第三章 鋼結構的連接-普通螺栓設計

1、一、概述一、概述第六節(jié)第六節(jié) 螺栓連接螺栓連接 P61二、普通螺栓連接的構造和計算二、普通螺栓連接的構造和計算三、高強螺栓連接的構造和計算三、高強螺栓連接的構造和計算第第 2 頁頁普通螺栓普通螺栓C級級B級、級、A級級（粗制）（粗制）（精制）（精制）II類孔類孔孔徑大于桿徑孔徑大于桿徑1.53mmd121620（22）24（27）30d013.517.522（24）26（30）33C級螺栓孔徑級螺栓孔徑I類孔類孔1、螺栓的種類、螺栓的種類一、概述一、概述第第 3 頁頁2、受力分類、受力分類按螺栓受力可以分為：按螺栓受力可以分為：受剪受剪、受拉受拉及及剪拉剪拉共同作用共同作用受剪受剪受拉受拉剪拉

2、剪拉第第 4 頁頁剪拉剪拉+承托承托第第 5 頁頁1 1、螺栓的規(guī)格螺栓的規(guī)格用用M和公稱直徑（和公稱直徑（mm）表示，例如：）表示，例如：M16、M202、螺栓的排列、螺栓的排列螺栓的各距應滿足規(guī)定的要求（螺栓的各距應滿足規(guī)定的要求（P63-圖圖3-34）二、普通螺栓連接的構造和計算二、普通螺栓連接的構造和計算 P62（一）螺栓連接的構造（一）螺栓連接的構造第第 6 頁頁 螺栓或鉚釘?shù)淖畲蟆⒆钚∪菰S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度螺栓高強度螺栓軋制邊自動精密氣割或鋸軋制邊自動精密氣割或鋸割邊割邊1.5d1.5d0 0剪切邊或手工氣割邊

3、剪切邊或手工氣割邊垂直垂直內力內力方向方向2d2d0 04d4d0 0或或8t8t順內力方向順內力方向中心中心至構至構件邊件邊緣距緣距離離沿對角線方向沿對角線方向16d16d0 0或或24t24t拉力拉力12d12d0 0或或18t18t壓力壓力順內力方向順內力方向16d16d0 0或或24t24t垂直內力方向垂直內力方向中中間間排排3d3d0 08d8d0 0或或12t12t外排（垂直內力方向或順內力方向）外排（垂直內力方向或順內力方向）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

4、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)鋼板邊緣與剛性構件鋼板邊緣與剛性構件( (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。第第 7 頁頁1、 抗抗剪剪連接連接2、抗、抗拉拉連接連接3、剪力和拉力的剪力和拉力的聯(lián)合聯(lián)合作用作用軸心力軸心力扭矩扭矩軸心力軸心力彎矩彎矩偏拉偏拉(二二) 普通螺栓連接的強度計算普通螺栓連接的強度計算 P63第第 8 頁頁1、普通螺栓的抗、普通螺栓的抗剪剪連接連接摩擦力摩擦力 栓桿剪切栓桿剪切孔壁承壓孔壁承

5、壓(二二) 普通螺栓連接的強度計算普通螺栓連接的強度計算 P63第第 9 頁頁栓桿被剪斷栓桿被剪斷 栓桿抗剪栓桿抗剪強度強度驗算驗算1、普通螺栓的抗、普通螺栓的抗剪剪連接連接（1）五種破壞形式：）五種破壞形式：第第 10 頁頁鋼板擠壓破壞鋼板擠壓破壞 孔壁抗壓孔壁抗壓強度強度驗算驗算 （以栓桿承壓強度代替以栓桿承壓強度代替）鋼板在栓孔處被拉斷鋼板在栓孔處被拉斷 鋼板凈截面鋼板凈截面強度強度驗算驗算第第 11 頁頁鋼板端部沖剪破壞鋼板端部沖剪破壞 端距端距e2d2d0 0栓桿被拉彎栓桿被拉彎 5tdt同一受力方向板厚總和同一受力方向板厚總和t1t2t3e第第 12 頁頁鋼板端部沖剪破壞鋼板端部沖

6、剪破壞 端距端距e2d2d0 0栓桿被拉彎栓桿被拉彎 5td鋼板擠壓破壞鋼板擠壓破壞 孔壁孔壁抗壓強度抗壓強度驗算驗算 （以栓桿承壓強度代替以栓桿承壓強度代替）鋼板在栓孔處鋼板在栓孔處被拉斷被拉斷鋼板鋼板凈截面強度凈截面強度驗算驗算栓桿被剪斷栓桿被剪斷栓桿栓桿抗剪強度抗剪強度驗算驗算（1）五種破壞形式：）五種破壞形式：第第 13 頁頁1、普通螺栓的抗剪連接、普通螺栓的抗剪連接 SR（2）單個受剪螺栓的）單個受剪螺栓的承載力（承載力（R R ）計算計算wtfwcfwvfwff0112()nGGkQQ kQiciQikyiRkSSSf 0(GGkS+1Q1Q kS+Qi2nici)QikSRkyf

7、內內 力力截面幾何參數(shù)截面幾何參數(shù)kf第第 14 頁頁2bbvv4vdNnf（2）單個受剪螺栓的）單個受剪螺栓的承載力（承載力（R R ）計算計算栓桿剪切抗力：栓桿剪切抗力：kf假定：栓桿剪切面上的剪假定：栓桿剪切面上的剪應力均布應力均布承載力承載力抗剪抗剪承壓承壓bvNAbvf1vn 2vn 4vn 第第 15 頁頁bbcccANf孔壁承壓抗力：孔壁承壓抗力：假定：承壓面（螺栓直徑的投影面）上假定：承壓面（螺栓直徑的投影面）上的的壓應力均布壓應力均布承載力承載力抗剪抗剪承壓承壓bccNAbcf第第 16 頁頁bbcccANf孔壁承壓：孔壁承壓：假定：承壓面（螺栓直徑的投影面）上假定：承壓面（

8、螺栓直徑的投影面）上的的壓應力均布壓應力均布dt1t2t31bbc1c()10NfkdNt2bbc2c()20NfkdNt3bbc3c()15NfkdNt10kN15kN20kNbcdt fbcdt f同一受力方向板厚總和的較小值同一受力方向板厚總和的較小值第第 17 頁頁bV2VbV4fdnNbCbCftdNbbbVv,minVCmin;NNNN1、普通螺栓的抗剪連接、普通螺栓的抗剪連接 SR螺栓抗剪：螺栓抗剪：孔壁承壓：孔壁承壓：最大承載力：最大承載力：（2）單個受剪螺栓的）單個受剪螺栓的承載力（承載力（R R ）計算計算kf第第 18 頁頁101.10.7150dl受剪螺栓群的受剪螺栓群

9、的抗力折減抗力折減問題問題受力特性：沿受力方向，受力分配不均，兩端大中間小。受力特性：沿受力方向，受力分配不均，兩端大中間小。當當l115d0時：時：,minbvNl1第第 19 頁頁（3）普通螺栓群抗）普通螺栓群抗剪剪連接計算（連接計算（SR）抗抗剪剪連接連接軸心力軸心力扭矩扭矩扭矩扭矩+軸心力軸心力第第 20 頁頁nNfA軸心受剪（軸心受剪（5種破壞種破壞）假定：軸心力假定：軸心力N由每個螺栓由每個螺栓平均分擔平均分擔b,minvNNn連接板凈截面強度：連接板凈截面強度：+NNl1bbbv,minvvmin,NNN（3）普通螺栓群抗）普通螺栓群抗剪剪連接計算（連接計算（SR）第第 21 頁

10、頁【例例3-6】P69340t1=16t2=A（蓋）（蓋） A（主）（主） 99l=?l=?10+N=750kNN=750kN?軸心受剪（軸心受剪（5種破壞種破壞）假定：軸心力假定：軸心力N由每個螺栓由每個螺栓平均分擔平均分擔b,minvNNnbV2VbV4fdnNbCbCftdN2d=2219016 4055.3n =6第第 22 頁頁【例例3-6】P69P63P61340t1=1699N=750kN?d=22=6+端矩端矩 2d0d0=22503d0中矩中矩80 501801.2d0邊矩邊矩50502120=240t5d第第 23 頁頁【例例3-6】凈截面強度驗算凈截面強度驗算340t1=

11、1699N=750kN+50805018050502120=240iiniNfA1第第 24 頁頁【例例3-6】凈截面強度驗算凈截面強度驗算NN/6iiniNfA340N=750kN+50805018050502120=2401第第 25 頁頁NN/6An1= (340-3 22) 16340N=750kN+50805018050502120=2401N1 =N1622iiniNfA【例例3-6】凈截面強度驗算凈截面強度驗算第第 26 頁頁【例例】凈截面強度驗算凈截面強度驗算360t1=866N=325kN+60480=3206044080802100=200iiniNfA12第第 27 頁頁

12、【例例】凈截面強度驗算凈截面強度驗算360N=325kN+60480=3206044080802100=200NN/81N1=?iiniNfA第第 28 頁頁【例例】凈截面強度驗算凈截面強度驗算360N=325kN+60480=3206044080802100=200NN/81N1=?N1=N2An1=822(360-2 22) 8第第 29 頁頁【例例】凈截面強度驗算凈截面強度驗算360N=325kN+60480=3206044080802100=200NN/8N2=?N2=6N/82第第 30 頁頁【例例】凈截面強度驗算凈截面強度驗算360N=325kN+60480=32060440808

13、02100=200NN/8N3=?N3=5N/83第第 31 頁頁【例例】凈截面強度驗算凈截面強度驗算（齒狀截面）（齒狀截面）360N=325kN+60480=3206044080802100=200N1=?1NN1=N1nA22(802801002322)8第第 32 頁頁扭矩扭矩單獨作用受單獨作用受剪剪螺栓群計算螺栓群計算+TxyToP56假定假定P66假定假定第第 33 頁頁扭矩扭矩單獨作用受單獨作用受剪剪螺栓群計算螺栓群計算+TP66假定假定TiNiiTiiNkTiiNiTTiiNT2ikT2iTk2TiiiTN22()iiiTxy+oTyx,minbvN第第 34 頁頁10P=60k

14、N10100150+oT=1008kN.mATNAA+oyx22()TAAiiTNxyAxTNAyTN【例例3-7】P70扭矩扭矩、軸力（剪力）軸力（剪力）共同作用共同作用130345第第 35 頁頁A典型節(jié)點典型節(jié)點扭矩扭矩單獨作用時單獨作用時的焊縫計算的焊縫計算 xyToxyToTfAnTfATfA22()1.22fwfffrAsinTTfAfAnsinApTrIpATyIyAcosTTfAfAncosApTrIpATxIxAP56假定假定第第 36 頁頁ATNAA+oyx22()TAAiiTNxyAxTNAyTN22()ATAxiiTNxyy22()ATAyiiTNxyxPyAyNyPy

15、AyP, Nn10P=60kN10100150+oT=1008kN.m130345PxAxNPxxAxP, Nn【例例3-7】P70扭矩扭矩、軸力（剪力）軸力（剪力）共同作用共同作用第第 37 頁頁ATNAA+oyxAxTNAyTNPyAyN10P=60kN10100150+oT=1008kN.m130345PxAxNAN yxPP22Ay()()TTAxAxAyNNNN,minbvN【例例3-7】P70扭矩扭矩、軸力（剪力）軸力（剪力）共同作用共同作用第第 38 頁頁2 2、普通螺栓的抗、普通螺栓的抗拉拉連接連接軸心力軸心力彎矩彎矩彎矩彎矩+軸心力軸心力承載力（承載力（R R ）kf拉拉(S

16、)(S)剪（剪（s）軸心力軸心力扭矩扭矩扭矩扭矩+ 軸心力軸心力第第 39 頁頁bbb2ttt14eeNfAd fbttNNNn（1）受力性能與承載力）受力性能與承載力螺母下的螺紋處栓螺母下的螺紋處栓桿被拉斷桿被拉斷（2）普通螺栓群）普通螺栓群軸心受拉軸心受拉假定：軸心力假定：軸心力N由每個螺栓由每個螺栓平均分擔平均分擔P252-附錄五附錄五2 2、普通螺栓的抗、普通螺栓的抗拉拉連接連接第第 40 頁頁（3）普通螺栓群）普通螺栓群單純彎矩單純彎矩受拉受拉中性軸：中性軸：MM受拉力最小的螺栓處受拉力最小的螺栓處yxiNiyiiN ik yiiN y iM2iikMyM2iMkyM第第 41 頁頁（3）普通螺栓群）普通螺栓群單純彎矩單純彎矩受拉受拉,iiNk y2iMky2iiiMyNyMiNiyi中性軸中性軸btN第第 42 頁頁2bAAtiMyNNyV=258kN【例例3-8】-P71M=37.6kN.m4 80NAyAA中性軸中性軸3202iy（02+802+1602+2402+3202）2160承托焊縫設計：承托焊縫設計：V僅考慮側焊縫受力僅考慮側焊縫受力20.71. 50183wffffhF第第 43 頁頁（4 4）普通螺栓受）普通螺栓受剪力和拉力的聯(lián)合作用剪力和拉力的聯(lián)合作用注：此類連接因無支托板，一般應考慮精制或高強度螺栓注：