鋼結(jié)構(gòu)連接-螺栓

1、 第3章 鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)構(gòu)-原理與設(shè)計(jì) 第第3 3章章 鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)構(gòu)的連接螺栓連接螺栓連接 第第3 3章章 鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)構(gòu)的連接精制螺栓精制螺栓粗制螺栓粗制螺栓代號(hào)代號(hào)A A級(jí)和級(jí)和B B級(jí)級(jí)C C級(jí)級(jí)強(qiáng)度等級(jí)強(qiáng)度等級(jí)5.65.6級(jí)和級(jí)和8.88.8級(jí)級(jí)4.64.6級(jí)和級(jí)和4.84.8級(jí)級(jí)加工方式加工方式車(chē)床上經(jīng)過(guò)切削而成車(chē)床上經(jīng)過(guò)切削而成單個(gè)零件上一次沖成單個(gè)零件上一次沖成加工精度加工精度螺桿與栓孔直徑之差為螺桿與栓孔直徑之差為0.250.250.5mm0.5mm螺桿與栓孔直徑之差為螺桿與栓孔直徑之差為1.51.53mm3mm抗剪性能抗剪性能好好較差較差經(jīng)濟(jì)性能經(jīng)濟(jì)性能價(jià)格高價(jià)格

2、高價(jià)格經(jīng)濟(jì)價(jià)格經(jīng)濟(jì)用途用途構(gòu)件精度很高的結(jié)構(gòu)（機(jī)械構(gòu)件精度很高的結(jié)構(gòu)（機(jī)械結(jié)構(gòu)）；在鋼結(jié)構(gòu)中很少采結(jié)構(gòu)）；在鋼結(jié)構(gòu)中很少采用用沿螺栓桿軸受拉的連接；次沿螺栓桿軸受拉的連接；次要的抗剪連接；安裝的臨時(shí)要的抗剪連接；安裝的臨時(shí)固定固定1. 1. 普通螺栓連接普通螺栓連接 第第3 3章章 鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)構(gòu)的連接2. 2. 高強(qiáng)度螺栓連接高強(qiáng)度螺栓連接高強(qiáng)度螺栓是高強(qiáng)螺桿和配套螺母、墊圈的高強(qiáng)度螺栓是高強(qiáng)螺桿和配套螺母、墊圈的合稱(chēng)。合稱(chēng)。由由4545號(hào)、號(hào)、40B40B和和20MnTiB20MnTiB鋼經(jīng)過(guò)熱處理加工而成。鋼經(jīng)過(guò)熱處理加工而成。 4545號(hào)號(hào)8.88.8級(jí)；級(jí)；40B40B和和20M

3、nTiB20MnTiB10.910.9級(jí)級(jí) （a）大六角頭螺栓）大六角頭螺栓 （b）扭剪型螺栓）扭剪型螺栓（a）大六角頭螺栓）大六角頭螺栓（b）扭剪型螺栓）扭剪型螺栓 第第3 3章章 鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)構(gòu)的連接Q235Q235鋼和4545號(hào)鋼的區(qū)別用途不同，Q235是普通結(jié)構(gòu)鋼，屬工程用鋼，主要用作鋼構(gòu)件，如角鋼、槽鋼、工字鋼、鋼板等；45號(hào)鋼是優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，屬機(jī)械用鋼，主要用作機(jī)械零件，如軸類(lèi)、齒輪、高強(qiáng)度螺栓等。 鋼號(hào)表示方法不同，Q235鋼號(hào)表示的是鋼的力學(xué)性能-強(qiáng)度（屈服強(qiáng)度不低235MPa）；45號(hào)鋼好表示鋼的化學(xué)成分（鋼的含碳量為0.45%左右）。 第第3 3章章 鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)

4、構(gòu)的連接Q235Q235鋼和4545號(hào)鋼的區(qū)別鋼的性能不同，Q235屬于低碳鋼，其塑性較高，但強(qiáng)度較低，適合于拉伸、壓延加工，如制作型材、板材等；45號(hào)鋼屬于中碳鋼，可進(jìn)行淬火處理，其熱處理后強(qiáng)度和硬度高，故適合于制作機(jī)械零件，用于要求受力大及耐磨性好的場(chǎng)合。 第第3 3章章 鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)構(gòu)的連接高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接和承壓型連接比較高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接和承壓型連接比較高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接高強(qiáng)度螺栓承壓型連接高強(qiáng)度螺栓承壓型連接傳力機(jī)理傳力機(jī)理利用預(yù)拉力把被連接的部利用預(yù)拉力把被連接的部件夾緊，使部件的接觸面件夾緊，使部件的接觸面間產(chǎn)生很大的摩擦力，外間產(chǎn)生很大的摩擦力，

5、外力通過(guò)摩擦力來(lái)傳遞力通過(guò)摩擦力來(lái)傳遞允許接觸面滑移，依靠螺栓桿允許接觸面滑移，依靠螺栓桿和螺孔之間的承壓來(lái)傳力和螺孔之間的承壓來(lái)傳力栓孔直徑栓孔直徑螺桿的公稱(chēng)直徑螺桿的公稱(chēng)直徑+1.5+1.52.0mm2.0mm螺桿的公稱(chēng)直徑螺桿的公稱(chēng)直徑+1.0+1.01.5mm1.5mm特點(diǎn)特點(diǎn)剪切變形小，彈性性能好，剪切變形小，彈性性能好，特別適用于承受動(dòng)力荷載特別適用于承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)連接緊湊，但剪切變形大，不連接緊湊，但剪切變形大，不得用于承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)得用于承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu) 第第3 3章章 鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)構(gòu)的連接鉚釘連接及特點(diǎn)鉚釘連接及特點(diǎn) 鉚釘連接鉚釘連接是用一端帶有半圓形預(yù)制

6、釘頭的鉚是用一端帶有半圓形預(yù)制釘頭的鉚釘，將釘桿燒紅迅速插入被連接件的釘孔中，釘，將釘桿燒紅迅速插入被連接件的釘孔中，再用鉚釘槍將另一端也打鉚成釘頭，使連接達(dá)再用鉚釘槍將另一端也打鉚成釘頭，使連接達(dá)到緊固。到緊固。缺點(diǎn)缺點(diǎn)費(fèi)工費(fèi)料、勞動(dòng)強(qiáng)度高。費(fèi)工費(fèi)料、勞動(dòng)強(qiáng)度高。目前承重鋼結(jié)構(gòu)連接中已很少應(yīng)用。目前承重鋼結(jié)構(gòu)連接中已很少應(yīng)用。優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)傳力可靠，塑性、韌性好，傳力可靠，塑性、韌性好，動(dòng)力性能好動(dòng)力性能好 第第3 3章章 鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)構(gòu)的連接連接方法連接方法優(yōu)優(yōu) 點(diǎn)點(diǎn)缺缺 點(diǎn)點(diǎn)焊焊 接接對(duì)幾何形體適應(yīng)性強(qiáng)，構(gòu)對(duì)幾何形體適應(yīng)性強(qiáng)，構(gòu)造簡(jiǎn)單，省材省工，易于造簡(jiǎn)單，省材省工，易于自動(dòng)化，工效高自動(dòng)

7、化，工效高 。焊接殘余應(yīng)力大且不易控制，焊接殘余應(yīng)力大且不易控制，焊接變形大。對(duì)材質(zhì)要求高，焊接變形大。對(duì)材質(zhì)要求高，質(zhì)量檢驗(yàn)工作量大。質(zhì)量檢驗(yàn)工作量大。 鉚鉚 接接傳力可靠，韌性和塑性好，傳力可靠，韌性和塑性好，質(zhì)量易于檢查，抗動(dòng)力荷質(zhì)量易于檢查，抗動(dòng)力荷載好。載好。 費(fèi)鋼、費(fèi)工費(fèi)鋼、費(fèi)工 。目前很少采用目前很少采用普通螺栓普通螺栓連接連接裝卸便利，設(shè)備簡(jiǎn)單裝卸便利，設(shè)備簡(jiǎn)單螺栓精度低時(shí)不宜受剪，螺螺栓精度低時(shí)不宜受剪，螺栓精度高時(shí)加工和安裝難度栓精度高時(shí)加工和安裝難度較大較大 。高強(qiáng)螺栓高強(qiáng)螺栓連接連接 加工方便，對(duì)結(jié)構(gòu)削弱少，加工方便，對(duì)結(jié)構(gòu)削弱少，能承受動(dòng)力荷載，耐疲勞，能承受動(dòng)力荷載

8、，耐疲勞，塑性、韌性好塑性、韌性好 。摩擦面處理，安裝工藝略為摩擦面處理，安裝工藝略為復(fù)雜，造價(jià)略高復(fù)雜，造價(jià)略高 主要連接方法及優(yōu)缺點(diǎn)主要連接方法及優(yōu)缺點(diǎn) 第第3 3章章 鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)構(gòu)的連接螺栓規(guī)格螺栓規(guī)格精制螺栓精制螺栓粗制螺栓粗制螺栓分類(lèi)分類(lèi)A A級(jí)和級(jí)和B B級(jí)級(jí)C C級(jí)級(jí)強(qiáng)度等級(jí)強(qiáng)度等級(jí)5.65.6級(jí)和級(jí)和8.88.8級(jí)級(jí)4.64.6級(jí)和級(jí)和4.84.8級(jí)級(jí)加工方式加工方式車(chē)床上經(jīng)過(guò)切削而成車(chē)床上經(jīng)過(guò)切削而成單個(gè)零件上一次沖成單個(gè)零件上一次沖成加工精度加工精度螺桿與栓孔直徑之差為螺桿與栓孔直徑之差為0.250.250.5mm0.5mm螺桿與栓孔直徑之差為螺桿與栓孔直徑之差為1.

9、51.53mm3mm受力特點(diǎn)受力特點(diǎn)抗剪差、抗拉好抗剪差、抗拉好抗剪抗拉均好抗剪抗拉均好經(jīng)濟(jì)性能經(jīng)濟(jì)性能價(jià)格高價(jià)格高價(jià)格經(jīng)濟(jì)價(jià)格經(jīng)濟(jì)用途用途構(gòu)件精度很高的結(jié)構(gòu)（機(jī)械構(gòu)件精度很高的結(jié)構(gòu)（機(jī)械結(jié)構(gòu)）；在鋼結(jié)構(gòu)中很少采結(jié)構(gòu)）；在鋼結(jié)構(gòu)中很少采用用沿螺栓桿軸受拉的連接；次沿螺栓桿軸受拉的連接；次要的抗剪連接；安裝的臨時(shí)要的抗剪連接；安裝的臨時(shí)固定固定3.6 3.6 普通螺栓連接的構(gòu)造和計(jì)算普通螺栓連接的構(gòu)造和計(jì)算注：注：A、B兩級(jí)的區(qū)別只是尺寸不同。兩級(jí)的區(qū)別只是尺寸不同。 A級(jí)用于級(jí)用于d24mm, l150mm的的螺栓，螺栓，B級(jí)用于級(jí)用于d24mm, l150mm 螺栓。螺栓。 第第3 3章章

10、鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)構(gòu)的連接常用螺栓直徑為常用螺栓直徑為d=16，20，24mm，用，用M表示，如表示，如M16。螺栓符號(hào)螺栓符號(hào)螺栓孔為螺栓孔為d0=d+1.53mmM12、 M16大大1.5mm， M18、 M20 、 M22 、M24大大2mm， M27、 M30大大3mm 第第3 3章章 鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)構(gòu)的連接5.5.1 螺栓的排列和構(gòu)造要求螺栓的排列和構(gòu)造要求 螺栓的排列應(yīng)簡(jiǎn)單、統(tǒng)一而緊湊，滿(mǎn)足受力要求，構(gòu)造合理螺栓的排列應(yīng)簡(jiǎn)單、統(tǒng)一而緊湊，滿(mǎn)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(cuò)列排列兩種。又便于安裝。排列的方式有并列排列和錯(cuò)列排列兩種。圖圖3.5.1 螺栓的排列方

11、式螺栓的排列方式1.1.螺栓的排列螺栓的排列并列比較簡(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)件并列比較簡(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，但螺栓空排列不截面的削弱較大；錯(cuò)列可以減小螺栓孔對(duì)截面的削弱，但螺栓空排列不如并列緊湊，連接板尺寸較大。如并列緊湊，連接板尺寸較大。 第第3 3章章 鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)構(gòu)的連接(1)(1)受力要求受力要求 下限：下限：防止孔間板破裂防止孔間板破裂3d0上限：上限：防止板間張口和鼓曲防止板間張口和鼓曲。b）螺孔中心距限制）螺孔中心距限制a）端距限制）端距限制防止孔端鋼板剪斷防止孔端鋼板

12、剪斷，2d0 ；中心距太大中心距太大2d端距過(guò)小端距過(guò)?。? 2）構(gòu)造要求）構(gòu)造要求 螺栓的中距及邊距過(guò)大，則構(gòu)件接觸面不夠緊密，螺栓的中距及邊距過(guò)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。潮氣易侵入縫隙而發(fā)生銹蝕。（3 3）施工要求）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。要保證有一定的空間，以便轉(zhuǎn)動(dòng)扳手，擰緊螺母。 第第3 3章章 鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)構(gòu)的連接端距端距邊距邊距1.5d0(1.2d0)2d02d01.5d03d0端距端距端距端距端距端距中距中距邊距邊距線(xiàn)距線(xiàn)距3d02d03d01.5d01.5d03d03d02d0邊距邊距根據(jù)規(guī)范規(guī)定（根據(jù)規(guī)范規(guī)定（P52

13、P52表表3.43.4）的螺栓最大、最小容許間距，排列螺栓時(shí)宜）的螺栓最大、最小容許間距，排列螺栓時(shí)宜按最小容許間距取用，且宜取按最小容許間距取用，且宜取5mm5mm的倍數(shù)，并按等距離布置，以縮小連的倍數(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。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。 第第3 3章章 鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)構(gòu)的連接 第第3 3章章 鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)構(gòu)的連接 為了保證連接的可靠性，每個(gè)桿件的節(jié)點(diǎn)或拼接接頭一端不宜少于為了保證連接的可靠性，每個(gè)桿件的節(jié)點(diǎn)或拼接接頭一端不宜少于兩兩個(gè)個(gè)永久螺栓；永久螺栓；2.2.螺栓的其它構(gòu)造要

14、求螺栓的其它構(gòu)造要求 直接承受動(dòng)荷載的普通螺栓連接應(yīng)采用直接承受動(dòng)荷載的普通螺栓連接應(yīng)采用雙螺帽雙螺帽，或其他措施以防螺帽，或其他措施以防螺帽松動(dòng)；松動(dòng)； C C級(jí)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：級(jí)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： 承受靜載或間接動(dòng)載的次要連接；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；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。臨時(shí)固定構(gòu)件的安裝連接。 沿桿軸方向受拉螺栓連接的端板，應(yīng)適當(dāng)加大剛度，以減小撬力對(duì)螺沿桿軸方向受拉螺栓連接的端板，應(yīng)適當(dāng)加大剛度，以減小撬力對(duì)螺栓抗拉承載力的不利影響。栓抗拉承載

15、力的不利影響。 第第3 3章章 鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)構(gòu)的連接3.7 普通螺栓的工作性能和計(jì)算普通螺栓的工作性能和計(jì)算 螺栓連接的受力形式分為：只受剪力，只受拉力。有時(shí)螺栓連接的受力形式分為：只受剪力，只受拉力。有時(shí)受剪力和拉力的共同作用。受剪力和拉力的共同作用。 FNFA A 剪力螺栓剪力螺栓B B 拉力螺栓拉力螺栓C C 剪力和拉力共剪力和拉力共同作用同作用受力垂直螺桿，承受力垂直螺桿，承剪、承壓。剪、承壓。連接件有錯(cuò)動(dòng)趨勢(shì)連接件有錯(cuò)動(dòng)趨勢(shì)受力平行螺桿，承拉受力平行螺桿，承拉連接件有脫開(kāi)趨勢(shì)連接件有脫開(kāi)趨勢(shì) 第第3 3章章 鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)構(gòu)的連接NO1234NNabNN/2N/2對(duì)圖示螺栓連接

16、做抗剪試驗(yàn)對(duì)圖示螺栓連接做抗剪試驗(yàn), ,即可得到板即可得到板件上件上a a、b b兩點(diǎn)相對(duì)位移兩點(diǎn)相對(duì)位移與作用力與作用力N N的關(guān)的關(guān)系曲線(xiàn)系曲線(xiàn), ,該曲線(xiàn)清楚的揭示了抗剪螺栓受該曲線(xiàn)清楚的揭示了抗剪螺栓受力的四個(gè)階段力的四個(gè)階段1. 1. 受剪連接的工作性能受剪連接的工作性能 (1) 摩擦傳力的彈性階段摩擦傳力的彈性階段(01段段) 直線(xiàn)段直線(xiàn)段連接處于彈性狀態(tài)；連接處于彈性狀態(tài)； 該階段較短該階段較短摩擦力較小。摩擦力較小。(2) 滑移階段滑移階段(12段段) 克服摩擦力后，板件間突然發(fā)生水平滑克服摩擦力后，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間隙，表移，最大滑移量為栓孔

17、和栓桿間的間隙，表現(xiàn)在曲線(xiàn)上為水平段?，F(xiàn)在曲線(xiàn)上為水平段。 第第3 3章章 鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)構(gòu)的連接NO1234abNN/2N/2(3) 栓桿傳力的彈性階段栓桿傳力的彈性階段(23段段) 該階段主要靠栓桿與孔壁的接觸傳力。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，孔壁受擠壓。栓桿受剪力、拉力、彎矩作用，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，板件間摩擦力的增大，N-關(guān)系以曲線(xiàn)狀態(tài)關(guān)系以曲線(xiàn)狀態(tài)上升。上升。 (4) 彈塑性階段彈塑性階段(34段段) 達(dá)到達(dá)到3 3后，即使給荷載以很小的增量，后，即使給荷載以很

18、小的增量，連接的剪切變形迅速增大，直到連接破壞。連接的剪切變形迅速增大，直到連接破壞。4 4點(diǎn)（曲線(xiàn)的最高點(diǎn)）即為普通螺栓抗剪點(diǎn)（曲線(xiàn)的最高點(diǎn)）即為普通螺栓抗剪連接的極限承載力連接的極限承載力Nu。 第第3 3章章 鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)構(gòu)的連接螺桿被剪斷；螺桿被剪斷； b) 連接件孔壁擠壓破壞；連接件孔壁擠壓破壞；c) 鋼板拉斷；鋼板拉斷；d) 鋼板沖剪破壞；鋼板沖剪破壞；e) 螺桿彎曲破壞螺桿彎曲破壞 。 2.2.受剪螺栓的破壞形式受剪螺栓的破壞形式a)AB栓桿較細(xì)而板件較厚時(shí)栓桿較細(xì)而板件較厚時(shí)b)BA栓桿較粗而板件較薄時(shí)栓桿較粗而板件較薄時(shí)c)A截面削弱過(guò)多時(shí)截面削弱過(guò)多時(shí)d)3535a1A

19、端矩過(guò)小時(shí)；端矩端矩過(guò)小時(shí)；端矩2d0e)A板過(guò)厚螺栓桿過(guò)長(zhǎng)；栓桿長(zhǎng)度板過(guò)厚螺栓桿過(guò)長(zhǎng)；栓桿長(zhǎng)度5da)、b)、c)通過(guò)計(jì)算解決通過(guò)計(jì)算解決d)、e) 通過(guò)構(gòu)造解決通過(guò)構(gòu)造解決 第第3 3章章 鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)構(gòu)的連接單個(gè)剪力螺栓的設(shè)計(jì)承載力：?jiǎn)蝹€(gè)剪力螺栓的設(shè)計(jì)承載力：受剪承載力設(shè)計(jì)值：受剪承載力設(shè)計(jì)值：承壓承載力設(shè)計(jì)值：承壓承載力設(shè)計(jì)值：d3.3.單個(gè)普通螺栓的受剪計(jì)算單個(gè)普通螺栓的受剪計(jì)算 剪力螺栓的承載力取決于螺栓桿受剪和孔壁承壓兩種情況，故單剪力螺栓的承載力取決于螺栓桿受剪和孔壁承壓兩種情況，故單栓抗剪承載力由以下兩式?jīng)Q定栓抗剪承載力由以下兩式?jīng)Q定: :bv2vbv4fdnN（3.5.

20、1）bcbcf tdN（3.5.2）bvbcbmin,minNNNp 假定螺栓受剪面上的剪應(yīng)力均勻分布假定螺栓受剪面上的剪應(yīng)力均勻分布 ；p 假定擠壓力沿栓桿直徑平面（實(shí)際上是相應(yīng)于假定擠壓力沿栓桿直徑平面（實(shí)際上是相應(yīng)于栓桿直徑平面的孔壁部分）均勻分布栓桿直徑平面的孔壁部分）均勻分布 第第3 3章章 鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)構(gòu)的連接受剪承載力設(shè)計(jì)值：受剪承載力設(shè)計(jì)值：bv2vbv4fdnN承壓承載力設(shè)計(jì)值：承壓承載力設(shè)計(jì)值：bcbcf tdNt1 t2 ,t= t1t1t2t1t2t3t2 t1+ t2 ,t= t2d+b15d0(d0為孔徑為孔徑)時(shí)，各個(gè)螺栓內(nèi)力難以均勻，端部時(shí)，各個(gè)螺栓內(nèi)力難以

21、均勻，端部螺栓受力最大首先破壞，然后依次破壞。由試驗(yàn)可得連接的螺栓受力最大首先破壞，然后依次破壞。由試驗(yàn)可得連接的抗剪抗剪強(qiáng)度折減系數(shù)強(qiáng)度折減系數(shù) 與與l1/d0的關(guān)系曲線(xiàn)。的關(guān)系曲線(xiàn)。0101015601.1(3.5.4*)150dldld當(dāng)時(shí)：7 .06001 時(shí)時(shí)：當(dāng)當(dāng)dl則連接所需栓數(shù)：則連接所需栓數(shù)：bminNNn(3.5.5)因此因此規(guī)范規(guī)范采用承載力折減系數(shù)采用承載力折減系數(shù) 考慮螺栓群受力不均?？紤]螺栓群受力不均。 第第3 3章章 鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)構(gòu)的連接FeFTTxyN1TN1TxN1Tyr11F1N1F（2 2）普通螺栓群偏心受剪）普通螺栓群偏心受剪F作用下每個(gè)螺栓受力：作

22、用下每個(gè)螺栓受力：)6 . 5 . 3(1nFNF基本假設(shè)基本假設(shè) 連接件絕對(duì)剛性連接件絕對(duì)剛性, , 螺栓彈性；螺栓彈性； T作用下連接板件繞栓群形心轉(zhuǎn)動(dòng)，各螺栓剪力大小與螺栓至形心作用下連接板件繞栓群形心轉(zhuǎn)動(dòng)，各螺栓剪力大小與螺栓至形心的距離的距離ri成正比，方向與它和形心的連線(xiàn)垂直。成正比，方向與它和形心的連線(xiàn)垂直。V=FT=Fe 第第3 3章章 鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)構(gòu)的連接1T 12T 2T T T TiinnN rN rN rN rT（a）TxyN1TN1TxN1Tyr11顯然，顯然，T作用下作用下1號(hào)螺栓所受剪力最大（號(hào)螺栓所受剪力最大（r1最大）。最大）。根據(jù)平衡條件得：根據(jù)平衡條件

23、得：1T1nnT1T133T1T122T,NrrNNrrNNrrN（c） 將將（c）式代入式代入（a），），得用得用N1T表達(dá)的表達(dá)的T式：式： TrrNrrrrrNnii12i11T223222111T由各螺栓剪力與由各螺栓剪力與r成正比：成正比：nnT3322T11TrNrTNrNrN（b）由各剪力都用由各剪力都用N1表示：表示： 第第3 3章章 鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)構(gòu)的連接221211iiiTyxTrrTrN螺栓螺栓1離形心最遠(yuǎn)是危險(xiǎn)螺栓離形心最遠(yuǎn)是危險(xiǎn)螺栓, ,最大剪力最大剪力N1T:將將N1T它分解為水平和豎直分力：它分解為水平和豎直分力： 221111T1TyiiyxTxrxNN（3.

24、5.8）xi第第i個(gè)螺栓中心的個(gè)螺栓中心的x坐標(biāo)，坐標(biāo)，yi第第i個(gè)螺栓中心的個(gè)螺栓中心的y坐標(biāo)坐標(biāo)y1TNoxx11TxN1TyN1r1y11FN 221111T1TxiiyxTyryNN( 3.5.7)驗(yàn)算剪力最大螺栓驗(yàn)算剪力最大螺栓: :bmin21F1Ty21Tx1NNNNN（3.5.9）此時(shí)計(jì)算此時(shí)計(jì)算F作用下的螺栓內(nèi)力時(shí)，不需考慮長(zhǎng)接頭的折減系數(shù)作用下的螺栓內(nèi)力時(shí)，不需考慮長(zhǎng)接頭的折減系數(shù))6 . 5 . 3(1nFNF 第第3 3章章 鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)構(gòu)的連接y1TNoxx11TxN1TyN1r1y11FN如果如果y13x1，則可假定，則可假定xi=0 。 由此得由此得N1Ty=

25、0，則計(jì)算式為：則計(jì)算式為：bmin22211NnFyTyNi（3.5.10）如果如果x13y1，則可假定，則可假定yi=0 。 由此得由此得N1Tx=0，則計(jì)算式為則計(jì)算式為11Ty2iTxNx2b11min2iTxFNNxn（3.5.10） 第第3 3章章 鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)構(gòu)的連接5.5.3 普通螺栓的受拉連接普通螺栓的受拉連接1.1.普通螺栓受拉的工作性能普通螺栓受拉的工作性能b) 試驗(yàn)證明影響撬力的因素試驗(yàn)證明影響撬力的因素較多，其大小難以確定，規(guī)較多，其大小難以確定，規(guī)范將螺栓的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值范將螺栓的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值降低降低2020來(lái)考慮撬力的影響，來(lái)考慮撬力的影響，取取ftb=0.

26、8f（f螺栓鋼材的抗螺栓鋼材的抗拉強(qiáng)度設(shè)值）拉強(qiáng)度設(shè)值）。a) 螺栓受拉時(shí)，一般是通過(guò)與螺桿垂直的板件傳遞，即螺桿并非螺栓受拉時(shí)，一般是通過(guò)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(shí)，螺栓有被撬開(kāi)的趨勢(shì)（杠桿作軸心受拉，當(dāng)連接板件發(fā)生變形時(shí)，螺栓有被撬開(kāi)的趨勢(shì)（杠桿作用），使螺桿中的拉力增加（撬力用），使螺桿中的拉力增加（撬力Q Q）并產(chǎn)生彎曲現(xiàn)象。連接件剛）并產(chǎn)生彎曲現(xiàn)象。連接件剛度越小撬力越大。度越小撬力越大。 圖圖3.5.6 受拉螺栓的撬力受拉螺栓的撬力 QNNt 第第3 3章章 鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)構(gòu)的連接c) 在構(gòu)造上可以通過(guò)加強(qiáng)連接件的剛度的方法，來(lái)減小杠桿作在構(gòu)造

27、上可以通過(guò)加強(qiáng)連接件的剛度的方法，來(lái)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。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。加勁肋加勁肋翼緣加強(qiáng)的措施翼緣加強(qiáng)的措施 2.2.單個(gè)普通螺栓受拉承載力單個(gè)普通螺栓受拉承載力bt2ebtebt4fdfAN（3.5.11）Ntb單個(gè)螺栓抗拉承載力；單個(gè)螺栓抗拉承載力；Ae 螺栓螺紋處的有效面積；螺栓螺紋處的有效面積；de 螺栓有效直徑；附表螺栓有效直徑；附表9.2 (P455) ftb 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。 ftb 0.8f假定拉應(yīng)力在螺栓螺紋處截面上均假定拉應(yīng)力在螺栓螺紋處截面上均勻分布，則一個(gè)拉

28、力螺栓的承載力勻分布，則一個(gè)拉力螺栓的承載力設(shè)計(jì)值：設(shè)計(jì)值： 第第3 3章章 鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)構(gòu)的連接dedndmd)12. 5 . 3()(32413螺距PPdde螺栓的有效截面面積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因栓桿上的螺紋為斜方向的，所以公式取的是有效直徑徑de而不是凈直徑而不是凈直徑dn，現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)?。海F(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)?。?第第3 3章章 鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)構(gòu)的連接（1 1）栓群軸心受拉）栓群軸心受拉 當(dāng)外力通過(guò)螺栓群形心時(shí)，當(dāng)外力通過(guò)螺栓群形心時(shí)，一般假定每個(gè)螺栓均勻受一般假定每個(gè)螺栓均勻受力，力，因此連接所需的螺栓數(shù)目為：因此連接所需的螺栓數(shù)目為：

29、btNNn （ 3.5.13）bt2ebtebt4fdfAN（3.5.11）3. 3. 普通螺栓群受拉普通螺栓群受拉N 第第3 3章章 鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)構(gòu)的連接M刨平頂緊刨平頂緊承托承托(板板)M1 2 3 4受壓區(qū)受壓區(qū)y1y2y3N1N2N3N4中和軸中和軸(2(2）栓群承受彎矩作用）栓群承受彎矩作用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： 連接板件絕對(duì)剛性，螺栓為彈性；連接板件絕對(duì)剛性，螺栓為彈性； 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。中和軸的距離成正比。

30、 第第3 3章章 鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)構(gòu)的連接M刨平頂緊刨平頂緊承托承托(板板)M1 2 3 4受壓區(qū)受壓區(qū)y1y2y3N1N2N3N4中和軸中和軸顯然顯然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)(2211byNyNyNMnn由力學(xué)及假定可得：由力學(xué)及假定可得：)(332211ayNyNyNyNnn 第第3 3章章 鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)構(gòu)的連接將式將式(c)代入式代入式(b)得得: :)(1131132112cyyNNyyNNyyNNnn；)(12112222111dyyNyyyyNMniin由式由式(a)得得: :)(12eyyMNniiii因此，設(shè)計(jì)時(shí)只要滿(mǎn)足下式即可：因此，設(shè)計(jì)

31、時(shí)只要滿(mǎn)足下式即可：)14. 5 . 3(211btNyMyNi螺栓螺栓i 的拉力的拉力: : 即受力最大的最外排螺即受力最大的最外排螺栓栓1 1的拉力不超過(guò)一個(gè)螺栓的拉力不超過(guò)一個(gè)螺栓的抗拉承載力設(shè)計(jì)值的抗拉承載力設(shè)計(jì)值M1 2 3 4 第第3 3章章 鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)構(gòu)的連接圖圖3.5.10 螺栓群偏心受拉螺栓群偏心受拉刨平頂緊刨平頂緊承托承托(板板)NeV V(3(3）栓群偏心受拉）栓群偏心受拉小偏心受拉小偏心受拉當(dāng)當(dāng)M/N較小時(shí)，所較小時(shí)，所有螺栓均承受拉力有螺栓均承受拉力作用，構(gòu)件作用，構(gòu)件B繞螺繞螺栓群的形心栓群的形心O轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)。螺栓群的最大和最小螺栓受力為：螺栓群的最大和最小螺

32、栓受力為：b1maxt2iMyNNNny（3.5.15a）01min2iyMynNN（3.5.15b）當(dāng)當(dāng) Nmin0 ，e 則表示所有螺栓受則表示所有螺栓受拉，螺栓群繞形心拉，螺栓群繞形心軸旋轉(zhuǎn)。軸旋轉(zhuǎn)。2ee1iyWnAny 螺栓有效截面組成的核心矩螺栓有效截面組成的核心矩 第第3 3章章 鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)構(gòu)的連接大偏心受拉大偏心受拉當(dāng)當(dāng)Nmin ，構(gòu)件構(gòu)件B繞繞A點(diǎn)（底排螺栓）點(diǎn)（底排螺栓）旋轉(zhuǎn)趨勢(shì)，偏于安全取中和軸位旋轉(zhuǎn)趨勢(shì)，偏于安全取中和軸位于最下排螺栓于最下排螺栓O處，受拉力最大處，受拉力最大的螺栓要求滿(mǎn)足：的螺栓要求滿(mǎn)足：b1t2iiNe yNNy （3.5.16）O 第第3 3

33、章章 鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)構(gòu)的連接5.5.4 剪拉螺栓群的計(jì)算剪拉螺栓群的計(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：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。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(xiàn)。的承載力，所得的相關(guān)關(guān)系近似為圓曲線(xiàn)。 第第3 3章章 鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)構(gòu)的連接規(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，

34、應(yīng)分別符合下列公式的要求：符合下列公式的要求： 驗(yàn)算剪驗(yàn)算剪- -拉聯(lián)合作用：拉聯(lián)合作用：12btt2bvvNNNN（3.5.17）bvcVNNn（3.5.18）驗(yàn)算孔壁承壓：驗(yàn)算孔壁承壓：Nvb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；Ncb單個(gè)螺栓承壓承載力設(shè)計(jì)值單個(gè)螺栓承壓承載力設(shè)計(jì)值Ntb單個(gè)螺栓抗拉承載力設(shè)計(jì)值；單個(gè)螺栓抗拉承載力設(shè)計(jì)值；Nv 、Nt單個(gè)螺栓承受的最大剪力和拉力設(shè)計(jì)值。單個(gè)螺栓承受的最大剪力和拉力設(shè)計(jì)值。 第第3 3章章 鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)構(gòu)的連接例例5.7 5.7 驗(yàn)算如圖所示，普通螺栓連接。驗(yàn)算如圖所示，普通螺栓連接。N=349.5kNN=349.5kN，

35、 M=17.475kN.mM=17.475kN.m。M22M22，B B級(jí)，鋼級(jí)，鋼材材Q235Q235。 單個(gè)螺栓抗拉承載力單個(gè)螺栓抗拉承載力2bbbttt303.4 2163.7kN4eedNfA f【解】2btN/mm210f支托支托505075757575 50 60 10NM 強(qiáng)度驗(yàn)算強(qiáng)度驗(yàn)算先假設(shè)小偏心，以眾栓形心計(jì)先假設(shè)小偏心，以眾栓形心計(jì) 2iymMynNNmaxminmax)75150(2215010475.1710105 .3492263小偏心滿(mǎn)足0kN65.11,kN7 .63kN25.58btN 第第3 3章章 鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)構(gòu)的連接例例5.85.8 驗(yàn)算如圖所示，普

36、通螺栓連接。驗(yàn)算如圖所示，普通螺栓連接。V=233V=233kN， N=349.5kNN=349.5kN， M=17.475kNmM=17.475kNm。M22M22，B B級(jí)，鋼材級(jí)，鋼材Q235Q235。 單個(gè)螺栓抗拉承載力單個(gè)螺栓抗拉承載力2bbbttt303.4 2163.7kN4eedNfA f【解】2bc2btN/mm405,N/mm210ffbbcc22 20 305134.2kNNdtf 強(qiáng)度驗(yàn)算強(qiáng)度驗(yàn)算支托支托505075757575 60 10NMV5022bbvvv221305115.94kN44dNnf 23323.3kN10VVNn 第第3 3章章 鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)構(gòu)的連接支托支托505075757575 60 10NMV5022 bttbVVNNNNmax,先假設(shè)小偏心，以眾栓形心計(jì)先假設(shè)小偏心，以眾栓形心計(jì)2maxmin,max,ittymMynNN)75150(2215010475.1710105 .3492263小偏心, 0kN65.11kN25.58227 .6325.5894.1153 .22192. 0，所以滿(mǎn)足要求且，kN2 .134kN3 .22bcvNN 第第3 3章章 鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)構(gòu)的連接 第第3 3章章 鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)構(gòu)的連接例例5.10