)受拉螺栓的影響普通螺栓抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值只取為普通螺栓抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值只取為螺栓鋼材抗拉強(qiáng)度設(shè)螺栓鋼材抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的計(jì)值的0.8倍倍.單個(gè)抗拉螺栓的承載力設(shè)

22、計(jì)值為單個(gè)抗拉螺栓的承載力設(shè)計(jì)值為:式中式中 de、Ae螺栓的有效直徑和有效截面面積，螺栓的有效直徑和有效截面面積，要考慮螺紋的要考慮螺紋的 影響，見附錄影響，見附錄8中的附表中的附表8.1； 螺栓抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值螺栓抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。btebtebtfdfAN42btf 2.普通螺栓群軸心受拉計(jì)算普通螺栓群軸心受拉計(jì)算 當(dāng)外力通過螺栓群形心時(shí)當(dāng)外力通過螺栓群形心時(shí), ,一般假定每個(gè)螺栓均勻一般假定每個(gè)螺栓均勻受力，因此，連接所需的螺栓數(shù)為：受力，因此，連接所需的螺栓數(shù)為：式中：式中：btNNn Ntb為一個(gè)螺栓的抗拉承載力設(shè)計(jì)值為一個(gè)螺栓的抗拉承載力設(shè)計(jì)值 在彎矩在彎矩M作用下，被連接件有順彎作

23、用下，被連接件有順彎矩矩M作用方向旋轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，因此螺栓作用方向旋轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，因此螺栓受拉。受拉。N 螺栓群偏心受拉相當(dāng)于連接承受軸心拉力螺栓群偏心受拉相當(dāng)于連接承受軸心拉力N和彎矩和彎矩MNe的聯(lián)合作用。技彈性設(shè)計(jì)法，根據(jù)偏心距的大小的聯(lián)合作用。技彈性設(shè)計(jì)法，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兩種情況?？赡艹霈F(xiàn)小偏心受拉和大偏心受拉兩種情況。V V由承托承擔(dān)由承托承擔(dān)大偏心受拉大偏心受拉y y1 1y y2 2y y3 3N NN N1 1N N2 2N N3 3O O中和軸中和軸受壓區(qū)受壓區(qū)e e小偏心受拉小偏心受拉V VM MN N刨平頂緊刨平頂緊承托（板）承托（板）e e旋轉(zhuǎn)中

24、心旋轉(zhuǎn)中心N NmaxmaxN N2 2N N3 3N Nminmin00N Ny y2 2y y2 2y y1 1y y1 1c cO Oe e3.普通螺栓群偏心受拉（軸心力和彎矩共同作用）計(jì)算普通螺栓群偏心受拉（軸心力和彎矩共同作用）計(jì)算:剪力剪力V直接通過承托板傳遞，螺栓受軸心力和彎矩作用直接通過承托板傳遞，螺栓受軸心力和彎矩作用KyNyNyNyNnMniMiMM 221111KyNM22KyNMnMnKyNnMniMiMMyNyNyNyNM2211 ， 底排與頂排螺栓受力分別為最小和最大： ， 式中 n連接中螺栓總個(gè)數(shù)； y1“1”號(hào)即頂排螺栓到旋轉(zhuǎn)軸的距離； yn“n”號(hào)即底排螺栓到

25、旋轉(zhuǎn)軸的距離； yi“i”號(hào)螺栓到旋轉(zhuǎn)軸的距離； 當(dāng)由上式算得的Nmin0時(shí)，說明所有螺栓均受拉，構(gòu)件繞栓釘群形心軸旋轉(zhuǎn)，此時(shí)應(yīng)驗(yàn)算滿足條件： 以上是當(dāng)彎矩M較小時(shí)，小偏心情況的計(jì)算公式2122221niKyKyKyKyM2iyKM2iyMK2mininyMynNN21maxiyMynNNbtNNmax計(jì)算就會(huì)出現(xiàn)Nmin150C時(shí)，時(shí)，應(yīng)采取隔熱措施，以使連應(yīng)采取隔熱措施，以使連接所處溫度在接所處溫度在100或或150以下以下3.高強(qiáng)度螺栓抗拉連接高強(qiáng)度螺栓抗拉連接 高強(qiáng)度螺栓在承受外拉力前，螺桿中已有很高的高強(qiáng)度螺栓在承受外拉力前，螺桿中已有很高的預(yù)拉力預(yù)拉力P，板層之間則有壓力，板層之間

26、則有壓力C，而，而P與與C維持平衡，維持平衡，即即 C = P圖圖3.8.4 高強(qiáng)度螺栓受拉高強(qiáng)度螺栓受拉P Pf fC Cf fN Nt tP PC C 當(dāng)外拉力為當(dāng)外拉力為Nt時(shí)：板件有被拉開趨勢(shì)，板件間的時(shí)：板件有被拉開趨勢(shì)，板件間的壓力壓力C減小為減小為Cf，栓桿拉力，栓桿拉力P增加為增加為Pf，根據(jù)平衡關(guān)，根據(jù)平衡關(guān)系有系有: :ftfPNCffbpPPCCEAEA若螺栓和被連接板件保持彈性，板疊厚度為若螺栓和被連接板件保持彈性，板疊厚度為，則，則 螺栓桿的伸長(zhǎng)量螺栓桿的伸長(zhǎng)量= =板件壓縮恢復(fù)量板件壓縮恢復(fù)量Ab栓桿截面面積；栓桿截面面積；Ap板件擠壓面面積。板件擠壓面面積。 由以

27、上三式，可得由以上三式，可得1tfpbNPPAA 當(dāng)板件即將被拉開時(shí)：當(dāng)板件即將被拉開時(shí)： Cf=0，有，有Pf=Nt，因此：，因此： 一般板件間的擠壓面面積比栓桿截面面積大許多，一般板件間的擠壓面面積比栓桿截面面積大許多，近似取近似取AP/Ab=10，則有：，則有：1ffpbPPPAA1.1fPP 當(dāng)板件即將被拉開時(shí)，栓桿的拉力僅增加當(dāng)板件即將被拉開時(shí)，栓桿的拉力僅增加10%。另。另外，試驗(yàn)證明，當(dāng)栓桿的外加拉力大于外，試驗(yàn)證明，當(dāng)栓桿的外加拉力大于P時(shí)，卸載后螺時(shí)，卸載后螺栓桿的預(yù)拉力將減小，即發(fā)生松弛現(xiàn)象。但當(dāng)栓桿的預(yù)拉力將減小，即發(fā)生松弛現(xiàn)象。但當(dāng)Nt不大于不大于0.8P時(shí)，則無(wú)松弛現(xiàn)

28、象，這時(shí)時(shí)，則無(wú)松弛現(xiàn)象，這時(shí)Pf=1.07P，可認(rèn)為螺桿的，可認(rèn)為螺桿的預(yù)拉力不變，且連接板件間有一定的擠壓力保持緊密接預(yù)拉力不變，且連接板件間有一定的擠壓力保持緊密接觸，所以現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定：觸，所以現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定： 在桿軸方向受力的高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接中，單個(gè)高強(qiáng)度在桿軸方向受力的高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接中，單個(gè)高強(qiáng)度螺栓抗拉承載力設(shè)計(jì)值取為：螺栓抗拉承載力設(shè)計(jì)值取為：0.8btNP 承壓型高強(qiáng)度螺栓的單栓抗拉承載力，因其破壞準(zhǔn)承壓型高強(qiáng)度螺栓的單栓抗拉承載力，因其破壞準(zhǔn)則為螺栓桿被拉斷，故計(jì)算方法與普通螺栓相同，即：則為螺栓桿被拉斷，故計(jì)算方法與普通螺栓相同，即：24bbbetettdNA ff

29、式中：式中：Ae螺栓桿的有效截面面積；螺栓桿的有效截面面積； de 螺栓桿的有效直徑；螺栓桿的有效直徑； ftb高強(qiáng)度螺栓的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。高強(qiáng)度螺栓的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。4.摩擦型高強(qiáng)度螺栓同時(shí)承受剪力和外拉力的連接摩擦型高強(qiáng)度螺栓同時(shí)承受剪力和外拉力的連接 當(dāng)螺栓所受外拉力當(dāng)螺栓所受外拉力Nt0.8P時(shí)，雖然螺桿中的預(yù)拉力時(shí)，雖然螺桿中的預(yù)拉力P P基本基本不變，但板間壓力將減小到不變，但板間壓力將減小到p-Ntp-Nt。試驗(yàn)研究表明，這時(shí)接觸面。試驗(yàn)研究表明，這時(shí)接觸面的抗滑移系數(shù)的抗滑移系數(shù)也有所降低，而且也有所降低，而且值隨值隨Nt從的增大面減小。從的增大面減小?，F(xiàn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范考慮了

30、摩擦力與拉力的相互不利影響，故現(xiàn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范考慮了摩擦力與拉力的相互不利影響，故一個(gè)摩擦型連接高強(qiáng)度螺栓有拉力作用時(shí)，其承載能力應(yīng)按下一個(gè)摩擦型連接高強(qiáng)度螺栓有拉力作用時(shí)，其承載能力應(yīng)按下式計(jì)算式計(jì)算vtbbvt1NNNNNv,Nt某個(gè)摩擦型高強(qiáng)度螺栓所承受的剪力和拉力；某個(gè)摩擦型高強(qiáng)度螺栓所承受的剪力和拉力； 一個(gè)摩擦型高強(qiáng)度螺栓的受剪、受拉承載力設(shè)計(jì)值。一個(gè)摩擦型高強(qiáng)度螺栓的受剪、受拉承載力設(shè)計(jì)值。bVNtVNbvf0.9NnPvtbbvt1NNNN0.8btNP5.承壓型高強(qiáng)度螺栓同時(shí)承受剪力和外拉力的連接承壓型高強(qiáng)度螺栓同時(shí)承受剪力和外拉力的連接22vtbbvt1NNNN 對(duì)于高強(qiáng)

31、度螺栓承壓型連接在剪力和拉力共同作用下對(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，即為防止栓桿剪拉破壞，要求計(jì)算方法與普通螺栓相同，即為防止栓桿剪拉破壞，要求將將代入代入)25. 1(9 . 0tfbVNPnN可得到可得到常用的習(xí)慣表達(dá)方式：常用的習(xí)慣表達(dá)方式：的意義變化為一個(gè)摩擦型連接高強(qiáng)度螺栓有拉力作用時(shí)的抗的意義變化為一個(gè)摩擦型連接高強(qiáng)度螺栓有拉力作用時(shí)的抗剪承載力設(shè)計(jì)值。剪承載力設(shè)計(jì)值。bVNbcv1.2NN 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：由于在剪應(yīng)力單獨(dú)作用下，高強(qiáng)度螺栓對(duì)板層間產(chǎn)生強(qiáng)大壓緊由于在剪應(yīng)力單獨(dú)作用下，高強(qiáng)度螺栓

32、對(duì)板層間產(chǎn)生強(qiáng)大壓緊力。當(dāng)板層問的摩擦力被克服力。當(dāng)板層問的摩擦力被克服，螺桿與孔壁接觸時(shí)，板件孔前螺桿與孔壁接觸時(shí)，板件孔前區(qū)形成三向應(yīng)力場(chǎng)，因而承壓型連接高強(qiáng)度螺栓的承壓強(qiáng)度比區(qū)形成三向應(yīng)力場(chǎng)，因而承壓型連接高強(qiáng)度螺栓的承壓強(qiáng)度比普通螺栓高得多，兩者相差約普通螺栓高得多，兩者相差約50%。當(dāng)承壓型連接高強(qiáng)度螺栓受有桿軸拉力時(shí)，板層間的壓緊力隨當(dāng)承壓型連接高強(qiáng)度螺栓受有桿軸拉力時(shí)，板層間的壓緊力隨外拉力的增加而減小，因而其承壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值也隨之降低。為外拉力的增加而減小，因而其承壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值也隨之降低。為了計(jì)算簡(jiǎn)便，我國(guó)現(xiàn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，只要有外拉力存了計(jì)算簡(jiǎn)便，我國(guó)現(xiàn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)

33、定，只要有外拉力存在，就將承壓強(qiáng)度除以在，就將承壓強(qiáng)度除以1.2予以降低，而未考慮承壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值予以降低，而未考慮承壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值變化幅度隨外拉力大小而變化這一因素。變化幅度隨外拉力大小而變化這一因素。兼受剪拉兼受剪拉受拉受拉取二者較小取二者較小值，長(zhǎng)列螺值，長(zhǎng)列螺栓折減栓折減受剪受剪普通螺栓普通螺栓備注備注計(jì)算公式計(jì)算公式受力狀態(tài)受力狀態(tài)螺栓種類螺栓種類24bbvvvdNnfbbccNdtf24bbettdNf221vttvbbNNNNbvcNN單個(gè)螺栓承載力設(shè)計(jì)值匯總表（一）單個(gè)螺栓承載力設(shè)計(jì)值匯總表（一）兼受剪拉兼受剪拉受拉受拉長(zhǎng)列螺栓折長(zhǎng)列螺栓折減減受剪受剪摩擦型高摩擦型高強(qiáng)度螺栓強(qiáng)度螺

34、栓備注備注計(jì)算公式計(jì)算公式受力狀態(tài)受力狀態(tài)螺栓種類螺栓種類0.9bvNnfP0.8btNP1NNNNvttvbb0.8tNP0.91.25)bvtNnfPN（或單個(gè)螺栓承載力設(shè)計(jì)值匯總表（二）單個(gè)螺栓承載力設(shè)計(jì)值匯總表（二）兼受剪拉兼受剪拉受拉受拉取二者較小值，當(dāng)取二者較小值，當(dāng)剪切面在螺紋處時(shí)剪切面在螺紋處時(shí)受剪受剪承壓型高承壓型高強(qiáng)度螺栓強(qiáng)度螺栓備注備注計(jì)算公式計(jì)算公式受力狀態(tài)受力狀態(tài)螺栓種類螺栓種類24bbvvvdNnfbbccNdtf24bbettdNf221vttvbbNNNN/1.2bvcNN24bbevvvdNnf單個(gè)螺栓承載力設(shè)計(jì)值匯總表（三）單個(gè)螺栓承載力設(shè)計(jì)值匯總表（三）四

35、、高強(qiáng)度螺栓連接基本計(jì)算公式應(yīng)用四、高強(qiáng)度螺栓連接基本計(jì)算公式應(yīng)用 1 1、高強(qiáng)度螺栓群受軸心力作用抗剪計(jì)算、高強(qiáng)度螺栓群受軸心力作用抗剪計(jì)算假定各螺栓受力均勻，故所需螺栓數(shù)：假定各螺栓受力均勻，故所需螺栓數(shù)：（1 1）對(duì)于摩擦型連接：）對(duì)于摩擦型連接：bvNNn（2 2）對(duì)于承壓型連接：）對(duì)于承壓型連接：bNNnmin 24bbvvvdNnfbbccNdtf24bbevvvdNnf或或PnNfbV9 . 0bcbVbVNNN,minmin2 2、高強(qiáng)度螺栓群受扭矩或扭矩、剪力共同作用的抗剪計(jì)算、高強(qiáng)度螺栓群受扭矩或扭矩、剪力共同作用的抗剪計(jì)算計(jì)算方法與普通螺栓相同，計(jì)算方法與普通螺栓相同，但

36、應(yīng)采用高強(qiáng)度螺栓承載力設(shè)計(jì)但應(yīng)采用高強(qiáng)度螺栓承載力設(shè)計(jì)值進(jìn)行計(jì)算值進(jìn)行計(jì)算。 剪力剪力F作用下每個(gè)螺栓受力：作用下每個(gè)螺栓受力：1FFNn（ ）eF=F+TOr1x1y1y2N1TxN1TyN1TNt21F作用作用扭矩扭矩T作用作用圖圖3.8.5扭矩扭矩T作用下：作用下：由此可得螺栓由此可得螺栓1的強(qiáng)度驗(yàn)算公式為的強(qiáng)度驗(yàn)算公式為: :摩擦型連接摩擦型連接: :承壓型連接承壓型連接: :22iiiiiTiTixyxTyryNN22iiiiiTiTiyyxTxrxNNbVTyFTxNNNN21121bVTyFTxNNNNmin211213 3、高強(qiáng)度螺栓群受軸心力作用抗拉計(jì)算、高強(qiáng)度螺栓群受軸心力

37、作用抗拉計(jì)算假定各螺栓受力均勻，故所需螺栓數(shù)：假定各螺栓受力均勻，故所需螺栓數(shù)：（1 1）對(duì)于摩擦型連接：）對(duì)于摩擦型連接：（2 2）對(duì)于承壓型連接：）對(duì)于承壓型連接：btNNn PN8 . 0btbt2ebtfdN44 4、高強(qiáng)度螺栓群偏心拉力作用抗拉計(jì)算、高強(qiáng)度螺栓群偏心拉力作用抗拉計(jì)算 偏心力作用下的高強(qiáng)度螺栓連接，螺栓最大拉力不應(yīng)大偏心力作用下的高強(qiáng)度螺栓連接，螺栓最大拉力不應(yīng)大于于0.8P，以保證板件緊密貼合，端板不會(huì)被拉開，所以摩擦，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型和承壓型均可按普通螺栓小偏心受拉計(jì)算，即中和軸位于按普通螺栓小偏心受拉計(jì)算，即中和軸位于螺

38、栓群形心螺栓群形心O處，則處，則NMVNOO刨平頂緊刨平頂緊承托（板）承托（板）NNmaxN2N3Oy1Nminy1cy2y2biNyMynNNt21max摩擦型高強(qiáng)度螺栓群承受拉力、彎矩和剪力的共同作用摩擦型高強(qiáng)度螺栓群承受拉力、彎矩和剪力的共同作用 時(shí)時(shí),由由于彎矩于彎矩M存在，不同位置的螺栓所受的拉力大小不同。如此各存在，不同位置的螺栓所受的拉力大小不同。如此各螺栓的抗剪承載力設(shè)計(jì)值不同，所受拉力大的承載力小，反之螺栓的抗剪承載力設(shè)計(jì)值不同，所受拉力大的承載力小，反之亦然。亦然。 即可按下式計(jì)算即可按下式計(jì)算:5 5、摩擦型高強(qiáng)度螺栓群承受拉力、彎矩、剪力共同作用、摩擦型高強(qiáng)度螺栓群承受拉力、彎矩、剪力共同作用=由由N+由由MNMV)25. 1(9 . 01i tnifNPnV（1 1）對(duì)于摩擦型連接：）對(duì)于摩擦型連接： 在在M和和N共同作用下，最外（下）排共同作用下，最外（下）排“1”號(hào)螺栓所號(hào)螺栓所受拉力最大為（中和軸位于螺栓群形心受拉力最大