鋼結(jié)構(gòu)普通螺栓連接設(shè)計(jì)

鋼結(jié)構(gòu)普通螺栓連接設(shè)計(jì)性能等級(jí)的含義：5表示fu≥500N/mm2,0.6表示fy/fu=0.6如5.6級(jí)由45號(hào)、40B和20MnTiB鋼加工而成，并經(jīng)過(guò)熱處理45號(hào)－8.8級(jí)；40B和20MnTiB－10.9級(jí)2、高強(qiáng)度螺栓連接

大六角頭螺栓

扭剪型螺栓1

2341-螺栓；2-墊圈；3-螺母；4-螺絲;5-槽口1

435第2頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天高強(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)度螺栓摩擦型連接和高強(qiáng)度螺栓承壓型連接。傳力途徑：

摩擦型——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。承壓型——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)的極限承載力）?？讖剑耗Σ列瓦B接的高強(qiáng)度螺栓的孔徑比螺栓公稱直徑大1.5-2.0mm；承壓型連接的高強(qiáng)度螺栓的孔徑比螺栓公稱直徑大1.0-1.5mm。第3頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天一、普通螺栓連接構(gòu)造2.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。并列端距中距邊距中距邊距錯(cuò)列端距邊距邊距中距≥3d01.最少螺栓數(shù)要求每一桿件在節(jié)點(diǎn)上以及拼接接頭一端，螺栓數(shù)目不宜少于2個(gè)。第4頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天并列——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。錯(cuò)列——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。螺栓排列的要求（1）受力要求在垂直于受力方向：對(duì)于受拉構(gòu)件，各排螺栓的中距及邊距不能過(guò)小，以免使螺栓周圍應(yīng)力集中相互影響，且使鋼板的截面削弱過(guò)多，降低其承載能力。第5頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天平行于受力方向：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，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2d0；受壓構(gòu)件上的中距不宜過(guò)大，否則在被連接板件間容易發(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（2）構(gòu)造要求邊距和中距不宜過(guò)大，中距過(guò)大，連接板件間不密實(shí)，潮氣容易侵入，造成板件銹蝕.規(guī)范規(guī)定了螺栓的最大容許間距第6頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天（3）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。因此規(guī)范規(guī)定了螺栓的最小容許間距。端距端距中距邊距中距3d02d03d01.5d01.5d03d03d02d0端距邊距1.5d0(1.2d0)2d02d01.5d03d0端距并列并列第7頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天螺栓或鉚釘?shù)淖畲?、最小容許距離1.2d0其他螺栓或鉚釘高強(qiáng)度螺栓軋制邊自動(dòng)精密氣割或鋸割邊1.5d0剪切邊或手工氣割邊垂直內(nèi)力方向2d04d0或8t順內(nèi)力方向中心至構(gòu)件邊緣距離沿對(duì)角線方向16d0或24t拉力12d0或18t壓力順內(nèi)力方向16d0或24t垂直內(nèi)力方向中間排3d08d0或12t外排（垂直內(nèi)力方向或順內(nèi)力方向）中心間距最小容許距離最大容許距離（取兩者中的小值）位置和方向名稱注：(1)d0為螺栓孔或鉚釘孔直徑，t為外層較薄板件的厚度；

(2)鋼板邊緣與剛性構(gòu)件(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。第8頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天三、

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，根據(jù)不同情況尚應(yīng)滿足下列構(gòu)造要求：（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）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)。（3）C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；承受靜載的可拆卸結(jié)構(gòu)連接；臨時(shí)固定構(gòu)件的安裝連接。（4）型鋼構(gòu)件拼接采用高強(qiáng)螺栓連接時(shí)，為保證接觸面緊密，應(yīng)采用鋼板而不能采用型鋼作為拼接件。第9頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天四、普通螺栓的抗剪連接計(jì)算

1、抗剪連接工作性能工作性能對(duì)圖示螺栓連接做抗剪試驗(yàn),即可得到板件上a、b兩點(diǎn)相對(duì)位移δ和作用力N的關(guān)系曲線，由此曲線可看出，抗剪螺栓受力經(jīng)歷了四個(gè)階段。NN/2N/2ba012341234Nδ普通螺栓高強(qiáng)度螺栓第10頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天①摩擦傳力的彈性階段(0-1段)

直線段—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)。②滑移階段(1-2段)水平段—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。③栓桿直接傳力的彈性階段(2-3段)曲線上升段——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-δ關(guān)系以曲線狀態(tài)上升。第11頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天④彈塑性階段(3-4段)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)“4”所對(duì)應(yīng)的荷載即為普通螺栓抗剪連接的極限荷載。2、抗剪連接的破壞形式①栓桿被剪壞破壞條件：栓桿直徑較小而板件較厚時(shí)NN第12頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天②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)NN③板件被拉（壓）斷破壞條件：截面削弱過(guò)多時(shí)NN由于拴桿和扳件的擠壓是相對(duì)的，故也常把這種破壞叫做螺栓承壓破壞。④板件端部被剪壞破壞條件：端矩a過(guò)小時(shí)構(gòu)造保證措施：端矩不應(yīng)小于2d0aNN第13頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天⑤栓桿彎曲破壞破壞條件：螺栓桿過(guò)長(zhǎng)時(shí)構(gòu)造保證措施：栓桿長(zhǎng)度不應(yīng)大于5d前三種破壞形式通過(guò)計(jì)算解決，后兩種則通過(guò)構(gòu)造要求保證。第③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①和②兩種形式破壞。N/2NN/23.單個(gè)普通螺栓的抗剪承載力計(jì)算

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（即螺栓承壓）兩種情況。（1）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：第14頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天式中：nv

——受剪面數(shù)目，單剪=1；雙剪=2。

d——螺栓桿公稱直徑；

fvb

——螺栓的抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，見附錄1中的附表1.3NN/2N/2t2t1t3NNt2t1d第15頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天單個(gè)螺栓的承壓承載力設(shè)計(jì)值為：式中∑t—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1中的附表1.3。對(duì)雙剪：取t1與t2+t3中較小者對(duì)單剪：取t1與t2中較小者第16頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天一個(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(1)普通螺栓群軸心受剪試驗(yàn)證明,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,中間小。l1NN/2N/2平均值圖3.7.2第17頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天當(dāng)l1≤15d0(d0為孔徑)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N由各螺栓平均分擔(dān)。即連接所需螺栓數(shù)為：當(dāng)l1>15d0(d0為孔徑)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,各螺栓受力也難以均勻，而是端部螺栓首先達(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)η與l1/d0的關(guān)系曲線，我國(guó)規(guī)范規(guī)定：第18頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天因此，對(duì)普通螺栓的長(zhǎng)列連接，所需抗剪栓數(shù)為：當(dāng)時(shí)，當(dāng)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。第19頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天F作用下每個(gè)螺栓平均受力，則

(2)普通螺栓群偏心受剪eF=F+TOr1x1y1y2N1TxN1TyN1TNt21F作用扭矩T作用第20頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天栓群在扭矩T=Fe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：①連接件絕對(duì)剛性,螺栓彈性；②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ri成正比，方向則與它和形心的連線垂直?！?”號(hào)螺栓距形心最遠(yuǎn)，因此，其所受剪力最大。計(jì)算公式推導(dǎo)如下：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：第21頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天

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：第22頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天受力最大螺栓“1”所受的合力為:如果y1≥3x1，則可假定xi=0

，由此得N1Ty=0，則計(jì)算式為：第23頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天

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受拉螺栓的撬力連接剛度對(duì)受拉螺栓的影響第24頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天普通螺栓抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值只取為螺栓鋼材抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的0.8倍.單個(gè)抗拉螺栓的承載力設(shè)計(jì)值為:式中de、Ae——螺栓的有效直徑和有效截面面積，要考慮螺紋的影響，見附錄8中的附表8.1；—螺栓抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。第25頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天

2.普通螺栓群軸心受拉計(jì)算當(dāng)外力通過(guò)螺栓群形心時(shí),一般假定每個(gè)螺栓均勻受力，因此，連接所需的螺栓數(shù)為：式中：

Ntb為一個(gè)螺栓的抗拉承載力設(shè)計(jì)值在彎矩M作用下，被連接件有順彎矩M作用方向旋轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，因此螺栓受拉。N第26頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天螺栓群偏心受拉相當(dāng)于連接承受軸心拉力N和彎矩M＝Ne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。V由承托承擔(dān)大偏心受拉y1’y2’y3’NN1N2N3O’中和軸受壓區(qū)e’小偏心受拉VMN刨平頂緊承托（板）e旋轉(zhuǎn)中心NmaxN2N3Nmin>0Ny2y2y1y1cOe3.普通螺栓群偏心受拉（軸心力和彎矩共同作用）計(jì)算:第27頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天剪力V直接通過(guò)承托板傳遞，螺栓受軸心力和彎矩作用第28頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天

，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Nmin≥0時(shí)，說(shuō)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)算公式第29頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天計(jì)算就會(huì)出現(xiàn)Nmin<0的情況，表示該連接的下部螺栓受壓，而這是不可能的.這時(shí)應(yīng)按構(gòu)件繞底排螺栓連線軸z’一z’轉(zhuǎn)動(dòng)，即按大偏心計(jì)算。e’—軸心力N到底排螺栓連線軸的距離；—頂排螺栓到底排螺栓連線軸的距離，—連接中所有螺栓到旋轉(zhuǎn)軸(底排螺栓連線軸)的距離平方和

由此可見，對(duì)于普通螺栓連接，在軸心力和彎矩共同作用下的計(jì)算，應(yīng)需判斷是小偏心、還是大偏心，然后按有關(guān)公式驗(yàn)算危險(xiǎn)螺栓受力是否安全:第30頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天大偏心時(shí)連接的受力有如下特點(diǎn):①受拉螺栓截面只是孤立的幾個(gè)螺栓點(diǎn);②端板受壓區(qū)則是寬度較大、高度較小的實(shí)體矩形截面，其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。實(shí)際計(jì)算時(shí)可近似地取中和軸位于最下排螺栓處，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。當(dāng)無(wú)軸心力N而只有彎矩M作用時(shí)，是這種連接的一個(gè)特例，肯定屬于大偏心的情況，。第31頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天六、普通螺栓受剪力和拉力聯(lián)合作用的連接計(jì)算

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。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)作用的承載力，所得的相關(guān)關(guān)系近似為圓曲線，如圖所示。剪——拉同時(shí)作用的相關(guān)曲線00.51.01.00.5NvNvbNtNtbNVe第32頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天規(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：

孔壁承壓的計(jì)算式應(yīng)為NVb——一個(gè)螺栓的螺桿抗剪承載力設(shè)計(jì)值。Ncb——一個(gè)螺栓孔壁承壓承載力設(shè)計(jì)值Ntb——一個(gè)螺栓的螺桿抗拉承載力設(shè)計(jì)值。Nv

、Nt——一個(gè)螺栓所承受的剪力和拉力設(shè)計(jì)值。第33頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天第六節(jié)高強(qiáng)度螺栓連接設(shè)計(jì)一、高強(qiáng)度螺栓預(yù)拉力控制

高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力是在安裝螺栓時(shí)通過(guò)擰緊螺帽來(lái)實(shí)現(xiàn)的，高強(qiáng)螺栓分為大六角頭型和扭剪型兩種。大六角頭螺栓1

2341-螺栓；2-墊圈；3-螺母；4-螺絲扭剪型螺栓螺栓墊圈螺母第34頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天扭矩法:采用可直接顯示扭矩的特制扳手，通過(guò)控制擰緊力矩來(lái)控制預(yù)拉力，施加的施工扭矩是根據(jù)計(jì)算確定的。扭矩法的優(yōu)點(diǎn)是較簡(jiǎn)單、易實(shí)施、費(fèi)用低，缺點(diǎn)是所得的預(yù)拉力值誤差大且分散，一般誤差為25%左右。大角頭型高強(qiáng)度螺栓擰緊方法分扭矩法和扭角法，具體采用什么方法，應(yīng)根據(jù)施工條件、施工經(jīng)驗(yàn)確定。扭角法是先用扳手將螺母初擰到一定扭矩(該扭矩值由試驗(yàn)決定)，然后再?gòu)?fù)擰一次，復(fù)擰的控制扭矩與初擰扭矩相同，終擰時(shí)將螺母再轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，螺栓即可達(dá)到預(yù)定的預(yù)拉值。第35頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天扭剪型螺栓螺栓墊圈螺母扭剪型高強(qiáng)度螺栓擰緊方法是擰掉栓梅花頭，即扭剪法。扭剪法:施加預(yù)拉力的方法是用特殊的扳手，該扳手有兩個(gè)套頭，分別套在螺母和螺栓的十二角體上，施加方向相反的扭矩，擰至斷頸槽處剪斷為止。扭剪型高強(qiáng)螺栓的受力特征與一般高強(qiáng)螺栓相同，施加預(yù)拉力簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確。第36頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天高強(qiáng)螺栓的預(yù)拉力設(shè)計(jì)值P為：式中：系數(shù)1.2——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；Ae——螺紋處有效截面積；fu——高強(qiáng)度螺栓經(jīng)熱處理后的最低抗拉強(qiáng)度，對(duì)8.8級(jí)，fu=830N/mm2，對(duì)10.9級(jí)，fu=1040N/mm2；0.9:考慮抗力的變異等影響;0.9:是以抗拉強(qiáng)度為準(zhǔn)引入的附加安全系數(shù);0.9:考慮施加預(yù)拉力時(shí)的超張拉。高強(qiáng)度螺栓采用高強(qiáng)度鋼經(jīng)熱處理做成，無(wú)明顯屈服點(diǎn)。確定螺栓中設(shè)計(jì)預(yù)拉力值時(shí)，應(yīng)使栓桿中的拉應(yīng)力接近所用鋼材的抗拉強(qiáng)度，以獲得較大的經(jīng)濟(jì)效益。第37頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天螺栓的性能等級(jí)螺栓公稱直徑（mm）M16M20M22M24M27M308.8級(jí)8012515017523028010.9級(jí)100155190225290355一個(gè)高強(qiáng)度螺栓的設(shè)計(jì)預(yù)拉力P把有關(guān)數(shù)據(jù)代人上式.并按5kN的模數(shù)取整.即得表3,6所示常用直徑高強(qiáng)度螺栓的設(shè)計(jì)預(yù)拉力P值，供設(shè)計(jì)時(shí)直接選用。

注:施加預(yù)拉力時(shí)，栓桿中的預(yù)拉力應(yīng)接近螺栓所用材料的屈服強(qiáng)度，效果才好。因預(yù)拉力有損失，所以要超張拉5%-10%，但超張拉有可能使栓桿中的應(yīng)力超過(guò)fy，從而引起塑性變形，而降低預(yù)拉力。第38頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天二.高強(qiáng)度螺栓連接構(gòu)造普通螺栓連接構(gòu)造要求一般也適用于高強(qiáng)度螺栓,但高強(qiáng)度螺栓連接構(gòu)造也有特殊的要求：1.最少螺栓數(shù)的要求：高強(qiáng)度螺栓最好每一接頭至少3個(gè).2.高強(qiáng)度螺栓的排列要求：與普通螺栓的相同。每個(gè)高強(qiáng)度螺栓的有效接觸面范圍約為3do，故不分軋制邊和切割邊，其最小邊距一律取1.5d0。其他尺寸規(guī)定也符合每個(gè)摩擦型高強(qiáng)度螺栓的接觸面范圍約為3do的要求。第39頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.高強(qiáng)度螺栓孔應(yīng)采用鉆成孔，不得采用沖成孔。因沖成孔邊緣有翻邊現(xiàn)象，使板間壓不緊，且易有細(xì)裂紋，使疲勞強(qiáng)度降低。在高強(qiáng)度螺栓連接范圍內(nèi)，構(gòu)件接觸面的處理方法應(yīng)在施工圖中說(shuō)明。在不同板厚的連接處設(shè)置填板時(shí)，填板兩面均應(yīng)做與母材相同的表面處理。承壓型連接的高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力P應(yīng)與摩擦型連接高強(qiáng)度螺栓相同。連接處構(gòu)件接觸面應(yīng)清除油污及浮銹。第40頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天三、高強(qiáng)度螺栓連接基本計(jì)算公式高強(qiáng)度螺栓抗剪連接工作性能受力過(guò)程與普通螺栓相似，也分為四個(gè)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NN/2N/2ba012341234Nδ普通螺栓高強(qiáng)度螺栓但比較兩條N—δ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（0-1段）遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于普通螺栓。通過(guò)1點(diǎn)后，連接產(chǎn)生了滑移，當(dāng)栓桿與孔壁接觸后，連接又可繼續(xù)承載直到破壞。第41頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天對(duì)于高強(qiáng)度螺栓承壓型連接，破壞準(zhǔn)則為連接達(dá)到其極限狀態(tài)4點(diǎn)。1.摩擦型高強(qiáng)度螺栓抗剪連接對(duì)于高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接，其破壞準(zhǔn)則為摩擦力被克服，板件間出現(xiàn)相對(duì)滑移，因此以1點(diǎn)為極限。連接的承載力取決于構(gòu)件接觸面的摩擦力，而摩擦力的大小與螺栓所受預(yù)拉力和摩擦面的抗滑移系數(shù)以及連接的傳力摩擦面數(shù)有關(guān)。因此，一個(gè)摩擦型連接高強(qiáng)度螺栓的抗剪承載力設(shè)計(jì)值為：第42頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天。連接處接觸面處理方法構(gòu)件的鋼號(hào)Q235Q345Q420噴砂（丸）0.450.500.50噴砂（丸）后涂無(wú)機(jī)富鋅漆0.350.400.40噴砂（丸）后生赤繡0.450.500.50鋼絲刷清除浮銹或未經(jīng)處理的干凈軋制表面0.300.350.40摩擦面抗滑移系數(shù)

值0.9——抗力分項(xiàng)系數(shù)的倒數(shù)，即取nf—傳力摩擦面數(shù)目：?jiǎn)渭魰r(shí)nf=1，雙剪時(shí)nf=2；P—一個(gè)高強(qiáng)度螺栓的設(shè)計(jì)預(yù)拉力，按表3.6選用；

—摩擦面抗滑移系數(shù)，按3.7表選用。第43頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天高強(qiáng)度螺栓承壓型連接的計(jì)算方法與普通螺栓連接相同，計(jì)算單個(gè)螺栓的承載力設(shè)計(jì)值.2.承壓型高強(qiáng)度螺栓抗剪連接取單栓抗剪承載力為：?jiǎn)嗡ǔ袎涸O(shè)計(jì)承載力：剪切面在螺紋處時(shí)注：試驗(yàn)證明，低溫對(duì)摩擦型高強(qiáng)度螺栓抗剪承載力無(wú)明顯影響，但當(dāng)溫度t=100°C-150°C時(shí)，螺栓的預(yù)拉力將產(chǎn)生溫度損失，故應(yīng)將摩擦型高強(qiáng)度螺栓的抗剪承載力設(shè)計(jì)值降低10%;當(dāng)t>150°C時(shí)，應(yīng)采取隔熱措施，以使連接所處溫度在100℃或150℃以下第44頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.高強(qiáng)度螺栓抗拉連接

高強(qiáng)度螺栓在承受外拉力前，螺桿中已有很高的預(yù)拉力P，板層之間則有壓力C，而P與C維持平衡，即C=P圖3.8.4

高強(qiáng)度螺栓受拉PfCfNtPC第45頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天當(dāng)外拉力為Nt時(shí)：板件有被拉開趨勢(shì)，板件間的壓力C減小為Cf，栓桿拉力P增加為Pf，根據(jù)平衡關(guān)系有:若螺栓和被連接板件保持彈性，板疊厚度為δ，則螺栓桿的伸長(zhǎng)量=板件壓縮恢復(fù)量Ab—栓桿截面面積；Ap—板件擠壓面面積。由以上三式，可得第46頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天當(dāng)板件即將被拉開時(shí)：Cf=0，有Pf=Nt，因此：

一般板件間的擠壓面面積比栓桿截面面積大許多，近似取AP/Ab=10，則有：當(dāng)板件即將被拉開時(shí)，栓桿的拉力僅增加10%。另外，試驗(yàn)證明，當(dāng)栓桿的外加拉力大于P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)Nt不大于0.8P時(shí)，則無(wú)松弛現(xiàn)象，這時(shí)Pf=1.07P，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觸，所以現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定：第47頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天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：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：式中：Ae—螺栓桿的有效截面面積；

de—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。第48頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天4.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Nt≤0.8P時(shí)，雖然螺桿中的預(yù)拉力P基本不變，但板間壓力將減小到p-Nt。試驗(yàn)研究表明，這時(shí)接觸面的抗滑移系數(shù)μ也有所降低，而且μ值隨Nt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)按下式計(jì)算Nv,Nt—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。第49頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天5.承壓型高強(qiáng)度螺栓同時(shí)承受剪力和外拉力的連接

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，要求將代入可得到常用的習(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)的抗剪承載力設(shè)計(jì)值。第50頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天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)大壓緊力。當(dāng)板層問(wèn)的摩擦力被克服，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)值變化幅度隨外拉力大小而變化這一因素。第51頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天兼受剪拉受拉取二者較小值，長(zhǎng)列螺栓折減受剪普通螺栓備注計(jì)算公式受力狀態(tài)螺栓種類單個(gè)螺栓承載力設(shè)計(jì)值匯總表（一）第52頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天兼受剪拉受拉長(zhǎng)列螺栓折減受剪摩擦型高強(qiáng)度螺栓備注計(jì)算公式受力狀態(tài)螺栓種類單個(gè)螺栓承載力設(shè)計(jì)值匯總表（二）第53頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天兼受剪拉受拉取二者較小值，當(dāng)剪切面在螺紋處時(shí)受剪承壓型高強(qiáng)度螺栓備注計(jì)算公式受力狀態(tài)螺栓種類單個(gè)螺栓承載力設(shè)計(jì)值匯總表（三）第54頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天四、高強(qiáng)度螺栓連接基本計(jì)算公式應(yīng)用

1、高強(qiáng)度螺栓群