緊固件螺栓連接

1焊接連接

（回顧）11chapter5鋼結(jié)構(gòu)的緊固件連接☆普通螺栓按加工精度可分為：1.粗制螺栓（C級）優(yōu)點：安裝簡單，便于拆裝；缺點：螺桿與鋼板孔壁不夠緊密，傳遞剪力時，連接變形較大。宜用于承受拉力的連接中，或用于次要結(jié)構(gòu)和可拆卸結(jié)構(gòu)

的受剪連接及安裝時的臨時固定。2.精制螺栓（A、B級）優(yōu)點：受力性能好；缺點：安裝費時費工，且費用較高。目前建筑結(jié)構(gòu)中已較少使用。普通螺栓A、B兩級的區(qū)別只是尺寸不同。A級用于d≤24mm,l≤150mm的螺栓，B級用于d>24mm,l>150mm螺栓。

類別加工精度抗剪性能成本使用范圍精制(A、B)級高，栓徑與孔徑之差為0.25～0.5mm。高高1）構(gòu)件精度很高的結(jié)構(gòu)，機械結(jié)構(gòu)；2）連接點僅用一個螺栓或有模具套鉆的多個螺栓連接的可調(diào)節(jié)桿件（柔性桿）粗制(C級)較低，栓徑與孔徑之差為1.5～2mm較低低1）抗拉連接；

2）靜力荷載下抗剪連接；3）加防松措施后受風(fēng)振作用抗剪4）可拆卸連接；5）安裝螺栓；6）與抗剪支托配合抗拉剪聯(lián)合作用摩擦型：只靠摩擦阻力傳力,以剪力達到接觸面的摩擦力作為承載力極限狀態(tài)——設(shè)計準(zhǔn)則（0～1）

動力荷載承壓型：以作用剪力達到栓桿抗剪或孔壁承壓破壞為承載力極限狀態(tài)——設(shè)計準(zhǔn)則（0～4）

高強度螺栓圖3.76單個螺栓抗剪試驗結(jié)果高強度螺栓普通螺栓N45號鋼、40B鋼和20MnTiB鋼加工而成高強螺栓:分大六角頭型和扭剪型兩種。P圖3.77高強度螺栓(a)大六角頭型；(b)扭剪型注：形式為大六角其代號用字母M與公稱直徑表示。常用M16、M20、M24擰緊螺帽，使螺接板件間則產(chǎn)生壓緊力。施工圖中螺栓及其孔眼圖例

螺栓的排列和構(gòu)造要求

螺栓的排列應(yīng)簡單、統(tǒng)一而緊湊，滿足受力要求，構(gòu)造合理又便于安裝。排列的方式有并列排列和錯列排列兩種。螺栓的排列方式1.螺栓的排列

《規(guī)范》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徑的要求。圖3.54鋼板的螺栓(鉚釘)排列(a)并列；(b)錯列(1)受力要求

中心距太大<2d端距過小端距端距中距邊距線距3d02d03d01.5d0(1.2d0)1.5d0(1.2d0)3d03d02d0端距邊距1.5d0(1.2d0)2d02d01.5d0(1.2d0)3d0端距最小距離——端距，防止孔端鋼板剪斷，≥2d0

中心距：下限：防止孔間板破裂≥3d0上限：防止板間張口和鼓曲圖3.55型鋼的螺栓(鉚釘)排列（2）構(gòu)造要求

若栓距及線距過大，則構(gòu)件接觸面不夠緊密，潮氣易侵入縫隙而發(fā)生銹蝕。規(guī)范規(guī)定了螺栓的最大容許間距。（3）施工要求要保證有一定的空間，以便轉(zhuǎn)動扳手，擰緊螺母。因此規(guī)范規(guī)定了螺栓的最小容許間距。根據(jù)規(guī)范規(guī)定的螺栓最大、最小容許間距，排列螺栓時宜按最小容許間距取用，且宜取5mm的倍數(shù)，并按等距離布置，以縮小連接的尺寸。最大容許間距一般只在起連系作用的構(gòu)造連接中采用。為了保證連接的可靠性，每個桿件的節(jié)點或拼接接頭一端不宜少于兩個永久螺栓，但組合構(gòu)件的綴條除外；直接承受動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；C級螺栓宜用于沿桿軸方向的受拉連接，以下情況可用于抗剪連接：

①承受靜載或間接動載的次要連接；

②承受靜載的可拆卸結(jié)構(gòu)連接；

③臨時固定構(gòu)件的安裝連接。型鋼構(gòu)件拼接采用高強螺栓連接時，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；2.螺栓的其它構(gòu)造要求3.5.2普通螺栓和承壓型高強螺栓的連接計算

螺栓連接的受力形式分為：只受剪力，只受拉力。有時受剪力和拉力的共同作用。

FNFA只受剪力B只受拉力C剪力和拉力共同作用螺栓桿垂直于力線螺栓桿平行于力線抗剪連接——板件之間有相互錯動的趨勢抗拉連接——板件之間有相互脫開的趨勢圖3.57抗剪連接與抗拉連接NδO1234NNabNN/2N/2

對圖示螺栓連接做抗剪試驗,即可得到板件上a、b兩點相對位移δ和作用力N的關(guān)系曲線,該曲線清楚的揭示了抗剪螺栓受力的四個階段,即：

抗剪螺栓連接受力后,首先由構(gòu)件間的摩擦力來傳遞外力。當(dāng)外力增大超過極限摩擦力后，構(gòu)件間相對滑移，螺桿開始接觸構(gòu)件的孔壁而受剪，孔壁則受壓。

1.受剪連接的工作性能普通螺栓的受剪連接

NδO1234abNN/2N/2(3)栓桿傳力的彈性階段(2~3段)

該階段主要靠栓桿與孔壁的接觸傳力。栓桿受剪力、拉力、彎矩作用，而孔壁受擠壓。由于材料的彈性以及栓桿拉力增大所導(dǎo)致的板件間摩擦力的增大，N-δ關(guān)系以曲線狀態(tài)上升。

(2)滑移階段(1~2段)

克服摩擦力后，板件間突然發(fā)生水平滑移，最大滑移量為栓孔和栓桿間的距離，表現(xiàn)在曲線上為水平段。(4)彈塑性階段(3~4段)

達到‘3’后，即使給荷載以很小的增量，連接的剪切變形迅速增大，直到連接破壞。‘4’點（曲線的最高點）即為普通螺栓抗剪連接的極限承載力Nu。(1)摩擦傳力的彈性階段(0~1段)

直線段—連接處于彈性狀態(tài)；該階段較短—摩擦力較小圖3.5.2受剪螺栓的破壞情況a)螺桿被剪斷；b)連接件半孔壁擠壓破壞；c)鋼板拉（壓）斷；d)鋼板剪壞；e)螺桿彎曲破壞。

前3種破壞形式可通過計算來防止，后2種破壞形式采取構(gòu)造措施來避免。受剪連接的破壞形式a)AB栓桿較細而板件較厚時b)BA栓桿較粗而板件較薄時c)A截面削弱過多時d)35o35oa1A端矩過小時；端矩不應(yīng)小于2dOe)A螺栓桿過長；栓桿長度不應(yīng)大于5dnv—受剪面數(shù)目；

d—螺栓桿直徑；fvb、fcb—螺栓抗剪和承壓強度設(shè)計值；∑t—連接接頭一側(cè)承壓構(gòu)件總厚度的較小值。單栓抗剪承載力：抗剪承載力設(shè)計值：承壓承載力設(shè)計值：d2.單個普通螺栓的受剪計算

由破壞形式知抗剪螺栓的承載力取決于螺栓桿受剪和孔壁承壓兩種情況圖3.5.3剪力螺栓的剪面數(shù)和承壓厚度（1）普通螺栓群軸心受剪計算

N/2Nl1N/2平均值螺栓的內(nèi)力分布

試驗證明,栓群在軸力作用下各個螺栓的內(nèi)力沿栓群長度方向不均勻，兩端大,中間小。

當(dāng)l1≤15d0(d0為孔徑)時，連接進入彈塑性工作狀態(tài)后，內(nèi)力重新分布，各個螺栓內(nèi)力趨于相同，故設(shè)計時假定N由各螺栓均擔(dān)。3.普通螺栓群抗剪連接計算所以，連接所需螺栓數(shù)為：基本假定:

①不計螺桿彎曲和受拉變形、不計板間摩擦；②所有螺栓均勻受力；③軸心力（外力）通過螺栓群中心。ECCS試驗曲線8.8級M22我國規(guī)范1.00.750.50.2501020304050607080l1/d0η平均值長連接螺栓的內(nèi)力分布

當(dāng)l1>15d0(d0為孔徑)時，連接進入彈塑性工作狀態(tài)后，即使內(nèi)力重新分布,各個螺栓內(nèi)力也難以均勻，端部螺栓首先破壞，然后依次破壞。由試驗可得連接的抗剪強度折減系數(shù)η與l1/d0的關(guān)系曲線。故，連接所需栓數(shù)：普通螺栓群軸心受剪的計算流程驗算鋼板的凈截面強度——鋼板破壞

◎彈性階段－應(yīng)力分布不均勻；

◎

極限狀態(tài)－凈截面上的應(yīng)力為均勻屈服應(yīng)力(實際達到抗拉強度)。

（5.2.2）圖6.2.1截面削弱處的應(yīng)力分布NNNNs0

smax=3s0

fy

(a)彈性狀態(tài)應(yīng)力(b)極限狀態(tài)應(yīng)力

構(gòu)件以凈截面的平均應(yīng)力達到屈服強度為強度極限狀態(tài)。設(shè)計時應(yīng)滿足NNbtt1b111軸心受力構(gòu)件采用螺栓連接時最危險凈截面的計算。螺栓并列布置Ⅰ－Ⅰ截面：螺栓錯列布置Ⅱ－Ⅱ截面：NNtt1bc2c3c4c111ⅡⅡF作用下每個螺栓受力：FeFTTxyN1TN1TxN1Tyr11F1N1F2）普通螺栓群偏心受剪基本假設(shè)①連接件絕對剛性,螺栓彈性；②T作用下連接板件繞栓群形心轉(zhuǎn)動，各螺栓剪力大小與螺栓至形心的距離ri成正比，方向與它和形心的連線垂直。螺栓群在彎矩作用下，每個螺栓實際受剪。剪力計算公式

設(shè)各螺栓至螺栓群形心O的距離為r1、r2、r3…，rn，各螺栓承受的分力分別為N1T、N2T、N3T

…，

NnT，根據(jù)平衡條件得：（a）TxyN1TN1TxN1Tyr11顯然，T作用下‘1’號螺栓所受剪力最大(r1最大)。O（c）將（c）式代入（a），得用N1T表達的T式：

由假設(shè)②于是，（b）螺栓1離形心最遠是危險螺栓,最大剪力N1T將N1T它分解為水平和豎直分力：可得受力最大螺栓所承受的合力為:xi—第i個螺栓中心的x坐標(biāo)yi—第i個螺栓中心的y坐標(biāo)如果y1≥3x1，則可假定xi=0。由此得N1Ty=0，則計算式為：yoxx11r1y1類比角焊縫連接，按構(gòu)造焊腳尺寸初估，再驗算強度普通螺栓群偏心受剪的計算流程1.普通螺栓受拉的工作性能

在受拉螺栓連接中，外力N作用下，構(gòu)件相互間有分離趨勢從而使螺栓沿桿軸方向受拉，最后螺栓被拉斷而破壞。圖3.5.6受拉螺栓的撬力普通螺栓的受拉連接

A.螺栓受拉時，一般是通過與螺桿垂直的板件傳遞，即螺桿并非軸心受拉，當(dāng)連接板件發(fā)生變形時，螺栓有被撬開的趨勢(杠桿作用)，使螺桿中的拉力增加(撬力Q)并產(chǎn)生彎曲現(xiàn)象。連接件剛度越小撬力越大。試驗證明影響撬力的因素較多，其大小難以確定，規(guī)范采取簡化計算的方法，取ftb=0.8f(f—螺栓鋼材的抗拉強度設(shè)計值)來考慮其影響。2.單個普通螺栓受拉承載力

式中：

Ntb——單個螺栓抗拉承載力；Ae——螺栓螺紋處的有效面積；de——螺栓有效直徑；附表12ftb

——螺栓的抗拉強度設(shè)計值。ftb＝0.8f

假定拉應(yīng)力在螺栓螺紋處截面上均勻分布，則一個拉力螺栓的承載力設(shè)計值：B.在構(gòu)造上可以通過加強連接件的剛度的方法，來減小杠桿作用引起的撬力，如設(shè)加勁肋，可以減小甚至消除撬力的影響。加勁肋圖3.5.7翼緣加強的措施

dedndmd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徑de而不是凈直徑dn，現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)取：（1）栓群軸心受拉

當(dāng)外力通過螺栓群形心時，一般假定每個螺栓均勻受力，因此連接所需的螺栓數(shù)目為：3.普通螺栓群受拉NM刨平頂緊承托(板)M1234受壓區(qū)y1y2y3N1N2N3N4中和軸(2）栓群承受彎矩作用M作用下螺栓連接按彈性設(shè)計，其假定為：

①連接板件絕對剛性，螺栓為彈性；

②螺栓群的中和軸位于最下排螺栓的形心處，各螺栓所受拉力與其至中和軸的距離成正比。柱側(cè)牛腿連接：剪力V通過承托板傳遞；彎矩M由螺栓群和連接件間的受壓區(qū)傳遞在彎矩作用下，離中和軸越遠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:受拉螺栓截面只是孤立的幾個螺栓點，而端板受壓區(qū)則是寬度較大的實體矩形截面（類似鋼筋混凝土梁）計算圖c中截面的形心位置，所求得的端板受壓區(qū)高度c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個位置。因此，實際計算時可近似地取中和軸位于最下排螺栓o處，即認(rèn)為連接變形為繞o處水平軸轉(zhuǎn)動，螺栓拉力與o點算起的縱坐標(biāo)y成正比。對o處水平軸列彎矩平衡方程時，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(各y均自點o算起)：由力學(xué)及假定可得：M刨平頂緊承托(板)M1234受壓區(qū)y1y2y3N1N2N3N4中和軸顯然‘1’號螺栓在M作用下所受拉力最大將式(c)代入式(b)得:因此，設(shè)計時只要滿足下式即可：由式(a)得:螺栓i的拉力:即受力最大的最外排螺栓1的拉力不超過一個螺栓的抗拉承載力設(shè)計值。（剪力由支托承擔(dān)）

圖3.5.10螺栓群偏心受拉刨平頂緊承托(板)Ne(3）栓群偏心受拉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.螺栓群的最大和最小螺栓受力為：

當(dāng)Nmin>0，則表示所有螺栓受拉，螺栓群繞形心軸旋轉(zhuǎn)。②大偏心受拉當(dāng)Nmin<0時，由于M/N較大，e>ρ，構(gòu)件B繞A點（底排螺栓）旋轉(zhuǎn)趨勢，偏于安全取中和軸位于最下排螺栓O’處，受拉力最大的螺栓要求滿足：螺栓有效截面組成的核心距①小偏心受拉當(dāng)M/N較小時，所有螺栓均承受拉力作用，構(gòu)件B繞螺栓群的形心O轉(zhuǎn)動。3.5.4剪－拉螺栓群的計算

同時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。試驗研究結(jié)果表明，兼受剪力和拉力的螺桿分別除以各自單獨作用的承載力，所得的相關(guān)關(guān)系近似為圓曲線。圖3.5.12剪－拉聯(lián)合作用的螺栓圖3.5.13剪力和拉力的相關(guān)曲線

于是，規(guī)范規(guī)定：同時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：

V=FM=Fe圖3.5.14剪拉螺栓群的受力情況01形心FeN01形心VMN驗算剪-拉聯(lián)合作用：驗算孔壁承壓：

式中：

NVb——單個螺栓抗剪承載力設(shè)計值；Ncb——單個螺栓承壓承載力設(shè)計值Ntb——單個螺栓抗拉承載力設(shè)計值；Nv、Nt——單個螺栓承受的最大剪力和拉力設(shè)計值。

或例驗算如圖所示普通螺栓連接強度。螺栓M20，孔徑21.5mm，材料為Q235F。

②計算螺栓上的力

N=100×3/5=60kN

V=100×4/5=80kN

①分析螺栓受力狀態(tài)荷載P通過螺栓截面形心O，分解后得剪力V和拉力N，螺栓處于既受拉又受剪的狀態(tài)。P=100kN543o[解]Nv=V/n=80/4=20kNNt=N/n=60/4=15kN

④用相關(guān)公式驗算強度

③計算螺栓抗拉、抗剪承載力設(shè)計值

Ntb=Aeftb=244.8×170×10-3=41.6kN

Nvb=nv×(d2/4)×fvb=1×3.14×202/4×130×10-3=31.9kNV=80N=60直徑連接板厚及Nv=20kN＜Ncb=20×20×305×10-3=122kN滿足要求。承壓強度設(shè)計值§3.6高強度螺栓連接的構(gòu)造和計算分類：材料

高強度螺栓是高強螺桿和配套螺母、墊圈的合稱。高強度螺栓常用鋼材有優(yōu)質(zhì)碳素鋼中的35號鋼、45號鋼，合金鋼中的20錳鈦硼鋼等。制成的螺栓有8.8級和10.9級。3.6.1高強度螺栓的工作性能和構(gòu)造要求

按受力特征的不同高強度螺栓分為兩類摩擦型高強度螺栓—通過板件間摩擦力傳遞內(nèi)力，破壞準(zhǔn)則為克服摩擦力；承壓型高強度螺栓—受力特征與普通螺栓類似。在外力的作用下螺栓承受剪力和拉力。

高強度螺栓安裝時將螺帽擰緊，使螺桿產(chǎn)生預(yù)拉力而壓緊構(gòu)件接觸面，靠接觸面的摩擦來阻止連接板相互滑移，以達到傳遞外力的目的。高強度螺栓NδO12341234普通螺栓abNN/2N/21.高強度螺栓連接工作性能1)抗剪連接工作性能連接受剪時依靠板件間摩擦力傳力，以剪力等于摩擦力為設(shè)計極限狀態(tài)，連接件間不允許相互滑動，變形小，抗剪承載力可到達1點為高強螺栓摩擦型連接。通過1點后連接件間有相對滑動，螺桿桿身與孔壁接觸，使螺桿受剪孔壁受壓，其受力特點與普通螺栓相同，連接的承載力可用到4點為高強度承壓型連接，變形大，不適于受動荷載的連接。螺桿剪力N連接板件摩擦力N受力過程與普通螺栓相似，分為四個階段：摩擦傳力的彈性階段、滑移階段、栓桿傳力的彈性階段、彈塑性階段。

A、由于高強度螺栓連接對于高強度螺栓摩擦型連接，其破壞準(zhǔn)則為板件發(fā)生相對滑移，因此其極限狀態(tài)為1點而不是4點，所以1點的承載力即為一個高強度螺栓摩擦型連接的抗剪承載力：B、對于高強度螺栓承壓型抗剪連接，允許接觸面發(fā)生相對滑移，破壞準(zhǔn)則為連接達到其極限狀態(tài)4點，所以高強度螺栓承壓型連接的單栓抗剪承載力計算方法與普通螺栓相同。

但比較兩條N—δ曲線可知，由于高強度螺栓因連接件間存在很大的摩擦力，故其第一個階段遠遠大于普通螺栓。

高強度螺栓連接由于預(yù)拉力作用，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，首先要抵消這種擠壓力。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。2）高強度螺栓的抗拉工作性能圖3.6.1高強度螺栓受拉P+PC－Ca)b)

高強度螺栓在承受外拉力前，螺桿中已有很高的預(yù)拉力P，板層之間則有壓力C，而P與C維持平衡C=P

(狀態(tài)a)。

加荷載拉力Nt后，螺栓拉力從P增加了

P，板件擠壓力則由C減小了

C(狀態(tài)b)。

計算表明螺桿的外拉力Nt為預(yù)拉力P的80％，螺桿內(nèi)的拉力增加很少，此時預(yù)拉力不變。假定板面仍處于緊密接觸狀態(tài)。直接承受動力荷載的結(jié)構(gòu)外拉力不宜超過0.5P（1）高強度螺栓預(yù)拉力的建立方法2.高強度螺栓連接的構(gòu)造要求①大六角頭螺栓的預(yù)拉力控制方法有：通過擰緊螺帽的方法，螺帽的緊固方法：

a.力矩法

初擰——用力矩扳手?jǐn)Q至終擰力矩的30%~50%，使板件貼緊密；終擰——初擰基礎(chǔ)上，按100%設(shè)計終擰力矩擰緊。特點：簡單、易實施，但得到的預(yù)拉力誤差較大。b.轉(zhuǎn)角法

初擰——用普通扳手?jǐn)Q至不動，使板件貼緊密；

終擰——初擰基礎(chǔ)上用長扳手或電動扳手再擰過一定的角度，一般為120o~180o完成終擰。特點：預(yù)拉力的建立簡單、有效，但要防止欠擰、漏擰和超擰。

為了保證通過摩擦力傳遞剪力，高強度螺栓的預(yù)拉力P的準(zhǔn)確控制非常重要。②扭斷螺栓桿尾部法（扭剪型高強度螺栓）初擰——擰至終擰力矩的60%~80%；終擰——初擰基礎(chǔ)上，以扭斷螺栓桿尾部為準(zhǔn)。特點：施工簡單、技術(shù)要求低易實施、質(zhì)量易保證等。高強度螺栓的施工要求：

由于高強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：①終擰力矩偏差不應(yīng)大于±10%；②如發(fā)現(xiàn)欠、漏和超擰螺栓應(yīng)更換；③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：上翼緣→下翼緣→腹板。Ae—螺紋處有效截面積；fu—螺栓熱處理后的最低抗拉強度；8.8級，取fu=830N/mm2，10.9級，取fu=1040N/mm2（2）高強度螺栓預(yù)拉力的確定

高強度螺栓預(yù)拉力是根據(jù)螺栓桿的有效抗拉強度確定的，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)0.9；為防止施工時超張拉導(dǎo)致螺桿破壞的折減系數(shù)0.9；

考慮擰緊螺帽時，螺栓桿上產(chǎn)生的剪力對抗拉強度的降低除以系數(shù)1.2。因此，預(yù)拉力：附加安全系數(shù)0.9。螺栓的性能等級螺栓公稱直徑（mm）M16M20M22M24M27M308.8級8012515017523028010.9級100155190225290355表3.6.1高強螺栓設(shè)計預(yù)拉力P值（kN）螺栓的性能等級螺栓公稱直徑（mm）M12M14M168.8級45608010.9級5575100表3.6.2摩擦型高強度螺栓是通過板件間摩擦力傳遞內(nèi)力的，而摩擦力的大小取決于板件間的擠壓力（P）和板件間的抗滑移系數(shù)μ；板件間的抗滑移系數(shù)與接觸面的處理方法和構(gòu)件鋼號有關(guān)，其大小隨板件間的擠壓力的減小而減?。?/p>

（3）高強度螺栓摩擦面抗滑移系數(shù)連接處接觸面處理方法構(gòu)件的鋼號Q235Q345Q390噴砂噴砂后涂無機富鋅漆噴砂后生赤繡鋼絲刷清除浮銹或未經(jīng)處理的干凈軋制表面0.450.350.450.300.500.400.500.350.500.400.500.35表3.6.3摩擦面抗滑移系數(shù)值

試驗證明，摩擦面涂紅丹防銹漆后，抗滑移系數(shù)小于0.15，故摩擦面應(yīng)嚴(yán)禁涂紅丹。另外，連接在潮濕或淋雨條件下拼裝，也會降低值，故應(yīng)采取有效措施保證連接處表面的干燥。3.6.2高強度螺栓摩擦型連接計算1.受剪連接承載力

單個高強度螺栓抗剪承載力設(shè)計值:式中：0.9—抗力分項系數(shù)R的倒數(shù)(R=1.111);

nf—傳力摩擦面數(shù)目;

—摩擦面抗滑移系數(shù);

P—預(yù)拉力設(shè)計值.2.受拉連接承載力

單個高強度螺栓抗拉承載力設(shè)計值:3.同時承受剪力和拉力連接的承載力

盡管當(dāng)Nt≤P

時，栓桿的預(yù)拉力變化不大，但由于μ隨Nt的增大而減小，且隨Nt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V和N共同作用下應(yīng)滿足下式：

承壓型連接高強螺栓，Ntb應(yīng)按普通螺栓的公式計算。但抗拉強度設(shè)計值不同，取ftb=0.48fub。3.6.3高強度螺栓承壓型連接計算(類同于普通螺栓連接)1.受剪連接承載力高強度螺栓承壓型連接的計算方法與普通螺栓連接相同。單栓抗剪承載力：受剪承載力：承壓承載力：2.受拉連接承載力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)致高強度螺栓的承壓承載力降低的修正系數(shù)。3.同時承受剪力和拉力連接的承載力

對于高強度螺栓承壓型連接在剪力和拉力共同作用下計算方法與普通螺栓相同。3.6.4高強螺栓群連接的計算（1）軸心受剪圖3.6.3軸心受剪

設(shè)一側(cè)的螺栓數(shù)為n，平均受剪，承受外力N。軸力通過螺栓群的形心，所需螺栓數(shù)目：

Nbmin——相應(yīng)連接類型單個高強螺栓抗剪承載力設(shè)計值。分析方法和計算公式與普通螺栓同。1.高強度螺栓群受剪對于摩擦型連接：對于承壓型連接：（2）高強度螺栓群非軸心受剪

在扭矩或扭矩和剪力共同作用時的抗剪計算方法與普通螺栓群相同。2.高強度螺栓群受拉（1）軸心受拉對于摩擦型連接：高強度螺栓連接所需的螺栓數(shù)目：對于承壓型連接：（2）高強度螺栓群受彎矩作用

由于高強度螺栓的抗拉承載力一般總小于其預(yù)拉力P，故在彎矩作用下，連接板件接觸面始終處于緊密接觸狀態(tài)，彈性性能較好，可認(rèn)為是一個整體,所以假定連接的中和軸與螺栓群形心軸重合，最外側(cè)螺栓受力最大。MM1234y1y2N1N2N3N4受壓區(qū)中和軸由力學(xué)可得：因此，設(shè)計時只要滿足下式即可：Ne1234M=N?eNy1y2N1N2N3N4中和軸M作用下N作用下（3）高強度螺栓群偏心受拉

偏心力作用下的高強度螺栓連接，螺栓最大拉力不應(yīng)大于0.8P，以保證板件緊密貼合，端板不會被拉開，所以摩擦型和承壓型均可采用以下方法（疊加法）計算:3.高強度螺栓群承受拉力、彎矩和剪力共同作用下1號螺栓受到最大拉力，應(yīng)滿足：（1）摩擦型連接的計算MNV1234M=N?eNy1y2N1N2N3N4中和軸M作用下N作用下VV作用下承受剪力和拉力作用時，應(yīng)滿足：圖3.6.4摩擦型連接高強度螺栓的內(nèi)力分布(3.6.11)將Nbv=0.9nfP

和Nbt≤0.8P帶入上式得：可改寫為：(3.6.12)

在彎矩和拉力共同作用下，高強螺栓群中的拉力各不相同，即：當(dāng)Nti<0時，取Nti＝0。則剪力V作用下，螺栓群抗剪計算按下式：(3.6.13)

在式（3.6.13）中，只考慮螺栓拉力對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，故按該式計算的結(jié)果是略偏安全的。(2)承壓型連接的計算

承壓型高強度螺栓的抗剪承載力設(shè)計值與普通螺栓計算相同，分螺栓桿抗剪和孔壁承壓兩部分。同時承受剪力和桿軸方向拉力的承壓型高強度螺栓，應(yīng)滿足：

（3.6.7）（3.6.8）Nv、Nt——最危險螺栓受到的剪力、拉力。

Nvb、Ncb、Ntb——一個承壓型高強螺栓的抗剪、承壓、抗拉承載力設(shè)計值。剪拉受拉承壓型高強受剪剪拉受拉摩擦型高強受剪剪拉受拉普通螺栓受剪例

驗算如圖所示端板和柱翼緣間普通螺栓的連接強度。普通螺栓4.6級，M22，孔徑23.5mm。NMoN1N=245kNa)N=245kNo’柱翼緣節(jié)點板端板N1b)

計算模型可為(a圖)或(b圖)。a圖彎曲轉(zhuǎn)動中心在螺栓群的形心處稱小偏心；b圖彎曲轉(zhuǎn)動中心在端板上1號螺栓處，稱大偏心。

抗拉強度400MPa屈強比，屈服強度240MPaNMoN1N=245kNa)1②算危險螺栓拉力

設(shè)每排螺栓有兩列，m=2。一共6排螺栓，螺栓總數(shù)12，n=12。[解]

①算荷載

N=245kN，e=13cm，M=Ne=245×13=3185kNcm。假定轉(zhuǎn)動中心在螺栓群的形心處，則

y1=20cm,∑yi2=2×202+2×122+2×42=1120cm。

M引起的1點拉應(yīng)力：

N1M=My1/(m∑yi2)N1M=My1/(m∑yi2)=3185×20/（2×1120）=28.44kN最外排的螺栓拉力：Nmin=20.42-28.44<0N引起的1點拉應(yīng)力：

N1N=N/n=245/12=20.42kN計算結(jié)果連接下部受壓，構(gòu)件應(yīng)繞頂排螺栓轉(zhuǎn)動，則1點所受的最大拉力為N=245kNo’柱翼緣節(jié)點板端板N1b)e′=33cm，m=2，y’1=40cm。∑y’i2=402+322+242+162+82

=3520cm2④強度判斷

Nmax1＜Ntb

（45.9<51.51) 滿足強度要求。安全③確定螺栓承載力設(shè)計值Ntb

Ntb=Aeftb (8-36)查規(guī)范，ftb=170N/mm2查附表8-6，Ae=303.4mm2（M22螺栓計算凈截面面積）

Ntb=303×170×10-3=51.51kN例驗算如圖所示普通螺栓連接強度。螺栓M20，孔徑21.5mm，材料為Q235F。

②計算螺栓上的力

N=100×3/5=60kN

V=100×4/5=80kN

①分析螺栓受力狀態(tài)荷載P通過螺栓截面形心O，分解后得剪力V和拉力N，螺栓處于既受拉又受剪的狀態(tài)。P=100kN543o[解]Nv=V/n=80/4=20kNNt=N/n=60/4=15kN④用相關(guān)公式驗算強度

③計算螺栓抗拉、抗剪承載力設(shè)計值

Ntb=Aeftb=244.8×170×10-3=41.6kN

Nvb=nv×(d2/4)×fvb=1×3.14×202/4×130×10-3=31.9kNV=80N=60直徑連接板厚及Nv=20kN＜Ncb=20×20×305×10-3=122kN滿足要求。承壓強度設(shè)計值例設(shè)計下圖所示軸心受拉鋼板的高強螺栓連接。鋼板的鋼材為Q235，高強螺栓10.9級，摩擦型，M20，孔徑d0=22mm。連接處截面用噴砂處理。

M20、10.9級定孔徑22符合規(guī)范要求（+1.5～2.0mm)由鋼種、噴砂處理定。NN拼接板連接板連接板

驗算內(nèi)容

作為設(shè)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(yīng)≥被連接板件的截面面積，所以不再驗算拼接板。

題目給出了螺栓數(shù)目、直徑、排列，未給荷載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。分析1、連接驗算

1）凈截面承載力計算

2）毛截面承載力計算

N=Af=450×20×215×10-2=1935kN將n=28，n1=4，An=(450-4×22)×20=7240mm2，

f=215N/mm2,代入上式得：N=1676.3kNNN拼接板連接板連接板[解]從表8-8查得預(yù)拉力： P=155kN。（10.9,M20）從表8-7查得抗滑移系數(shù)：=0.45。（Q235鋼，噴砂）單面摩擦：nf=1。單個高強螺栓抗剪承載力設(shè)計值。

Nvb=0.9nfP但在螺栓群中可能出現(xiàn)螺栓剪力分布不均情況。因此引入非均勻分布系數(shù)

Nvb=

0.9nfP

按凈截面承載力N=1676.kN計算所需螺栓數(shù)目。（2）螺栓數(shù)計算應(yīng)根據(jù)順力