鋼結(jié)構(gòu)的緊固件連接

鋼結(jié)構(gòu)的緊固件連接第1頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四第5章鋼結(jié)構(gòu)的緊固件連接5.1概述

一、螺栓的種類

普通螺栓C級螺栓（粗制螺栓）——4.6級，精度低，對螺栓孔要求低（大于桿徑1~1.5mm）A、B級螺栓（精制螺栓）——5.6和8.8級，精度好，對螺栓孔要求高（大于桿徑0.3~0.5mm）其中A級d≤24mm，l≤150mm與10d中的較小值，其余為B級高強(qiáng)螺栓大六角頭——8.8和10.9級，對螺栓孔要求低扭剪型——10.9級，對螺栓孔要求低二、螺栓孔的類別——I類孔、II類孔三、螺栓連接的種類——普通螺栓連接、高強(qiáng)螺栓連接四、鉚釘連接第2頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四第5章鋼結(jié)構(gòu)的緊固件連接5.1概述第3頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四第5章鋼結(jié)構(gòu)的緊固件連接5.2螺栓的排列序號12345名稱永久螺栓安裝螺栓高強(qiáng)度螺栓螺栓圓孔橢圓形螺栓孔圖例說明：1.細(xì)“+”線表示定位線。2.必須標(biāo)注孔、螺栓直徑螺栓及螺栓孔的表示符號一、鋼板板疊上排列螺栓的要求排列方式：并列或錯(cuò)列。允許間距：邊距c，端距a，螺栓距p4×p=4pca6×p=6p受力方向并列排列錯(cuò)列排列中間排螺栓線外排螺栓線第4頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四第5章鋼結(jié)構(gòu)的緊固件連接5.2螺栓的排列一、鋼板板疊上排列螺栓的要求螺栓或鉚釘?shù)淖畲?、最小允許距離第5頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四第5章鋼結(jié)構(gòu)的緊固件連接5.2螺栓的排列二、熱軋型鋼上排列螺栓的要求b＜125mm僅可設(shè)單排孔g、最大開孔直徑與b相關(guān)p≥3d0，a≥3d0gpbbba3×p=3pa3×p=3pg1g2g1g2ab≥125mm可雙排交錯(cuò)排孔g1、g2和最大開孔直徑與b相關(guān)p≥3d0，a≥2d0b≥140mm可雙排并列排孔g1、g2和最大開孔直徑與b相關(guān)p≥3d0，a≥2d0emincmincmineminhmaxhmax工字鋼或槽鋼的翼緣和腹板上的最大開孔直徑以及圖中emin、cmin和hmax均與它們的型號相關(guān)第6頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四第5章鋼結(jié)構(gòu)的緊固件連接5.3普通螺栓連接和高強(qiáng)螺栓承壓型連接的工作性能一、抗剪螺栓連接螺栓桿剪斷端部撕裂(構(gòu)造解決)孔壁承壓破壞板件拉壞螺栓彎曲變形(∑t≤5d以避免)塊狀拉剪破壞第7頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四第5章鋼結(jié)構(gòu)的緊固件連接5.3普通螺栓連接和高強(qiáng)螺栓承壓型連接的工作性能二、抗拉螺栓連接

抗拉螺栓連接總是通過T形連接件傳力，螺栓桿沿其軸線承受拉力。連接不當(dāng)時(shí)，由杠桿作用將產(chǎn)生撬力Q，導(dǎo)致螺栓實(shí)際拉力大于所受荷載。

計(jì)算中并不具體計(jì)算撬力，而是通過螺栓軸心受拉強(qiáng)度折減，即取設(shè)計(jì)值的0.8倍來予以考慮。第8頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四第5章鋼結(jié)構(gòu)的緊固件連接5.4普通螺栓連接和高強(qiáng)螺栓承壓型連接的計(jì)算一、單個(gè)螺栓的承載力設(shè)計(jì)值dde1.抗剪螺栓承載力設(shè)計(jì)值為螺栓桿受剪和孔壁承壓承載力設(shè)計(jì)值中的較小者，即?。?/p>

一個(gè)螺栓的孔壁承壓承載力設(shè)計(jì)值為其中：一個(gè)螺栓的受剪承載力設(shè)計(jì)值為d02.螺栓的抗拉承載力設(shè)計(jì)值為第9頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四第5章鋼結(jié)構(gòu)的緊固件連接5.4普通螺栓連接和高強(qiáng)螺栓承壓型連接的計(jì)算一、單個(gè)螺栓的承載力設(shè)計(jì)值

注意：1）剪切面按螺桿處計(jì)；2）承壓面簡化為寬為螺桿直徑的平面；3）復(fù)雜情況下的∑t，nv取值問題。t1ddet1t1t2t2t1N/2N/2N/3N/3ddet1t1t2t2N/3第10頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四第5章鋼結(jié)構(gòu)的緊固件連接5.4普通螺栓連接和高強(qiáng)螺栓承壓型連接的計(jì)算二、在軸心力作用下螺栓群的抗剪連接計(jì)算

1）定螺栓數(shù)；2）排列螺栓（使螺栓群的形心在外力的作用線上且節(jié)省材料）；3）驗(yàn)算連接板件的凈截面強(qiáng)度和塊狀拉剪強(qiáng)度。，需螺栓數(shù)：（取整，不宜少于2個(gè)）板件凈截面強(qiáng)度

凈截面面積An和受力除考慮1-1截面破壞外，還要考慮2-2截面的破壞并列（圖a）錯(cuò)列（圖b）第11頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四第5章鋼結(jié)構(gòu)的緊固件連接5.4普通螺栓連接和高強(qiáng)螺栓承壓型連接的計(jì)算二、在軸心力作用下螺栓群的抗剪連接計(jì)算

1）定螺栓數(shù)；2）排列螺栓（使螺栓群的形心在外力的作用線上且節(jié)省材料）；3）驗(yàn)算連接板件的凈截面強(qiáng)度和塊狀拉剪強(qiáng)度。，

當(dāng)l1>15d0時(shí)，應(yīng)將Nb承載力設(shè)計(jì)值乘以折減系數(shù)：此時(shí),即便連接進(jìn)入了彈塑性階段，各螺桿所受內(nèi)力仍不易均勻，端部螺栓首先達(dá)到極限強(qiáng)度而破壞，隨后由外向里依次破壞。NN平均值需螺栓數(shù)：（取整，不宜少于2個(gè)）則需螺栓數(shù)：l1第12頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四第5章鋼結(jié)構(gòu)的緊固件連接5.4普通螺栓連接和高強(qiáng)螺栓承壓型連接的計(jì)算

二、在軸心力作用下螺栓群的抗剪連接計(jì)算

例題5.1~3關(guān)于螺栓數(shù)目應(yīng)較計(jì)算需增加問題，NNn1.1nN1.1nN1.1nNN1.1nN?N?第13頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四第5章鋼結(jié)構(gòu)的緊固件連接5.4普通螺栓連接和高強(qiáng)螺栓承壓型連接的計(jì)算三、在偏心力作用下螺栓群的抗剪連接計(jì)算

偏心力作用下螺栓群=軸心下抗剪+扭矩作用下的抗剪螺栓群在扭矩作用下的抗剪計(jì)算的基本假定①被連接構(gòu)件是絕對剛性的，而螺栓則是彈性的；②各螺栓繞螺栓群形心旋轉(zhuǎn)，其受力大小與其至螺栓群形心的距離r成正比，力的方向與其至螺栓群形心的連線相垂直。，++第14頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四平衡條件：

根據(jù)螺栓受力大小與其至形心o的距離r成正比條件則

或

驗(yàn)算

第5章鋼結(jié)構(gòu)的緊固件連接5.4普通螺栓連接和高強(qiáng)螺栓承壓型連接的計(jì)算三、在偏心力作用下螺栓群的抗剪連接計(jì)算(xi,yi)yxTri第15頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四在剪力V和軸力N作用下，螺栓均勻受力：

則螺栓1受的最大剪力N1應(yīng)滿足：

在扭矩T作用下，螺栓1受力為

——例題5.4~5

第5章鋼結(jié)構(gòu)的緊固件連接5.4普通螺栓連接和高強(qiáng)螺栓承壓型連接的計(jì)算三、在偏心力作用下螺栓群的抗剪連接計(jì)算第16頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四四、螺栓群在軸心力作用下的抗拉計(jì)算五、在彎矩作用下螺栓群的抗拉連接計(jì)算假定：中和軸在最下排螺栓處

第5章鋼結(jié)構(gòu)的緊固件連接5.4普通螺栓連接和高強(qiáng)螺栓承壓型連接的計(jì)算例題5.6~7

第17頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四六、在剪力與彎矩（或軸心拉力）同時(shí)作用下螺栓群的連接計(jì)算螺栓群受力為M=Ve和剪力V，則第5章鋼結(jié)構(gòu)的緊固件連接5.4普通螺栓連接和高強(qiáng)螺栓承壓型連接的計(jì)算螺栓不發(fā)生拉剪破壞：板不發(fā)生承壓破壞（對于承壓型高強(qiáng)螺栓連接中的板不發(fā)生承壓破壞）例題5.8第18頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四七、偏心拉力作用下普通螺栓群的計(jì)算第5章鋼結(jié)構(gòu)的緊固件連接5.4普通螺栓連接和高強(qiáng)螺栓承壓型連接的計(jì)算（1）小偏心時(shí)（M相對小或N較大）——按繞形心轉(zhuǎn)不出現(xiàn)螺栓受壓若按繞形心轉(zhuǎn)計(jì)算出現(xiàn)了螺栓受壓屬大偏心

（2）大偏心時(shí)（M相對大或N較?。┘俣ǎ豪@彎矩指向一邊的第一排螺栓轉(zhuǎn)動(dòng)且略去板端受壓部分提供的抵抗力矩。第19頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四七、偏心拉力作用下普通螺栓群的計(jì)算第5章鋼結(jié)構(gòu)的緊固件連接5.4普通螺栓連接和高強(qiáng)螺栓承壓型連接的計(jì)算小偏心時(shí)——按繞形心轉(zhuǎn)計(jì)算大偏心時(shí)——繞彎矩指向一邊的第一排螺栓轉(zhuǎn)動(dòng)計(jì)算

第20頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四第5章鋼結(jié)構(gòu)的緊固件連接5.5高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接的計(jì)算一、高強(qiáng)螺栓中的預(yù)拉力和摩擦面的抗滑移系數(shù)預(yù)拉力設(shè)計(jì)值：高強(qiáng)度螺栓預(yù)拉力設(shè)計(jì)值按材料強(qiáng)度和螺栓有效截面積確定，考慮：①螺栓材料抗力的變異性；②超張拉；③扭緊中螺栓受剪；④鋼材因以抗拉強(qiáng)度為準(zhǔn)。取值為施加方法：扭矩法——用能顯示扭矩大小的扳手以扭矩大小控制扭剪法——扭剪型螺栓擰緊至梅花頭掉落第21頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四高強(qiáng)螺栓連接摩擦面抗滑移系數(shù)對于承壓型連接，只要求清除油污及浮銹；對于摩擦型連接，要求見下表：第5章鋼結(jié)構(gòu)的緊固件連接5.5高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接的計(jì)算一、高強(qiáng)螺栓中的預(yù)拉力和摩擦面的抗滑移系數(shù)第22頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四每個(gè)摩擦型高強(qiáng)度螺栓的抗剪承載力設(shè)計(jì)值0.9

為抗力分項(xiàng)系數(shù)R=1.111的倒數(shù)（最小板厚t6mm的冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)取0.8），計(jì)算內(nèi)容：

第5章鋼結(jié)構(gòu)的緊固件連接5.5高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接的計(jì)算二、在軸心力作用下高強(qiáng)螺栓群的摩擦型抗剪連接計(jì)算1）定螺栓數(shù)2）排列螺栓（要求同普通螺栓）3）驗(yàn)算連接板件的凈截面強(qiáng)度為孔前傳力系數(shù)有效摩擦面第23頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四第5章鋼結(jié)構(gòu)的緊固件連接5.5高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接的計(jì)算三、在偏心力作用下高強(qiáng)螺栓群的摩擦型抗剪連接計(jì)算在偏心力作用下高強(qiáng)螺栓群的摩擦型抗剪連接計(jì)算的抗剪計(jì)算與普通螺栓相同，只是用高強(qiáng)度螺栓的承載力設(shè)計(jì)值。四、高強(qiáng)螺栓群的抗拉連接計(jì)算五、同時(shí)承受摩擦面間的剪切和螺栓桿軸向拉力的摩擦型的連接計(jì)算

等同于但不同于普通螺栓及高強(qiáng)螺栓承壓型連接的彎曲引起的拉力按繞螺栓群形心轉(zhuǎn)動(dòng)（與普通螺栓不同）見下頁說明第24頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四高強(qiáng)度螺栓的抗拉連接第5章鋼結(jié)構(gòu)的緊固件連接5.5高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接的計(jì)算當(dāng)Nt=0.8P時(shí)，Pf=1.07P?？烧J(rèn)為螺栓中的預(yù)拉力基本不變。撬力的影響：限制抗拉承載力在0.8P以內(nèi)第25頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四第5章鋼結(jié)構(gòu)的緊固件連接5.4普通螺栓連接和高強(qiáng)螺栓承壓型連接的計(jì)算二、在軸心力作用下螺栓群的抗剪連接計(jì)算

1）定螺栓數(shù)；2）排列螺栓（使螺栓群的形心在外力的作用線上且節(jié)省材料）；3）驗(yàn)算連接板件的凈截面強(qiáng)度和塊狀拉剪強(qiáng)度?！纠}5.1】已知：C級M20螺栓(d0=21.5mm)，Q235鋼，其它見下圖查表知：f=215，fvb=140，fcb=