三鋼結(jié)構(gòu)連接螺栓連接PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1 三鋼結(jié)構(gòu)連接螺栓連接三鋼結(jié)構(gòu)連接螺栓連接 抗剪連接抗拉連接 抗剪連接抗剪連接板件之間有板件之間有相互錯(cuò)動(dòng)相互錯(cuò)動(dòng)的趨勢(shì)的趨勢(shì) 抗拉連接抗拉連接板件之間有板件之間有相互脫開(kāi)相互脫開(kāi)的趨勢(shì)的趨勢(shì) 第1頁(yè)/共71頁(yè) B B 錯(cuò)列錯(cuò)列A A 并列并列 中距中距 中距中距 邊距邊距 邊距邊距 端距端距 第2頁(yè)/共71頁(yè) 第3頁(yè)/共71頁(yè) 名稱 位置和方向 最大容許距離 （取兩者的較小值） 最小容許距離 外排(垂直內(nèi)力或順內(nèi)力方向) 8d0 或 12 t 垂直內(nèi)力方向 16d0 或 24 t 構(gòu)件受壓力 12d0 或 18 t 中 間 排 順內(nèi)力方向 構(gòu)件受拉力 16d0 或 24 t 中心間距

2、 沿對(duì)角線方向 3d0 順內(nèi)力方向 2d0 剪切或手工氣割邊 1.5d0 高強(qiáng)度螺栓 1.5d0 中心至構(gòu)件 邊緣距離 垂直 內(nèi)力 方向 軋制邊、自動(dòng)氣 割或鋸割邊 其它螺栓 4d0 或 8 t 1.2d0 第4頁(yè)/共71頁(yè) 第5頁(yè)/共71頁(yè) 抗剪連接的工作性能抗剪連接的工作性能 抗剪連接是最常見(jiàn)的螺栓連接。抗剪試驗(yàn)可得試件上抗剪連接是最常見(jiàn)的螺栓連接。抗剪試驗(yàn)可得試件上a a 、b b兩點(diǎn)間的相對(duì)位移兩點(diǎn)間的相對(duì)位移與作用力與作用力N N的關(guān)系曲線。試件由的關(guān)系曲線。試件由 零載一直加載至連接破壞的全過(guò)程，經(jīng)歷三個(gè)階段。零載一直加載至連接破壞的全過(guò)程，經(jīng)歷三個(gè)階段。 a b N N/2 N/

3、2 第6頁(yè)/共71頁(yè) (1)(1)摩擦傳力彈性階段摩擦傳力彈性階段 O O1 1斜直斜直 線段：加荷之初，連接中剪力較線段：加荷之初，連接中剪力較 小，荷載靠板件間接觸面的摩擦小，荷載靠板件間接觸面的摩擦 力傳遞，螺栓桿與孔壁間的間隙力傳遞，螺栓桿與孔壁間的間隙 保持不變，處于彈性階段，板件保持不變，處于彈性階段，板件 間摩擦力大小取決于擰緊螺帽時(shí)間摩擦力大小取決于擰緊螺帽時(shí) 螺桿中的初始拉力、板面處理方螺桿中的初始拉力、板面處理方 式，普通螺栓的初應(yīng)力很小。此式，普通螺栓的初應(yīng)力很小。此 階段很短，可略去不計(jì)。階段很短，可略去不計(jì)。 (2)(2)相對(duì)滑移階段相對(duì)滑移階段 1212水平線段水平

4、線段 ：荷載增大，剪力達(dá)到摩擦力最：荷載增大，剪力達(dá)到摩擦力最 大值，板件間產(chǎn)生相對(duì)滑移，其大值，板件間產(chǎn)生相對(duì)滑移，其 最大滑移量為螺栓桿與孔壁之間最大滑移量為螺栓桿與孔壁之間 的間隙，直至螺栓桿與孔壁接觸的間隙，直至螺栓桿與孔壁接觸 。 第7頁(yè)/共71頁(yè) (3)(3)彈塑性階段彈塑性階段 荷載繼續(xù)增加荷載繼續(xù)增加 ，連接所承受的外力主要靠螺栓，連接所承受的外力主要靠螺栓 與孔壁接觸傳遞。螺栓桿除主要與孔壁接觸傳遞。螺栓桿除主要 受剪力外，還承受彎矩和軸向拉受剪力外，還承受彎矩和軸向拉 力，孔壁受到擠壓。螺桿的伸長(zhǎng)力，孔壁受到擠壓。螺桿的伸長(zhǎng) 受到螺帽的約束，增大了板件間受到螺帽的約束，增大

5、了板件間 的壓緊力，使板件間的摩擦力隨的壓緊力，使板件間的摩擦力隨 之增大，所以曲線呈上升狀態(tài)。之增大，所以曲線呈上升狀態(tài)。 達(dá)到達(dá)到“3”3”點(diǎn)時(shí)，螺栓或連接板點(diǎn)時(shí)，螺栓或連接板 達(dá)到彈性極限。達(dá)到彈性極限。 (4)(4)破壞階段破壞階段 荷載繼續(xù)增加，荷載繼續(xù)增加， 此階段即使給荷載很小的增量，此階段即使給荷載很小的增量， 連接的剪切變形也迅速加大，直連接的剪切變形也迅速加大，直 到連接的最后破壞。曲線的最高到連接的最后破壞。曲線的最高 點(diǎn)點(diǎn)“4”4”所對(duì)應(yīng)的荷載即為普通所對(duì)應(yīng)的荷載即為普通 螺栓連接的極限荷載。螺栓連接的極限荷載。 第8頁(yè)/共71頁(yè) 栓桿直徑較小時(shí)，栓桿栓桿直徑較小時(shí)，栓

6、桿 可能先被剪斷；可能先被剪斷； 單個(gè)螺栓的破壞形式單個(gè)螺栓的破壞形式 栓桿直徑較大、板件較薄栓桿直徑較大、板件較薄 時(shí)，板件可能先被擠壞，這時(shí)，板件可能先被擠壞，這 種破壞叫做螺栓承壓破壞；種破壞叫做螺栓承壓破壞； 板件截面可能因螺栓板件截面可能因螺栓 孔消弱截面太多而被拉孔消弱截面太多而被拉 斷；斷； N/2 N N/2 N N N N 第9頁(yè)/共71頁(yè) 措施：措施：栓桿長(zhǎng)度不應(yīng)大于栓桿長(zhǎng)度不應(yīng)大于5d0 端距太小，端距范圍內(nèi)的板件有可能被栓桿沖剪破端距太小，端距范圍內(nèi)的板件有可能被栓桿沖剪破 壞壞 NN 栓桿彎曲破壞栓桿彎曲破壞 N/2 N N/2 措施：端距不應(yīng)小于措施：端距不應(yīng)小于2

7、d2dO O 第10頁(yè)/共71頁(yè) b vv b v f d nN 4 2 b c b c tfdN t t連接接頭一側(cè)承壓構(gòu)件總厚度的較小值。連接接頭一側(cè)承壓構(gòu)件總厚度的較小值。 f fc cb b螺栓螺栓孔壁孔壁承壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；承壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值； 單螺栓抗剪承載力：?jiǎn)温菟辜舫休d力： 抗剪承載力：抗剪承載力： 承壓承載力：承壓承載力：d d n nv v剪切面數(shù)目剪切面數(shù)目；d d螺栓桿直徑；螺栓桿直徑； f fv vb b螺栓抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；螺栓抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值； ),min( min b c b v b NNN N/2N/2 N N N/2N/2 第11頁(yè)/共71頁(yè) N N 1 v n單剪：

8、 N N/2 N/2 2 v n雙剪： 4 v n四剪： N/2 N/3 N/3 N/3 N/2 第12頁(yè)/共71頁(yè) N/2 N l l1 1 N/ 2 平均值平均值 螺栓的內(nèi)力分布螺栓的內(nèi)力分布 當(dāng)當(dāng)l11515d0( (d0為孔徑為孔徑) )時(shí)，時(shí)， 假定假定N N由各螺栓均勻承擔(dān)。由各螺栓均勻承擔(dān)。 螺栓群承受軸心剪力時(shí)，螺栓群承受軸心剪力時(shí)， 螺栓群在長(zhǎng)度方向各螺栓螺栓群在長(zhǎng)度方向各螺栓 受力不均勻，兩端大，中受力不均勻，兩端大，中 間小。當(dāng)沿受力方向的連間小。當(dāng)沿受力方向的連 接長(zhǎng)度接長(zhǎng)度15d0時(shí)，連接工時(shí)，連接工 作進(jìn)入彈塑性階段后，內(nèi)作進(jìn)入彈塑性階段后，內(nèi) 力發(fā)生重分布，螺栓群

9、中力發(fā)生重分布，螺栓群中 各螺栓受力逐漸均勻。各螺栓受力逐漸均勻。 b N N n min 第13頁(yè)/共71頁(yè) 7 . 0 150 1 . 1 0 1 d l b N N n min 第14頁(yè)/共71頁(yè) 普通螺栓群普通螺栓群軸心受剪軸心受剪的計(jì)算流程的計(jì)算流程 b c b V NN 、計(jì)算 b c b V b NNN，min min 01 15dl b N N n min b N N n min 7 . 0 150 1 . 1 0 1 d l 取整數(shù)按規(guī)定排列螺栓 是否 第15頁(yè)/共71頁(yè) 。 設(shè)計(jì)值為此連接承受的靜力荷載 。級(jí)），螺栓孔直徑（ 普通螺栓鋼，采用材為 的連接。鋼設(shè)計(jì)軸心受拉雙拼

10、接板 kNN mmdC MQ 900 24 22235 0 b c b v f f得：解：查附表 3 . 1 b vv b V f d nN 4 2 設(shè)計(jì)值為一個(gè)螺栓的抗剪承載力 2 /305mmN 2 /140mmN kN4 .106140 4 2214. 3 2 2 N 2/N 2/N 340 260 10 NN b c b c f tdN 設(shè)計(jì)值為一個(gè)螺栓的承壓承載力 kN2 .1343052022 NN 530 10 20t 12t 12t 第16頁(yè)/共71頁(yè) N 2/N 2/N 80505080 120 120 5050 340 260 10 NN kNNNN b c b V b 4

11、 .106,min min NN 530 10 20t 12t 12t 個(gè) 所需螺栓個(gè)數(shù)為： 5 .8 4 .106 900 min b N N n 普通螺栓級(jí)個(gè)取229MC 4 . 352，表距離：螺栓的最大、最小容許P mm505080 , 端距：邊距：中距： 三排三列排列：采用并列 mmmm mmdmml36015160 01 第17頁(yè)/共71頁(yè) F e T x y N1T N1Tx N1Ty r1 1 F 1N1F n F N1F T T作用下：作用下：2 2個(gè)假定個(gè)假定 連接件為絕對(duì)剛體，螺栓為彈性體連接件為絕對(duì)剛體，螺栓為彈性體 T T作用下螺栓所受剪力與距形心的距離成正比作用下螺

12、栓所受剪力與距形心的距離成正比 第18頁(yè)/共71頁(yè) nnTTT rNrNrNT 2211 n nTTTT r N r N r N r N 3 3 2 2 1 1 n T nT T T T T r r N Nr r N Nr r N N 1 1 3 1 1 32 1 1 2 ； T x y N1T N1Tx N1Ty r1 1 n i i T n T r r N rrr r N T 1 2 1 122 2 2 1 1 1 第19頁(yè)/共71頁(yè) n i n i ii n i i T yx rT r rT N 11 22 1 1 2 1 1 n i n i ii n i n i ii Ty n i n

13、 i ii n i n i ii Tx yx xT r x yx rT N yx yT r y yx rT N 11 22 1 1 1 11 22 1 1 11 22 1 1 1 11 22 1 1 T x y N1T N1Tx N1Ty r1 1 第20頁(yè)/共71頁(yè) b FTyTx NNNN min 2 11 2 1 當(dāng)螺栓布置比較狹長(zhǎng)當(dāng)螺栓布置比較狹長(zhǎng)( (如如y y1 13x3x1 1) )時(shí)時(shí), , 可令可令:x:xi i=0=0，則，則N N1Ty 1Ty=0 =0 n i i n i i Tx y yT r y y rT N 1 2 1 1 1 1 2 1 1 b FTx NNN

14、min 2 1 2 1 第21頁(yè)/共71頁(yè) 度。要求：驗(yàn)算此連接的強(qiáng) 。級(jí)）普通螺栓（用 鋼，采用螺栓連接，鋼材為 翼緣如圖所示為牛腿板和柱例 kNFCM Q 100,20 235 7 . 3 mmkNeFT kNFV F 4 103300100 100 向螺栓群形心簡(jiǎn)化得：解：將力 號(hào)螺栓的強(qiáng)度栓，現(xiàn)驗(yàn)算號(hào)螺栓為受力最大的螺號(hào)和121 22 /305/1403 . 1mmNfmmNf b c b v ，得：查附表 kNf d nN b vv b v 44140 4 2014. 3 1 4 22 設(shè)計(jì)值為一個(gè)螺栓的抗剪承載力 x y o 1 2 3 4 5010050 5050100100 1

15、2 1 t 14 2 t F 200 第22頁(yè)/共71頁(yè) b c b c f tdN 設(shè)計(jì)值為一個(gè)螺栓的承壓承載力 kN2 .733051220 kNNNN b c b V b 44,min min 22 1 1 ii T x yx yT N kN5 .54 1004506 100103 22 4 22 1 1 ii T y yx xT N kN3 .27 1004506 50103 22 4 kN n V N V y 7 .16 6 100 1 kNNkNNNN bV y T y T x 44707 .163 .275 .54 min 2 2 2 11 2 1 此連接不滿足要求 第23頁(yè)/共

16、71頁(yè) 如圖所示排列 ，個(gè)，并加大牛腿板尺寸將螺栓數(shù)目增加到10 1111 3,50160 1 xymmxmmy， 號(hào)螺栓的強(qiáng)度驗(yàn)算 T yi Nxx 11 00，可以忽略，可近似取 2 1 1 i T x y yT N kN5 .37 8041604 160103 22 4 kN n V N V y 10 10 100 1 kNNkNNN bV y T x 448 .38105 .37 min 22 2 1 2 1 滿足要求 xx y y T x N1 T y N1 T N1 第24頁(yè)/共71頁(yè) 1 1、破壞形式、破壞形式 ： 栓桿被拉斷栓桿被拉斷 2 2、單個(gè)普通螺栓的抗拉承載力設(shè)計(jì)值、單

17、個(gè)普通螺栓的抗拉承載力設(shè)計(jì)值 b t eb te b t f d fAN 4 2 式中：式中：A Ae e-螺栓的有效截面面積；螺栓的有效截面面積； d de e-螺栓的有效直徑；螺栓的有效直徑； f ft tb b-螺栓的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。螺栓的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。 第25頁(yè)/共71頁(yè) )(3 24 13 螺距螺距 ttdde 因栓桿上的螺紋為斜方向的，所以公式取的是有效直徑因栓桿上的螺紋為斜方向的，所以公式取的是有效直徑 d de e而不是凈直徑而不是凈直徑d dn n， ，現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)?。?現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)取： dedn dm d 有效有效 直徑直徑 凈直徑凈直徑 平均平均 直徑直徑 最大最大 直

18、徑直徑 第26頁(yè)/共71頁(yè) QNNt 影響撬力的因素較多，大小難確定，規(guī)范采取簡(jiǎn)化計(jì)算影響撬力的因素較多，大小難確定，規(guī)范采取簡(jiǎn)化計(jì)算 的方法，取的方法，取f ft tb b=0.8f=0.8f（ff螺栓鋼材的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值螺栓鋼材的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 ）。）。 第27頁(yè)/共71頁(yè) b t N N n N 假定各螺栓受力均勻！假定各螺栓受力均勻！ 第28頁(yè)/共71頁(yè) 普通螺栓群彎矩受拉計(jì)普通螺栓群彎矩受拉計(jì) 算算 M 1 2 3 4 受壓區(qū)受壓區(qū) y1 y2 y3 N1 N2 N3 N4 中和軸中和軸 M M作用下螺栓連接按彈性設(shè)計(jì)，其假定為：作用下螺栓連接按彈性設(shè)計(jì)，其假定為： 1 1）連接板件

19、絕對(duì)剛性，螺栓為彈性；）連接板件絕對(duì)剛性，螺栓為彈性； 2 2）螺栓群的中和軸位于最下排螺栓的形心處，各螺栓所）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呈正比。受拉力與其至中和軸的距離呈正比。 M 刨平頂緊刨平頂緊 承托承托(板板) V V：承托板承受，：承托板承受， M：螺栓群承受：螺栓群承受 第29頁(yè)/共71頁(yè) 假定假定2 2：1 1號(hào)螺栓在號(hào)螺栓在M作用下所受拉力最大作用下所受拉力最大 nn yNyNyNM 2211 n n y N y N y N y N 3 3 2 2 1 1 M 刨平頂緊刨平頂緊 承托承托(板板) M 1 2 3 4 受壓區(qū)受壓區(qū) y

20、1 y2 y3 N1 N2 N3 N4 中和軸中和軸 假定假定 1、2 ： 第30頁(yè)/共71頁(yè) nn y y N Ny y N Ny y N N 1 1 3 1 1 32 1 1 2 ； n i in y y N yyy y N M 1 2 1 122 2 2 1 1 1 n i i y yM N 1 2 1 1 b t NN 1 1號(hào)螺栓強(qiáng)度驗(yàn)算：號(hào)螺栓強(qiáng)度驗(yàn)算： 第31頁(yè)/共71頁(yè) 普通螺栓群在偏心拉力作用普通螺栓群在偏心拉力作用 可采用偏于安全的設(shè)計(jì)方法，即可采用偏于安全的設(shè)計(jì)方法，即疊加法疊加法。 刨平頂緊刨平頂緊 承托承托(板板) F e 0 1 2 1 444 1 2 1 111

21、n i i MF b tn i i MF y yM n F NNN N y yM n F NNN 1 2 3 4 F M N1F F y1 N1M N2M N3M M=Fe N4M 第32頁(yè)/共71頁(yè) 0 1 2 1 n i i y yM n F 1 1 2 yn y n i i e 小偏心受拉，螺栓全部受拉，小偏心受拉，螺栓全部受拉，e e和和y yi i均從均從 形心形心O O處取值。處取值。 大偏心受拉，大偏心受拉，下（最外部）下（最外部）螺栓受壓，螺栓受壓，e e 和和y yi i均從均從最下排（最外部）最下排（最外部）螺栓處取值。螺栓處取值。 e 第33頁(yè)/共71頁(yè) 例題：如下圖所示

22、螺栓群連接，豎直向力由承托板承受例題：如下圖所示螺栓群連接，豎直向力由承托板承受 ，連接只承受偏心水平拉力，拉力設(shè)計(jì)值為，連接只承受偏心水平拉力，拉力設(shè)計(jì)值為N=250kNN=250kN，偏，偏 心距心距e=100mme=100mm，螺栓布置如圖，試選用合適的螺栓。，螺栓布置如圖，試選用合適的螺栓。 第34頁(yè)/共71頁(yè) 解解 ： 2 3 1 228 170 107 .38 mm f N A b t e mm100mm7.116 25012 250150504 y 222 1 2 i e ny 核心距 kN y yM n F N n i i 7.38 250150504 250100250 12

23、 250 222 1 2 1 1 連接屬于小偏心受拉：連接屬于小偏心受拉： 單螺栓有效截面面積單螺栓有效截面面積 ： 選用螺栓的規(guī)格為選用螺栓的規(guī)格為M20M20，其有效截面為，其有效截面為Ae=245mmAe=245mm2 2 。 查表得查表得 f ft tb b=170N/mm=170N/mm2 2 第35頁(yè)/共71頁(yè) 破壞形破壞形 式式 a a、螺桿受剪兼受拉破壞、螺桿受剪兼受拉破壞 b b、孔壁承壓破壞、孔壁承壓破壞 e M=Ne V N 為防止為防止螺桿螺桿受剪兼受拉受剪兼受拉破壞，應(yīng)滿足破壞，應(yīng)滿足 ： 1 22 b t t b v v N N N N b cv NN b V V

24、N N b tt NN0 1 1 a a b b 四分之一圓：園內(nèi)安全、園外破壞四分之一圓：園內(nèi)安全、園外破壞 實(shí)際承受荷載實(shí)際承受荷載 理論能承受荷載理論能承受荷載 第36頁(yè)/共71頁(yè) 例例 如圖示螺栓連接，采用如圖示螺栓連接，采用M20M20，承受設(shè)計(jì)荷載，承受設(shè)計(jì)荷載V=250kNV=250kN， e=120mme=120mm，螺栓為，螺栓為C C級(jí)（布置如圖），結(jié)構(gòu)為級(jí)（布置如圖），結(jié)構(gòu)為Q235BQ235B鋼材，鋼材， 試按考慮承托板傳遞全部試按考慮承托板傳遞全部V V（此時(shí)（此時(shí)h hf f=10mm=10mm）和不承受）和不承受V V兩兩 種情況驗(yàn)算此連接。種情況驗(yàn)算此連接。 N

25、 N1t1t N N2t2t N N3t3t N N4t4t y y1 1 y y1 1y y2 2 y y1 1y y3 3 第37頁(yè)/共71頁(yè) 解：解：1. 1. 承托板傳遞全部剪力承托板傳遞全部剪力V, V, 螺栓群受彎矩作用螺栓群受彎矩作用 mkNVeMkNV3012. 0250250 b t i NkN y yM N 20 )400300200100(2 400120250 22222 1 1 （1 1）單個(gè)螺栓抗拉承載力）單個(gè)螺栓抗拉承載力 （2 2）單個(gè)螺栓最大拉力）單個(gè)螺栓最大拉力 （3 3）承托焊縫驗(yàn)算）承托焊縫驗(yàn)算 kNfAN b te b t 7 .41170245 22

26、 /160/7 .150 )202180(107 . 02 100025035. 135. 1 mmNfmmN lh V w f we f 第38頁(yè)/共71頁(yè) 2. 2. 不考慮承托傳遞剪力不考慮承托傳遞剪力V V kNf d nN b vv b v 0 .44140 4 2014. 3 1 4 22 kNftdN b c b c 1223052020 （2 2）一個(gè)螺栓受力）一個(gè)螺栓受力 （1 1）一個(gè)螺栓承載力）一個(gè)螺栓承載力 kN y yM N i t 20 2 1 b cv NkN n V N25 10 250 1744. 0) 7 .41 20 () 44 25 ()()( 2222

27、 b t t b v v N N N N （3 3）螺栓驗(yàn)算）螺栓驗(yàn)算 kNfAN b te b t 7.41170245 第39頁(yè)/共71頁(yè) 第八節(jié)第八節(jié) 高強(qiáng)度螺栓連接計(jì)算高強(qiáng)度螺栓連接計(jì)算 摩擦型高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力摩擦型高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力P 摩擦型連接是依靠被連接件之間的摩擦力傳遞內(nèi)力，以摩擦型連接是依靠被連接件之間的摩擦力傳遞內(nèi)力，以 荷載設(shè)計(jì)值引起的剪力不超過(guò)摩擦阻力為設(shè)計(jì)原則。荷載設(shè)計(jì)值引起的剪力不超過(guò)摩擦阻力為設(shè)計(jì)原則。 影響高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接承載力的因素：影響高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接承載力的因素： 螺栓的螺栓的預(yù)拉力預(yù)拉力P、摩擦面的、摩擦面的抗滑移系數(shù)抗滑移系數(shù)、鋼材種類。、鋼

28、材種類。 高強(qiáng)度螺栓：摩擦型、承壓型高強(qiáng)度螺栓：摩擦型、承壓型 第40頁(yè)/共71頁(yè) （a a）大六角頭螺栓）大六角頭螺栓 （b b）扭剪型螺栓）扭剪型螺栓 預(yù)應(yīng)力預(yù)應(yīng)力P施加基本思路：擰緊螺帽、使螺桿受拉而產(chǎn)生預(yù)施加基本思路：擰緊螺帽、使螺桿受拉而產(chǎn)生預(yù) 應(yīng)力，從而對(duì)連接板件壓緊。應(yīng)力，從而對(duì)連接板件壓緊。 第41頁(yè)/共71頁(yè) 預(yù)拉力施加方法：預(yù)拉力施加方法：大六角頭螺栓大六角頭螺栓 a a、轉(zhuǎn)角法、轉(zhuǎn)角法 預(yù)拉力的建立簡(jiǎn)單、有效，但要防止欠擰、漏擰和超擰預(yù)拉力的建立簡(jiǎn)單、有效，但要防止欠擰、漏擰和超擰 ； 簡(jiǎn)單、易實(shí)施，但得到的預(yù)拉力誤差較大簡(jiǎn)單、易實(shí)施，但得到的預(yù)拉力誤差較大 b b、扭矩

29、法、扭矩法 初擰初擰: :用力矩扳手?jǐn)Q至終擰力矩的用力矩扳手?jǐn)Q至終擰力矩的30%30%50%50%，使板件貼緊，使板件貼緊 終擰終擰: :初擰基礎(chǔ)上，按初擰基礎(chǔ)上，按100%100%設(shè)計(jì)終擰力矩?cái)Q緊。設(shè)計(jì)終擰力矩?cái)Q緊。 第42頁(yè)/共71頁(yè) 初擰初擰擰至終擰力矩的擰至終擰力矩的60%-80%60%-80%； 終擰終擰初擰基礎(chǔ)上，以扭斷螺栓桿尾部為準(zhǔn)。初擰基礎(chǔ)上，以扭斷螺栓桿尾部為準(zhǔn)。 施工簡(jiǎn)單、技術(shù)要求低、易實(shí)施、質(zhì)量易保證等施工簡(jiǎn)單、技術(shù)要求低、易實(shí)施、質(zhì)量易保證等 預(yù)拉力施加方法：預(yù)拉力施加方法：扭剪型螺栓扭剪型螺栓 第43頁(yè)/共71頁(yè) ue fAP 2.1 9.09.09.0 P P根據(jù)螺

30、桿的有效抗拉強(qiáng)度確定：根據(jù)螺桿的有效抗拉強(qiáng)度確定： 考慮材料的不均勻性的折減系數(shù)考慮材料的不均勻性的折減系數(shù)0.90.9； 為防止施工時(shí)超張拉導(dǎo)致螺桿破壞的折減系數(shù)為防止施工時(shí)超張拉導(dǎo)致螺桿破壞的折減系數(shù)0.90.9； 考慮擰緊螺帽時(shí)螺桿上產(chǎn)生的扭矩對(duì)螺桿的不利影響考慮擰緊螺帽時(shí)螺桿上產(chǎn)生的扭矩對(duì)螺桿的不利影響1.21.2 附加安全系數(shù)附加安全系數(shù)0.90.9。 系數(shù)的確定：系數(shù)的確定： 第44頁(yè)/共71頁(yè) 抗滑移系數(shù)抗滑移系數(shù)與接觸面的與接觸面的處理方法處理方法和和構(gòu)件鋼號(hào)構(gòu)件鋼號(hào)有關(guān)；有關(guān)； 注意注意：鋼材表面涂紅丹后：鋼材表面涂紅丹后0.15，環(huán)境潮濕也降低，環(huán)境潮濕也降低， 因此嚴(yán)格禁

31、止鋼材表面涂紅丹及雨天施工。因此嚴(yán)格禁止鋼材表面涂紅丹及雨天施工。 第45頁(yè)/共71頁(yè) 高強(qiáng)高強(qiáng) 度螺度螺 栓栓 N O 1 2 3 4 a b N N/2 N/2 高強(qiáng)度螺栓抗剪連接工作性能高強(qiáng)度螺栓抗剪連接工作性能 第46頁(yè)/共71頁(yè) a a、摩擦型高強(qiáng)度螺栓、摩擦型高強(qiáng)度螺栓 ：設(shè)計(jì)原則：通過(guò)板件間摩擦力傳遞內(nèi)力，破壞準(zhǔn)則為克設(shè)計(jì)原則：通過(guò)板件間摩擦力傳遞內(nèi)力，破壞準(zhǔn)則為克 服摩擦力服摩擦力 高強(qiáng)度高強(qiáng)度 螺栓螺栓 N O 1 2 3 4 抗剪連接單栓承載力抗剪連接單栓承載力 PnN f b v 9 . 0 式中：式中： 0.90.9抗力分項(xiàng)系數(shù)抗力分項(xiàng)系數(shù)R R的倒的倒 數(shù)數(shù)( (R

32、R= =1.111)1.111)； n nf f傳力摩擦面數(shù)目；傳力摩擦面數(shù)目； -摩擦面抗滑移系數(shù)；摩擦面抗滑移系數(shù)； P P預(yù)拉力設(shè)計(jì)值。預(yù)拉力設(shè)計(jì)值。 要求要求：處理表面、限制溫度。：處理表面、限制溫度。 第47頁(yè)/共71頁(yè) b b、承壓型高強(qiáng)度螺栓、承壓型高強(qiáng)度螺栓 ： 設(shè)計(jì)原則：容許接觸面相對(duì)滑動(dòng)，以連接破壞為準(zhǔn)則。設(shè)計(jì)原則：容許接觸面相對(duì)滑動(dòng)，以連接破壞為準(zhǔn)則。 高強(qiáng)度高強(qiáng)度 螺栓螺栓 N O 1 2 3 4 要求要求：清理表面。：清理表面。 b v e v b v f d nN 4 2 b c b c ftdN )min( min b c b v b NNN， 單栓抗剪承載力：?jiǎn)?/p>

33、栓抗剪承載力： 抗剪承載力：抗剪承載力： 承壓承載力：承壓承載力： 第48頁(yè)/共71頁(yè) PN b t 8 . 0 單栓承載力單栓承載力 b t b t b t f d AfN 4 2 高強(qiáng)度螺栓抗拉連接高強(qiáng)度螺栓抗拉連接 當(dāng)外拉力大于預(yù)應(yīng)力時(shí)，卸荷后螺桿中的預(yù)應(yīng)力變小，當(dāng)外拉力大于預(yù)應(yīng)力時(shí)，卸荷后螺桿中的預(yù)應(yīng)力變小， 發(fā)生螺桿松弛現(xiàn)象，當(dāng)外拉力小于預(yù)應(yīng)力的發(fā)生螺桿松弛現(xiàn)象，當(dāng)外拉力小于預(yù)應(yīng)力的80%80%時(shí)，無(wú)松時(shí)，無(wú)松 弛現(xiàn)象。弛現(xiàn)象。 第49頁(yè)/共71頁(yè) N V n V N v 單個(gè)螺栓所單個(gè)螺栓所 受的拉力受的拉力 ： n N N t 1 2 3 4 N V N N作用下作用下V作用下作

34、用下 1 b v v b t t N N N N 高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接 單個(gè)螺栓所受的拉力、剪力驗(yàn)算：?jiǎn)蝹€(gè)螺栓所受的拉力、剪力驗(yàn)算： )25. 1(9 . 0 ,tf b tv NPnN 或或 第50頁(yè)/共71頁(yè) 1 22 b t t b v v N N N N b c b c v ftd N N 2 . 1 1 2 . 1 為了防止孔壁為了防止孔壁 的承壓破的承壓破 壞，應(yīng)滿壞，應(yīng)滿 足：足： 系數(shù)系數(shù)1.21.2是考慮由于外拉力的存在導(dǎo)致高強(qiáng)度螺栓的是考慮由于外拉力的存在導(dǎo)致高強(qiáng)度螺栓的 承壓承載力降低的修正系數(shù)。承壓承載力降低的修正系數(shù)。 螺栓承受剪螺栓承受剪 力、拉

35、力力、拉力 驗(yàn)算：驗(yàn)算： 第51頁(yè)/共71頁(yè) 第52頁(yè)/共71頁(yè) b c b v b NNN,min min 對(duì)于摩擦型連接對(duì)于摩擦型連接 ： b N N n min 對(duì)于承壓型連接對(duì)于承壓型連接 ： PnN f b 9 . 0 min NN 假定各螺栓受力均勻，所需螺栓數(shù)：假定各螺栓受力均勻，所需螺栓數(shù)： b c b c ftdN b vv b v f d nN 4 2 在受剪、受拉共同作用下的計(jì)算在受剪、受拉共同作用下的計(jì)算 與普通螺栓相同，但采用高與普通螺栓相同，但采用高 強(qiáng)度螺栓的設(shè)計(jì)值進(jìn)行計(jì)算強(qiáng)度螺栓的設(shè)計(jì)值進(jìn)行計(jì)算 ！ 第53頁(yè)/共71頁(yè) 例：設(shè)計(jì)一雙蓋板拼接的連接，鋼材為例：設(shè)計(jì)

36、一雙蓋板拼接的連接，鋼材為Q235BQ235B，高強(qiáng)度，高強(qiáng)度 螺栓采用螺栓采用M20M20，8.88.8級(jí)，拼接的鋼板厚為級(jí)，拼接的鋼板厚為20mm20mm，蓋板厚為，蓋板厚為 12mm12mm，連接承受的荷載為軸心拉力，連接承受的荷載為軸心拉力N=800kNN=800kN，試分別采，試分別采 用摩擦型（表面采用噴砂后生赤銹處理）和承壓型設(shè)計(jì)用摩擦型（表面采用噴砂后生赤銹處理）和承壓型設(shè)計(jì) 。 第54頁(yè)/共71頁(yè) 解解 ： 查得查得8.88.8級(jí)，級(jí)，M20M20高強(qiáng)螺栓高強(qiáng)螺栓P=125kNP=125kN，=0.45=0.45 一個(gè)螺栓受剪承載力一個(gè)螺栓受剪承載力 kNPnN f b V

37、3 .10112545. 029 . 09 . 0 一側(cè)所需螺栓數(shù)一側(cè)所需螺栓數(shù)n:n: 9 . 7 3 .101 800 b V N N n 取取9 9個(gè)個(gè) （1 1）采用摩擦型連接）采用摩擦型連接 第55頁(yè)/共71頁(yè) 承載力設(shè)計(jì)值承載力設(shè)計(jì)值 kNf d nN b vv b v 157250 4 2014. 3 2 4 22 kNftdN b c b c 1884702020 一側(cè)所需螺栓數(shù)一側(cè)所需螺栓數(shù)n:n: 1 .5 157 800 min b N N n 取取6 6個(gè)個(gè) （2 2）采用承壓型連接）采用承壓型連接 第56頁(yè)/共71頁(yè) 螺栓布置圖螺栓布置圖 第57頁(yè)/共71頁(yè) 度。要求

38、：驗(yàn)算此連接的強(qiáng) 。 級(jí)）擦型連接高強(qiáng)度螺栓（ 摩鋼，采用理，鋼材為 用噴砂處用螺栓連接，接觸面采 翼緣如圖所示為牛腿板和柱例 kNF MQ 100 ,9 .10 22235 : mmkNeFT kNFV F 4 103300100 100 向螺栓群形心簡(jiǎn)化得：解：將力 號(hào)螺栓的強(qiáng)度栓，現(xiàn)驗(yàn)算號(hào)螺栓為受力最大的螺號(hào)和121 45. 0190，查表得：kNP x y o 1 2 3 4 5010050 5050100100 12 1 t 14 2 t F 200 第58頁(yè)/共71頁(yè) kNPnN f b V 7719045. 019 . 09 . 0 設(shè)計(jì)值為一個(gè)螺栓的抗剪承載力 kN n V N

39、 kN yx xT N kN yx yT N V y ii T y ii T x 7 .16 6 100 3 .27 1004506 50103 5 .54 1004506 100103 1 1 22 4 22 1 1 22 4 22 1 1 用下所受的力為號(hào)螺栓在剪力和扭矩作 kNNkNNNN b V V y T y T x 77707 .163 .275 .54 2 2 2 11 2 1 此連接強(qiáng)度滿足要求。 第59頁(yè)/共71頁(yè) b t N N n N b b、彎矩作用下、彎矩作用下 假定連接的中和軸假定連接的中和軸 與螺栓群形心軸重與螺栓群形心軸重 合合 M 假定各螺栓均勻受力假定各螺栓

40、均勻受力 第60頁(yè)/共71頁(yè) M M 1 2 3 4 y1 y2 N1 N2 N3 N4 受壓區(qū)受壓區(qū) 中和軸中和軸 n n y N y N y N y N 3 3 2 2 1 1 n i i y yM N 1 2 1 1 因此，設(shè)計(jì)時(shí)只要滿足下式即可：因此，設(shè)計(jì)時(shí)只要滿足下式即可： b t NN 1 nn yNyNyNM 2211 第61頁(yè)/共71頁(yè) c c、偏心拉力作用、偏心拉力作用 下下 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0.8P0.8P，以保證板件緊密貼合，端板不會(huì)被拉開(kāi)，因此，以保證板件緊密貼合，端板不會(huì)被拉開(kāi)，因此

41、 認(rèn)為認(rèn)為中和軸在螺栓群形心中和軸在螺栓群形心上。所以摩擦型和承壓型均可上。所以摩擦型和承壓型均可 采用以下方法采用以下方法（疊加法）（疊加法）計(jì)算計(jì)算: : PN y yM n N N n N N b t n i i M 8 . 0 1 2 1 11 N e 1 2 3 4 M=Ne N y1 N1 N2 N3 N4 中和軸中和軸 M作用下作用下 N作用下作用下 第62頁(yè)/共71頁(yè) M N V 1 2 3 4 M N y1 y2 N1 N2 N3 N4 中和軸中和軸 M作用下作用下 N作用下作用下 V V作用下作用下 第63頁(yè)/共71頁(yè) b t n i i t N y yM n N N 1 2 1 1 1 1號(hào)螺栓在號(hào)螺