鋼結(jié)構(gòu)A-3.鋼結(jié)構(gòu)連接(高強(qiáng)螺栓)

1、摩擦型：摩擦型：只靠摩擦阻力傳力只靠摩擦阻力傳力, ,以剪力達(dá)到接觸面的摩擦力作為以剪力達(dá)到接觸面的摩擦力作為 承載力極限狀態(tài)承載力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則（設(shè)計(jì)準(zhǔn)則（0 01 1） 承壓型：承壓型：以作用剪力達(dá)到栓桿抗剪或孔壁承壓破壞為承載力以作用剪力達(dá)到栓桿抗剪或孔壁承壓破壞為承載力 極限狀態(tài)極限狀態(tài)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則（設(shè)計(jì)準(zhǔn)則（0 04 4） 3.8 高強(qiáng)度螺栓連接的構(gòu)造和計(jì)算高強(qiáng)度螺栓連接的構(gòu)造和計(jì)算單個(gè)螺栓抗剪試驗(yàn)結(jié)果單個(gè)螺栓抗剪試驗(yàn)結(jié)果 高強(qiáng)度螺栓高強(qiáng)度螺栓 普通螺栓普通螺栓 3.8.1 高強(qiáng)度螺栓連接的性能高強(qiáng)度螺栓連接的性能N 高強(qiáng)螺栓高強(qiáng)螺栓:分大六角頭型和扭剪型兩種。分大六角頭型和扭剪型兩種

2、。P1 1、高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力、高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力高強(qiáng)度螺栓高強(qiáng)度螺栓(a)(a)大六角頭型；大六角頭型；(b)(b)扭剪型扭剪型 扭矩法扭矩法 使用一種能直接顯示所施加扭矩大小的定扭扳手，上緊使用一種能直接顯示所施加扭矩大小的定扭扳手，上緊螺栓分初擰和終擰兩個(gè)階段，初擰扭矩不得小于終擰扭矩的螺栓分初擰和終擰兩個(gè)階段，初擰扭矩不得小于終擰扭矩的3030。終擰扭矩由試驗(yàn)測(cè)定。終擰扭矩由試驗(yàn)測(cè)定。 轉(zhuǎn)角法轉(zhuǎn)角法 初擰后初擰后, , 用電動(dòng)或風(fēng)動(dòng)扳手?jǐn)Q螺母用電動(dòng)或風(fēng)動(dòng)扳手?jǐn)Q螺母1/31/32/32/3圈圈, , 終擰角終擰角度與板疊厚度和螺栓直徑等有關(guān)度與板疊厚度和螺栓直徑等有關(guān), , 可測(cè)定?？蓽y(cè)

3、定。 扭斷螺栓尾部法扭斷螺栓尾部法 適用扭剪型高強(qiáng)度螺栓。用特制電動(dòng)扳手的兩個(gè)套筒分適用扭剪型高強(qiáng)度螺栓。用特制電動(dòng)扳手的兩個(gè)套筒分別套住螺母和螺栓尾部（正、反轉(zhuǎn)），由于螺栓尾部槽口深別套住螺母和螺栓尾部（正、反轉(zhuǎn)），由于螺栓尾部槽口深度是按終擰扭矩和預(yù)拉力之間的關(guān)系確定，故所得預(yù)拉力值度是按終擰扭矩和預(yù)拉力之間的關(guān)系確定，故所得預(yù)拉力值能得到保證。能得到保證。（1 1）預(yù)拉力的控制方法）預(yù)拉力的控制方法euAfP2 .19 .09 .09 .0 Ae e 有效截面面積；有效截面面積；fu u-螺栓材料經(jīng)熱處理后的抗拉強(qiáng)度。螺栓材料經(jīng)熱處理后的抗拉強(qiáng)度。0.90.9、0.90.9、0.90.9

4、材料不均勻性、彌補(bǔ)預(yù)拉力損失的超張拉、材料不均勻性、彌補(bǔ)預(yù)拉力損失的超張拉、 采用采用fu u作標(biāo)準(zhǔn)值等。作標(biāo)準(zhǔn)值等。1.21.2擰緊螺栓時(shí)產(chǎn)生的扭矩將降低栓桿的承載力。擰緊螺栓時(shí)產(chǎn)生的扭矩將降低栓桿的承載力。（2 2）預(yù)拉力的確定）預(yù)拉力的確定表表3.9 3.9 一個(gè)高強(qiáng)度螺栓的設(shè)計(jì)預(yù)拉力值一個(gè)高強(qiáng)度螺栓的設(shè)計(jì)預(yù)拉力值（kN） 與摩擦面的粗糙程度有關(guān)，即與構(gòu)件接觸面的處理與摩擦面的粗糙程度有關(guān)，即與構(gòu)件接觸面的處理方法和鋼號(hào)有關(guān)。方法和鋼號(hào)有關(guān)。 抗滑移系數(shù)值有隨被連接構(gòu)件接觸面的壓緊力減小抗滑移系數(shù)值有隨被連接構(gòu)件接觸面的壓緊力減小而降低的現(xiàn)象。而降低的現(xiàn)象。表表3.10 3.10 摩擦面

5、的抗滑移系數(shù)值摩擦面的抗滑移系數(shù)值3) 3) 高強(qiáng)度螺栓摩擦面抗滑移系數(shù)高強(qiáng)度螺栓摩擦面抗滑移系數(shù)（1 1）單個(gè)螺栓抗剪承載力設(shè)計(jì)值）單個(gè)螺栓抗剪承載力設(shè)計(jì)值式中式中 0.9 抗力分項(xiàng)系數(shù)抗力分項(xiàng)系數(shù) 的倒數(shù)，的倒數(shù)，R111. 19 . 0/ 1Rnf 傳力摩擦面數(shù)目：?jiǎn)渭魝髁δΣ撩鏀?shù)目：?jiǎn)渭鬾f f =1, =1, 雙剪雙剪nf f =2 . =2 . P 一個(gè)高強(qiáng)度螺栓的設(shè)計(jì)預(yù)拉力，按表一個(gè)高強(qiáng)度螺栓的設(shè)計(jì)預(yù)拉力，按表3.9 3.9 采用；采用；P 高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接bvf0.9NnP 摩擦面抗滑移系數(shù)，按表摩擦面抗滑移系數(shù)，按表3.10 3.10 采用；采用；3.

6、8.2 高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接計(jì)算高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接計(jì)算高強(qiáng)度螺栓群的抗剪計(jì)算高強(qiáng)度螺栓群的抗剪計(jì)算1 1、軸心力作用、軸心力作用 假定各螺栓受力均勻，故所需螺栓數(shù)：假定各螺栓受力均勻，故所需螺栓數(shù)：對(duì)于摩擦型連接：對(duì)于摩擦型連接：NN同普通螺栓，只需用高強(qiáng)度螺栓承載力代替普通螺栓承載力。同普通螺栓，只需用高強(qiáng)度螺栓承載力代替普通螺栓承載力。bvNnN構(gòu)件凈截面強(qiáng)度驗(yàn)算構(gòu)件凈截面強(qiáng)度驗(yàn)算孔前傳力分析孔前傳力分析fAN)nn5 . 01 (ANn1n 高強(qiáng)度螺栓群軸心力作用下高強(qiáng)度螺栓群軸心力作用下,為了防止板件被拉斷尚應(yīng)進(jìn)行板為了防止板件被拉斷尚應(yīng)進(jìn)行板件的凈截面驗(yàn)算件的凈截面驗(yàn)算.主板的危險(xiǎn)

7、截面為主板的危險(xiǎn)截面為1-1截面。截面?？紤]孔前傳力考慮孔前傳力50%得：得： 1-1截面的內(nèi)力為：截面的內(nèi)力為： N N+ + + + + + + + +NNANN2 2、扭矩或扭矩、剪力共同作用下扭矩或扭矩、剪力共同作用下 計(jì)算方法與普通螺栓相同，即：計(jì)算方法與普通螺栓相同，即： FTTxyN1TN1TxN1Tyr11F1N1F剪力剪力F作用下每個(gè)螺栓受力作用下每個(gè)螺栓受力：nFNF 1受拉前：預(yù)拉受拉前：預(yù)拉力與接觸面上力與接觸面上的擠壓力相平的擠壓力相平衡衡 超張拉實(shí)驗(yàn)：當(dāng)外拉力超過(guò)超張拉實(shí)驗(yàn)：當(dāng)外拉力超過(guò)P P時(shí)，螺栓將發(fā)生松弛現(xiàn)時(shí)，螺栓將發(fā)生松弛現(xiàn)象，即栓桿中的預(yù)拉力減小，這對(duì)抗剪

8、不利。象，即栓桿中的預(yù)拉力減小，這對(duì)抗剪不利。外拉力外拉力0.8P,0.8P,無(wú)松弛現(xiàn)象無(wú)松弛現(xiàn)象3 3、 高強(qiáng)度螺栓抗拉連接的工作性能高強(qiáng)度螺栓抗拉連接的工作性能 高強(qiáng)度螺栓受拉高強(qiáng)度螺栓受拉PNbt8 . 0抗拉承載力設(shè)計(jì)值抗拉承載力設(shè)計(jì)值計(jì)算方法同普通螺栓計(jì)算方法同普通螺栓btNNn btNnNN1高強(qiáng)度螺栓群的抗拉計(jì)算高強(qiáng)度螺栓群的抗拉計(jì)算（1 1）軸心力作用時(shí)）軸心力作用時(shí)N(b)(b)(a)(a)(c)(c)圖圖3.84 3.84 高強(qiáng)度螺栓群受拉高強(qiáng)度螺栓群受拉btiNyyMN211在在M M作用下，中和軸在螺栓群中心處。作用下，中和軸在螺栓群中心處。（2 2）高強(qiáng)度螺栓群彎矩受

9、拉）高強(qiáng)度螺栓群彎矩受拉 承受彎矩的高強(qiáng)度螺栓連接承受彎矩的高強(qiáng)度螺栓連接N0.8P, N0.8P, 連接板件間接觸面始終壓的很緊連接板件間接觸面始終壓的很緊, ,按小偏心受拉計(jì)算。按小偏心受拉計(jì)算。（3 3）高強(qiáng)度螺栓群偏心受拉）高強(qiáng)度螺栓群偏心受拉（4 4）高強(qiáng)度螺栓群承受拉力、彎矩和剪力的共同作用）高強(qiáng)度螺栓群承受拉力、彎矩和剪力的共同作用a) a) 高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接 分開(kāi)算，先受拉再受剪分開(kāi)算，先受拉再受剪單個(gè)螺栓拉力應(yīng)滿(mǎn)足：?jiǎn)蝹€(gè)螺栓抗剪承載力：b11t2iNNeNyNnyb1tNN0fft1t2(0.9)0.9(1.25)(1.25)VnnPnPNPN螺栓群抗

10、剪承載力：ft0.9(1.25)iVnnPNvft0.9(1.25)NnPN 摩擦型連接高強(qiáng)度螺栓的應(yīng)力摩擦型連接高強(qiáng)度螺栓的應(yīng)力3.8.3 3.8.3 高強(qiáng)度螺栓承壓型連接高強(qiáng)度螺栓承壓型連接同普通螺栓的計(jì)算同普通螺栓的計(jì)算 受剪承載力設(shè)計(jì)值受剪承載力設(shè)計(jì)值bvvbvfdnN42 承壓承載力設(shè)計(jì)值承壓承載力設(shè)計(jì)值bcbcftdN單個(gè)螺栓承載力設(shè)計(jì)值單個(gè)螺栓承載力設(shè)計(jì)值bcbvbNNN,minminbVeVbVfdnN42面積進(jìn)行計(jì)算：應(yīng)按螺紋處的有效，其受剪承載力設(shè)計(jì)值但當(dāng)剪切面在螺紋處時(shí) 高強(qiáng)度螺栓承壓型連接高強(qiáng)度螺栓承壓型連接A、抗剪承載力抗剪承載力B、承壓型高強(qiáng)度螺栓的單栓抗拉承載力，

11、因其破承壓型高強(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：相同，即：btebtebtfdfAN42式中：式中：A Ae e-螺栓桿的有效截面面積；螺栓桿的有效截面面積； d de e-螺栓桿的有效直徑；螺栓桿的有效直徑； f ft tb b高強(qiáng)度螺栓的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。高強(qiáng)度螺栓的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。上式的計(jì)算結(jié)果與上式的計(jì)算結(jié)果與0.8P相差不多。相差不多。C C 高強(qiáng)度螺栓承壓型連接同時(shí)承受剪力和拉力高強(qiáng)度螺栓承壓型連接同時(shí)承受剪力和拉力同普通螺栓的計(jì)算同普通螺栓的計(jì)算22vtbbvt1NNNNbbcvc11.21

12、.2NNd t f 受剪力和拉力聯(lián)合作用受剪力和拉力聯(lián)合作用1.21.2折減系數(shù)。由于外拉力將減折減系數(shù)。由于外拉力將減 小被連接構(gòu)件間預(yù)壓力，因小被連接構(gòu)件間預(yù)壓力，因 而構(gòu)件材料的承壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)而構(gòu)件材料的承壓強(qiáng)度設(shè)計(jì) 值隨之降低。值隨之降低。剪拉受拉承壓型高強(qiáng)受剪剪拉受拉摩擦型高強(qiáng)受剪剪拉受拉普通螺栓受剪bfbcftdNbvvbvfdnN42btebtfAN1)()(22bttbvvNNNNbcVNN PnNfbV9 . 0PNbt8 . 0tfbvNPnN25. 19 . 0PNbt8 . 0bvvbvfdnN42bfbcftdNbtebtfAN 1)()(22bttbvvNNNN2 .

13、 1/bcVNN 例例3.113.11試設(shè)計(jì)一雙蓋板拼接的鋼板連接。鋼材試設(shè)計(jì)一雙蓋板拼接的鋼板連接。鋼材Q235BQ235B，高，高強(qiáng)度螺栓為強(qiáng)度螺栓為8.88.8級(jí)的級(jí)的M20M20，連接處構(gòu)件接觸面用噴砂處理，作，連接處構(gòu)件接觸面用噴砂處理，作用在螺栓群形心處的軸心拉力設(shè)計(jì)值用在螺栓群形心處的軸心拉力設(shè)計(jì)值N=180kNN=180kN，試設(shè)計(jì)此連，試設(shè)計(jì)此連接。接。 解解 ： （1 1）采用摩擦型連接時(shí)）采用摩擦型連接時(shí) 查得查得8.88.8級(jí)，級(jí)，M2020高強(qiáng)螺栓高強(qiáng)螺栓P=125kN=125kN，=0.45=0.45 單個(gè)螺栓承載力設(shè)計(jì)值：?jiǎn)蝹€(gè)螺栓承載力設(shè)計(jì)值：bvf0.90.9

14、2 0.45 125101.3kNNnP bv8007.9101.3NnN一側(cè)所需螺栓數(shù)一側(cè)所需螺栓數(shù)n: :取取9 9個(gè)，見(jiàn)圖個(gè)，見(jiàn)圖3.783.78右邊所示。右邊所示。圖圖3.83 3.83 例例3.113.11圖圖（2 2）采用承壓型連接時(shí)）采用承壓型連接時(shí)單個(gè)螺栓承載力設(shè)計(jì)值：?jiǎn)蝹€(gè)螺栓承載力設(shè)計(jì)值：22bbvvv3.14 202250157kN44dNnfbbccNd t f bmin8005.1157NnN20 20 470一側(cè)所需螺栓數(shù)一側(cè)所需螺栓數(shù)n: :188kN取取6 6個(gè)，見(jiàn)圖個(gè)，見(jiàn)圖3.783.78左邊所示。左邊所示。 例例3.123.12 圖圖3.813.81所示高強(qiáng)度

15、螺栓摩擦型連接，被連接構(gòu)件的所示高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接，被連接構(gòu)件的鋼材為鋼材為Q235BQ235B。螺栓為。螺栓為10.910.9級(jí)，直徑級(jí)，直徑20mm20mm，接觸面采用噴砂處，接觸面采用噴砂處理；圖中內(nèi)力均為設(shè)計(jì)值，試驗(yàn)算此連接的承載力。理；圖中內(nèi)力均為設(shè)計(jì)值，試驗(yàn)算此連接的承載力。圖圖3.87 3.87 例例3.123.12圖圖 解解 ：由表由表3.93.9和表和表3.83.8查得抗滑移系數(shù)查得抗滑移系數(shù)=0.45=0.45，預(yù)拉力，預(yù)拉力P P=155kN=155kN 。單個(gè)螺栓的最大拉力為：?jiǎn)蝹€(gè)螺栓的最大拉力為： 31t1222222384106 10350162 2 (35035025015050 )iMyNNnm y 2444.268.2kN0.8124kNP連接的受剪承載力設(shè)計(jì)值應(yīng)按