鋼結構普通螺栓PPT課件

1、為什么要限制中心距？(3d0)太?。哼B接中易沿螺孔間折線或直線破壞； 不便施工太大：不緊密易銹蝕，受壓時局部失穩(wěn)。+ e1 e2 e3 e4二、排列要求 最大、最小距離限值見P392P392表12-3-3。為什么限制邊距、端距？(2d0、1.5d0、1.2d0)太?。核ㄡ斨吝叄ǘ耍╀摪逡妆蛔蛹魯唷Ｌ螅翰痪o密，易銹蝕。第1頁/共35頁三、普通螺栓的計算 1 1、單個抗剪螺栓的承載力 （1 1）五種破壞形式 螺桿被剪斷 連接件半孔壁擠壓破壞 鋼板拉（壓）斷 鋼板剪壞 螺桿彎曲破壞 圖12-5112-51e)Aa)ABb)BAc)Ad)3535a1A第2頁/共35頁（3 3）單個螺栓的承載力分螺栓

2、抗剪和螺栓承壓兩種情況：圖12-53 受軸力作用螺栓群 剪力分布圖12-54 螺栓的承壓面N/5V=Nl1實際承壓面計算承壓面實際的bc假定的bcl1l2第3頁/共35頁 tt連接件最小承壓總厚度 fcb螺栓承壓設計強度 bvvbVfdnN42（12-1412-14）bcbcf tdN（12-1512-15） 螺桿抗剪 N NV Vb b一個螺栓的抗剪設計承載力 nv 受剪面數(shù)目。單剪nv=1，雙剪nv=2 d d 螺桿直徑（公稱直徑，p523p523附表26-726-7。 常用1616、2020、2222、2424等，最常用1616、2020） fvb 螺栓抗剪設計強度，由表26-626-6

3、給出。 螺桿承壓第4頁/共35頁N/2N/2N/3N/3N/3acbde 公式說明 d) 上述承載力未計入摩擦。c ) Nvb和Ncb計算式中的受剪面數(shù)nv ，上圖中nv =4。a) 螺栓承載力是Nvb和Ncb中之最小值，Nbmin 。 b) t 取 a+b+c和d+e 之間的最小值。bvvbVfdnN42bcbcf tdN第5頁/共35頁 （1 1）基本假定 不計螺桿彎曲和受拉變形、不計板間磨擦； 所有螺栓均勻受力（考慮塑性和連接長度 l1 11515倍螺孔直徑d0 0）； 軸心力（外力）通過螺栓群中心。NN+ + + + + + + + +NNl1（2 2）目標 確定螺栓數(shù)目n n和排列。

4、2 2、螺栓群受軸心力作用第6頁/共35頁 （3 3）驗算公式 minbNNn n 所需螺栓數(shù) N N 軸心力N Nb bmin N Nv vb b和N Nc cb b中之較小值（見式（12-1412-14、1515）第7頁/共35頁NN/2連接件受力變化圖 （4 4）排列設計連接件靜截面驗算 連接件受力變化圖NN+ + + + + + + + +NNl1 驗算公式tndbAin)(0fANini第8頁/共35頁NN+ + + + + + + + +e4e46e1e2 Ni 連接件第i截面上的軸力Ani 連接件第i截面的凈截面面積 f 連接板鋼材抗拉強度設計值 b 截面毛寬 n 截面上的螺栓數(shù)

5、 d0 螺孔直徑 t 板厚 1144 螺栓錯開排列時的比較驗算第9頁/共35頁 除對1-11-1截面（綠線）驗算外，還應對4-44-4截面（粉紅）進行比較驗算。因此，使用上述（e e）式計算時，其中A Ani應取A An1 1和A An4 4中的較小值。4-44-4分紅線總長：扣除螺孔直徑后： n4粉紅線截面上的螺孔數(shù) 222144) 1(2eene04222144) 1(2dneenetdneeneAn) 1(2042221444NN+ + + + + + + + +e4e46e1e21144第10頁/共35頁 受軸向拉力作用的抗拉螺栓 驗算公式 n需要的螺栓數(shù) N總外拉力btNNn a)P

6、f剛度很大時Pf2Ntb)2NtPfPf剛度較小時QQ加勁肋a)b)第11頁/共35頁 七、七、 高強度螺栓連接的計算高強度螺栓連接的計算 特點：預拉力很大，依直徑等級不同，可達7070355kN355kN。 高強螺栓是高強螺栓和配套螺母、墊圈的合稱，強度等級10.910.9級和8.88.8級。第12頁/共35頁摩擦型連接件間的剪力完全靠摩擦力傳遞。以剪力等于摩擦力為設計極限狀態(tài)。連接件間不允許相互滑動，變形小，承載力小。工藝保證措施：噴砂，使 =0.30.55。連接板間摩擦力分類：第13頁/共35頁 承壓型連接件間允許相互滑動。傳力開始時在標準荷載作用下動連接件間無滑動，剪力由摩擦力和螺桿抗

7、剪共同傳遞。但當荷載很大時，連接件間有較大塑性變形。接近破壞時，連接件間有相對滑動，摩擦只起推遲滑移作用。剪力由螺桿傳遞，其特點與普通螺栓相同。因此，有與普通螺栓相同的極限狀態(tài)螺栓剪壞，孔壁擠壓壞，構件被拉斷。變形大，不適于受動荷載的連接。第14頁/共35頁抗拉時與普通螺栓相同，但變形小，可減少銹蝕，改善疲勞性能。螺桿剪力N第15頁/共35頁 1、確定預拉力P P數(shù)值高強度螺栓的設計預拉力值由材料強度和螺栓有效截面確定，每個高強度螺栓預拉力設計值P見表12-4。 一、高強螺栓的預拉力第16頁/共35頁高強螺栓設計予拉力P值（kN）螺栓的性能等 級螺 栓 公 稱 直 徑（mm）M16 M20 M

8、22 M24 M27 M308.87011013515520525010.9100155190225290355表12-4第17頁/共35頁2、預拉工藝扭螺帽（1 1）扭矩法 工具能顯示扭矩的扳手。 先標定扳手的扭矩值與螺桿拉力關系。根據(jù)予拉力確定出T T，施工時用T T控制。上緊螺栓按初擰和終擰二階段進行。初擰扭矩不得小于終擰扭矩的30%30%。第18頁/共35頁 先用普通扳手把連接見擰緊密，稱初擰。 以初擰位置為起點，用電動或風動扳手將螺帽扭1/22/3圈，達到終擰角度。螺栓的拉力即達到預拉力。終擰角度根據(jù)螺栓直徑，連接件厚度通過實測確定。方法簡單，但常常出現(xiàn)預拉力比設計值高。（2）轉角法

9、第19頁/共35頁 1、單個高強螺栓抗剪承載力設計值 NVb=0.9nf P （12-2212-22） NVb單個高強螺栓抗剪承載力設計值 P預拉力 抗滑移（摩擦）系數(shù)，見表12-512-5 nf傳力摩擦面數(shù) 0.90.9螺栓受力非均勻系數(shù)抗剪承載力由摩擦力確定。二、摩擦型高強螺栓的計算第20頁/共35頁連接處接觸面處理方法構 件 的 鋼 號Q235鋼Q345、Q390鋼Q420鋼噴 砂噴砂后涂無機富鋅漆噴砂后生赤繡用鋼絲刷清除浮銹或未經(jīng)處理的干凈軋制表面0.450.350.450.300.500.400.500.350.500.400.500.40摩擦面抗滑移系數(shù)值表12-5 第21頁/共3

10、5頁2、高強螺栓群的抗剪計算 分析方法和計算公式與普通螺栓同。第22頁/共35頁設，一側的螺栓數(shù)為n，平均受剪，承受外力N。每個螺栓承受的剪力為：單個螺栓承載力設計條件：所需螺栓數(shù)目： nNNvbvvNnNNbvNNn + + + + + + + + +NNl1第23頁/共35頁 高強螺栓群在扭矩作用下的計算公式與普通螺栓同。高強螺栓的直徑系列、連接中螺栓的排列及有關構造要求與普通螺栓同。PNbt8 . 0 為什么取0.8P呢？研究表明：連接件剛好被松開時的外力N=1.051.19P，Ntb=0.8P時可以保證連接件不被松馳。P預拉力 （1）一個高強螺栓的抗拉承載力設計值 規(guī)范規(guī)定：3、高強螺

11、栓承受拉力時的計算第24頁/共35頁 (4) (4) 受剪力與拉力同時作用的高強螺栓群計算 nt連接的傳力摩擦面數(shù) 摩擦面的抗滑移系數(shù)Nvb =0.9nt (P-1.25Nt) (12-25)c) 單個高強螺栓的抗剪承載力 Nv單個高強螺栓承受的外剪力 Nvb單個高強螺栓承受的外剪力b)b) 每個高強螺栓承受的外剪力小于等于抗剪強每個高強螺栓承受的外剪力小于等于抗剪強 度設計值。度設計值。 NvNvb a) a) 每個高強螺栓承受的外拉力Nt小于等于抗拉 強度設計值。 Nt0.8P第25頁/共35頁 試驗表明：抗滑移系數(shù)隨板件擠壓力的減小而降低。施加外力Nt前，板件間擠壓力為預拉力P P，抗滑

12、移系數(shù)為 。加上外拉力Nt后，連接面上的擠壓力減少到P- Nt ，板件間的抗滑移系數(shù)由 減小到 1 1。此時，螺栓的抗剪承載力設計值應為0.9nt 1 1(P-Nt)。為了便于應用，抗滑移系數(shù)仍采用 ，其誤差通過適當加大Nt彌補，取1.251.25Nt。這樣，就得到了式（12-2512-25）給出的Nvb 計算式。Nvb =0.9nt (P-1.25Nt) (12-25)對式（12-2512-25）的說明：第26頁/共35頁 例12-5 12-5 設計圖12-7412-74所示軸心受拉鋼板的高強螺栓連接。鋼板的鋼材為Q235Q235，高強螺栓10.910.9級，摩擦型，M20M20，孔徑d d

13、0 0=22mm=22mm。連接處截面用噴砂處理。圖12-74 M20、10.9級定P 孔徑22符合規(guī)范要求（+1.52.0mm) 鋼種、噴砂處理定 。NN拼接板連接板連接板第27頁/共35頁 分析 （1 1）驗算內容 作為設計，需要驗算所需高強螺栓數(shù)目（強度） 、連接板件強度和拼接板強度。但因規(guī)范規(guī)定：拼接板面積應與被連接板件的截面面積相同，所以不再驗算拼接板。NN 題目給出了螺栓數(shù)目、直徑、排列，未給荷載N N的數(shù)值。意味著，需驗算連接件能承受的最大荷載和在此荷載下螺栓強度（數(shù)目）是否滿足規(guī)范要求。拼接板連接板連接板第28頁/共35頁（2）連接板件抗拉承載力驗算式 摩擦力對危險截面上拉力的

14、影響（單面摩擦）第29頁/共35頁另一方面，被連接板件上的全部摩擦力應與外力N N平衡。有 n1 1被驗算截面上的螺栓數(shù) n一個連接件上的螺栓總數(shù) N = N - N (a) N N這排螺栓所承受的全部 摩擦力之半。 NnnN12拼接板連接件連接件ABNA N N+ + + + + + + + +NNANN第30頁/共35頁于是 N = N - N = N(1 - 0.5n1/n) (b) (b)fANn(c)5 . 01nnNNNnnN12 A An凈截面面積 f連接件強度設計值設計公式第31頁/共35頁 解 （1 1）連接驗算 a a）凈截面承載力計算nnAnnNANf)/5 . 01 (

15、1 b b）毛截面承載力計算 N=AN=Af=450=45020202152151010-2-2=1935kN=1935kN n=28=28，n1 1=4=4， A An=(450-4=(450-422)22)20=724020=7240mm2 2， f=215N/=215N/mm2 2, ,代入上式得 N=1676.3kNN=1676.3kNNN拼接板連接板連接板第32頁/共35頁從表12-4查得：予拉力P=155kN。（10.9, M20） 從表12-5查得：抗滑移系數(shù) =0.45。（Q235鋼，噴砂） 單面摩擦： nf=1。注意：螺栓錯開排列時，還應比較折線截面驗算結果。 單個高強螺栓抗剪承載力設計值本按式（3-473-47） N Nvb b=0.9nf P計算。