《螺栓连接》PPT课件.ppt

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1、项目三项目三 普通螺栓连接普通螺栓连接一、一、普通螺栓连接的构造普通螺栓连接的构造1 1、螺栓的规格、螺栓的规格(1)(1)普通螺栓的形式为六角普通螺栓的形式为六角头型。其代号用头型。其代号用M M和公称直和公称直径数表示。工程中常见的有径数表示。工程中常见的有M16M16、M20M20、M22M22和和M24M24。(3)(3)分为分为A A级、级、B B级和级和C C级三种级三种(2)常用螺栓直径为常用螺栓直径为d=16，20，22，24mm(4)(4)C C级为粗制螺栓，级为粗制螺栓，单个零件上一次冲成，单个零件上一次冲成，螺杆表面粗螺杆表面粗糙，螺孔直径比螺杆大糙，螺孔直径比螺杆大1

2、1.5-3mm.5-3mm，制作安装方便制作安装方便。C C级螺级螺栓变形大，多用于围护结构或次要结构连接。栓变形大，多用于围护结构或次要结构连接。(3)A级和级和B级为精制螺栓，级为精制螺栓，在车床上经过切削而成在车床上经过切削而成,螺杆、螺杆、螺孔加工精度高，制作安装螺孔加工精度高，制作安装复杂，螺栓等级为复杂，螺栓等级为8.8级。很级。很少用，已被高强度螺栓代替。少用，已被高强度螺栓代替。2 2、螺栓的排列、螺栓的排列(简单、统一、整齐、紧凑）简单、统一、整齐、紧凑）(1)基本形式：基本形式：并列和错列并列和错列并列并列端距端距中距中距边距边距 中距中距 边边距距错列错列端距端距边距边距

3、 边距边距中距中距3d0 并列并列简单整齐，所用连接板尺寸小，但由于简单整齐，所用连接板尺寸小，但由于螺栓孔的存在，对构件截面的削弱较大。螺栓孔的存在，对构件截面的削弱较大。错列错列可以减小螺栓孔对截面的削弱，但螺栓孔可以减小螺栓孔对截面的削弱，但螺栓孔排列不如并列紧凑，连接板尺寸较大。排列不如并列紧凑，连接板尺寸较大。（2）螺栓排列的要求）螺栓排列的要求受力要求受力要求 在垂直于受力方向在垂直于受力方向：对于受拉构件，各排螺栓的中：对于受拉构件，各排螺栓的中距及边距不能过小，以免使螺栓周围应力集中相互影响，距及边距不能过小，以免使螺栓周围应力集中相互影响，且使钢板的截面削弱过多，降低其承载能

4、力。且使钢板的截面削弱过多，降低其承载能力。平行于受力方向平行于受力方向：端距应按被连接钢板抗挤压及抗剪切等强度条件确端距应按被连接钢板抗挤压及抗剪切等强度条件确定，以便钢板在端部不致被螺栓冲剪撕裂，规范规定端定，以便钢板在端部不致被螺栓冲剪撕裂，规范规定端距不应小于距不应小于2d0；受压构件上的中距不宜过大，否则在被连接板件间受压构件上的中距不宜过大，否则在被连接板件间容易发生鼓曲现象。容易发生鼓曲现象。因此规范从受力的角度规定了最大和最小容许间距。因此规范从受力的角度规定了最大和最小容许间距。构造要求构造要求 边距和中距不宜过大，中距过大，连接板件间不密实，潮边距和中距不宜过大，中距过大，

5、连接板件间不密实，潮气容易侵入，造成板件锈蚀。规范规定了螺栓的最大容许间气容易侵入，造成板件锈蚀。规范规定了螺栓的最大容许间距。距。施工要求施工要求 要保证有一定的空间，以便转动扳手，拧紧螺母。要保证有一定的空间，以便转动扳手，拧紧螺母。因此规范规定了螺栓的最小容许间距。因此规范规定了螺栓的最小容许间距。端距端距端距端距中距中距边距边距线距线距3d02d03d01.5d01.5d03d03d02d0端距端距边距边距1.5d0(1.2d0)2d02d01.5d03d0端距端距并列并列错列错列为什么要限制中心距？为什么要限制中心距？(3(3d d0 0)太小：连接中易沿螺孔间折线或直线破坏；太小：

6、连接中易沿螺孔间折线或直线破坏；不便施工不便施工太大：不紧密易锈蚀，受压时局部失稳。太大：不紧密易锈蚀，受压时局部失稳。+e1 e2 e3 e4最大、最小距离限值见下页表。最大、最小距离限值见下页表。为什么限制边距、端距？为什么限制边距、端距？(2(2d d0 0、1.51.5d d0 0、1.21.2d d0 0)太小：栓钉至边（端）钢板易被子剪断。太小：栓钉至边（端）钢板易被子剪断。太大：不紧密，易锈蚀太大：不紧密，易锈蚀和变形和变形。(3)具体具体排布尺寸要求排布尺寸要求 螺栓或铆钉的最大、最小容许距离螺栓或铆钉的最大、最小容许距离1.2d1.2d0 0其他螺栓或铆钉其他螺栓或铆钉高强度

7、螺栓高强度螺栓轧制边自动精密气割或轧制边自动精密气割或锯割边锯割边1.5d1.5d0 0剪切边或手工气割边剪切边或手工气割边垂直内垂直内力方向力方向2d2d0 04d4d0 0或或8t8t顺内力方向顺内力方向中心中心至构至构件边件边缘距缘距离离沿对角线方向沿对角线方向16d16d0 0或或24t24t拉力拉力12d12d0 0或或18t18t压力压力顺内力方向顺内力方向16d16d0 0或或24t24t垂直内力方向垂直内力方向中中间间排排3d3d0 08d8d0 0或或12t12t外排（垂直内力方向或顺内力方向）外排（垂直内力方向或顺内力方向）中心中心间距间距最小容许最小容许距离距离最大容许距

8、离最大容许距离（取两者中的小值）（取两者中的小值）位置和方向位置和方向名称名称注注：(1)(1)d d0 0 为螺栓孔或铆钉孔直径，为螺栓孔或铆钉孔直径，t t为外层较薄板件的厚度；为外层较薄板件的厚度；(2)(2)钢板边缘与刚性构件钢板边缘与刚性构件(如角钢、槽钢等如角钢、槽钢等)相连的螺栓或铆钉的最大间距，可按中间排的数值采用。相连的螺栓或铆钉的最大间距，可按中间排的数值采用。螺栓连接的构造要求螺栓连接的构造要求 螺栓连接除了满足上述螺栓排列的容许距离外，根螺栓连接除了满足上述螺栓排列的容许距离外，根据不同情况尚应满足下列构造要求：据不同情况尚应满足下列构造要求：（1 1）为了证连接的可靠

9、性，）为了证连接的可靠性，每个杆件的节点或拼接接头每个杆件的节点或拼接接头一端，永久螺栓不宜少于两个一端，永久螺栓不宜少于两个，但组合构件的缀条除外。，但组合构件的缀条除外。（2 2）直接承受动荷载的普通螺栓连接应采用双螺帽，或）直接承受动荷载的普通螺栓连接应采用双螺帽，或其他措施以防螺帽松动。其他措施以防螺帽松动。（3 3）C级螺栓宜用于沿杆轴方向的受拉连接，可用于抗剪级螺栓宜用于沿杆轴方向的受拉连接，可用于抗剪连接情况有连接情况有：承受静载或间接动载的次要连接；承受静载的：承受静载或间接动载的次要连接；承受静载的可拆卸结构连接；临时固定构件的安装连接。可拆卸结构连接；临时固定构件的安装连接

10、。（4 4）型钢构件拼接采用高强螺栓连接时，为保证接触面紧）型钢构件拼接采用高强螺栓连接时，为保证接触面紧密，应采用钢板而不能采用型钢作为拼接件。密，应采用钢板而不能采用型钢作为拼接件。NNb)NNa)螺栓受剪螺栓受剪c)N上两排螺栓受拉上两排螺栓受拉2 2、受拉螺栓连接、受拉螺栓连接外力于栓干平行外力于栓干平行 通过螺栓抗拉保持连接。通过螺栓抗拉保持连接。1 1、受剪螺栓连接、受剪螺栓连接外力与栓杆垂直外力与栓杆垂直 以螺栓抗剪形式使连接件紧密连接。以螺栓抗剪形式使连接件紧密连接。二、普通螺栓连接的受力性能和计算二、普通螺栓连接的受力性能和计算3 3、同时受拉剪螺栓连接、同时受拉剪螺栓连接e

11、)Aa)ABb)BAc)Ad)3535a1A一、受剪的普通螺栓连接一、受剪的普通螺栓连接1 1、五种破坏形式、五种破坏形式 栓杆被剪坏栓杆被剪坏 破坏条件：栓杆直径较小而板件较厚时。破坏条件：栓杆直径较小而板件较厚时。N NN N孔壁被挤压破坏孔壁被挤压破坏 破坏条件：栓杆直径较大而板件较薄时。破坏条件：栓杆直径较大而板件较薄时。NN板件被拉断板件被拉断 破坏条件：截面削弱过多时。破坏条件：截面削弱过多时。NN 由于拴杆和扳件的挤压由于拴杆和扳件的挤压是相对的，故也常把这种破是相对的，故也常把这种破坏叫做螺栓承压破坏。坏叫做螺栓承压破坏。板件端部被剪坏板件端部被剪坏 破坏条件：端矩破坏条件：端

12、矩a过小时。过小时。构造保证措施：端矩不应构造保证措施：端矩不应小于小于2d0aNN 栓杆弯曲破坏栓杆弯曲破坏 破坏条件：螺栓杆过长时。破坏条件：螺栓杆过长时。构造保证措施：栓杆长度不应大于构造保证措施：栓杆长度不应大于5d5d 前三种破坏形式通过计算解决，后两种则通过构造前三种破坏形式通过计算解决，后两种则通过构造要求保证。第要求保证。第种破坏属于构件强度破坏，因此，种破坏属于构件强度破坏，因此，抗剪抗剪螺栓连接螺栓连接的计算只考虑的计算只考虑和和两种形式破坏。两种形式破坏。N/2NN/2螺栓剪断螺栓剪断 2 2、单个螺栓受剪时的工作性能、单个螺栓受剪时的工作性能 高强度螺栓高强度螺栓N/m

13、m2ab123412s粗制螺栓粗制螺栓(mm)0 弹塑性工作阶段弹塑性工作阶段(2(2后后)螺杆与孔壁接触、挤压，剪切螺杆与孔壁接触、挤压，剪切变形迅速加大，直到连接最后破坏。变形迅速加大，直到连接最后破坏。相对滑移阶段相对滑移阶段(1-2)(1-2)传递的剪力大于摩擦传递的剪力大于摩擦力，连接板间相对滑移，最大滑力，连接板间相对滑移，最大滑移量为栓杆和孔壁之间的间隙。移量为栓杆和孔壁之间的间隙。弹性工作阶段弹性工作阶段(0-1)(0-1)传递的剪力小于板间的摩擦阻力，连接板间相传递的剪力小于板间的摩擦阻力，连接板间相对位置保持不变。对位置保持不变。螺栓工作分以下三阶段螺栓工作分以下三阶段3

14、3、单个普通螺栓的抗剪承载力计算、单个普通螺栓的抗剪承载力计算受剪力作用螺栓群 剪力分布螺栓的承压面N/5V=Nl1实际承压面实际承压面计算承压面计算承压面实际的实际的假定的假定的l1l2 由破坏形式知抗剪螺栓的承载力取决于螺栓杆受剪和由破坏形式知抗剪螺栓的承载力取决于螺栓杆受剪和孔壁承压孔壁承压（即螺栓（即螺栓承压承压）两种情况。）两种情况。（1 1）假定螺栓受剪面上的剪应力均匀分布，一个剪力）假定螺栓受剪面上的剪应力均匀分布，一个剪力螺栓的螺栓的抗剪承载力设计值抗剪承载力设计值为：为：式中式中：nv 受剪面数目，单剪受剪面数目，单剪=1；双剪；双剪=2。d 螺栓杆公称直径；螺栓杆公称直径；

15、fvb 螺栓的抗剪强度设计值。螺栓的抗剪强度设计值。NN/2N/2t2t1t3NNt2t1d d （2 2）螺杆受剪的同时，孔壁与螺杆柱面发生挤压，）螺杆受剪的同时，孔壁与螺杆柱面发生挤压，挤压应力分布在半圆柱面上。当螺杆较粗，板件相对较挤压应力分布在半圆柱面上。当螺杆较粗，板件相对较薄，薄板的孔壁可能发生挤压破坏。承压计算时，假定薄，薄板的孔壁可能发生挤压破坏。承压计算时，假定挤压力沿栓杆直径平面（实际上是相应于栓杆直径平面挤压力沿栓杆直径平面（实际上是相应于栓杆直径平面的孔壁部分）均匀分布，则单栓的孔壁部分）均匀分布，则单栓承压设计承载力承压设计承载力：dfcb 螺栓承压强度设计值；螺栓承

16、压强度设计值；t连连接接接接头头一一侧侧承承压压构构件件总总厚厚度度a+b+ca+b+c和和d+ed+e的的较小值。较小值。式中：式中：N/2N/2N/3N/3N/3acbde一个抗剪普通螺栓的承载力设计值一个抗剪普通螺栓的承载力设计值：（1 1）受剪螺栓连接受轴心力作用的计算）受剪螺栓连接受轴心力作用的计算NN+NNL1目标：确定螺栓数目目标：确定螺栓数目n n和排列。和排列。4 4、受剪螺栓连接的计算、受剪螺栓连接的计算a a、连接所需螺栓数目（假设每个螺栓的受力相同）连接所需螺栓数目（假设每个螺栓的受力相同）此时，螺栓剪力分布明显不均，距外力此时，螺栓剪力分布明显不均，距外力N N最近的

17、一排最近的一排螺栓受力最大，会首先破坏并依次逐排朝内破坏。为保螺栓受力最大，会首先破坏并依次逐排朝内破坏。为保证其安全，将单个螺栓承载力乘降低系数证其安全，将单个螺栓承载力乘降低系数。l l1 11515d d0 0情况情况 n n 所需螺栓数所需螺栓数 N N 轴心力轴心力 N Nb bmin min NNv vb b和和N Nc cb b中之较小值中之较小值 l l1 11515d d0 0情况情况l l1 1N NN/2N/2N/2N/2平均值平均值b b、构件净截面强度验算构件净截面强度验算排列设计排列设计 验算公式验算公式N N 连接件或构件验算截面上的轴心力设计值连接件或构件验算截

18、面上的轴心力设计值A An n 连接件或构件在验算截面上的净截面面积连接件或构件在验算截面上的净截面面积f f 钢材的抗拉（或抗压）强度设计值钢材的抗拉（或抗压）强度设计值 螺栓并列排列螺栓并列排列NN/2连接件受力变化图连接件受力变化图NN+NNl1N/2N盖板盖板受力变化图受力变化图IIIIII连接构件的不利截面为连接构件的不利截面为I-II-I盖板的不利截面为盖板的不利截面为II-IIII-IIAn=(b-n1d0)tAn=2(b-n2d0)t1NN+e4e46e1e21122螺栓错列排列螺栓错列排列 除对除对1-11-1截面（绿线）验算外，还应对截面（绿线）验算外，还应对2-22-2截

19、面截面（粉红）进行比较验算。（粉红）进行比较验算。2-22-2粉红线总长：粉红线总长：扣除螺孔直径后：扣除螺孔直径后：n n2 2粉红线截面上的螺孔数粉红线截面上的螺孔数NN+e4e46e1e21122例例2-62-6 两截面为两截面为1414x400 x400的钢板，采用双盖板和的钢板，采用双盖板和C C级普通螺栓连接。螺栓级普通螺栓连接。螺栓M20M20，钢材钢材Q235Q235，承受轴心承受轴心拉力设计值拉力设计值N N960KN960KN。试设计此连接。试设计此连接。分析分析 设计此连接应按设计此连接应按等强度等强度考虑，即设计的连接除能承受考虑，即设计的连接除能承受N N力外，还应使

20、被连接钢板、拼接盖板、螺栓的承载力均力外，还应使被连接钢板、拼接盖板、螺栓的承载力均接近，这样才能做到经济省料。因此，连接盖板的截面接近，这样才能做到经济省料。因此，连接盖板的截面面积可取与被连接的钢板的截面面积相同。这样，当螺面积可取与被连接的钢板的截面面积相同。这样，当螺栓采用并列布置时，只要计算被连接钢板的强度满足即栓采用并列布置时，只要计算被连接钢板的强度满足即可，不必再验算连接盖板。具体设计步骤可根据已知的可，不必再验算连接盖板。具体设计步骤可根据已知的轴心力设计值先确定需要的螺栓数目，并按构造要求进轴心力设计值先确定需要的螺栓数目，并按构造要求进行排列，然后验算构件的净截面强度。行

21、排列，然后验算构件的净截面强度。解：解：（1 1）确定连接盖板截面）确定连接盖板截面 采用双盖板拼接，截面尺寸选采用双盖板拼接，截面尺寸选74007400，与与被连接钢板截面面积相等，钢材亦为被连接钢板截面面积相等，钢材亦为Q235Q235（2 2）确定所需螺栓数目和螺栓排列）确定所需螺栓数目和螺栓排列采用下图的排列方式采用下图的排列方式（3 3）验算连接板件的净截面强度）验算连接板件的净截面强度二、受拉螺栓连接二、受拉螺栓连接a)Pf刚度很大时刚度很大时Pf2Nt1 1、受力性能和承载力、受力性能和承载力加劲肋加劲肋c)d)刚度较小时刚度较小时 N Nt tN Nt tQ QQ Qb b2N

22、2Nb)2 2、受拉螺栓连接的计算、受拉螺栓连接的计算（1 1）受轴力作用的抗拉螺栓）受轴力作用的抗拉螺栓 单个螺栓抗拉承载力和设计条件单个螺栓抗拉承载力和设计条件 N Ntb=A=Ae ef ft tb b N Ntb单个螺栓抗拉承载力单个螺栓抗拉承载力 A Ae e 螺栓螺纹处的有效面积螺栓螺纹处的有效面积 f ft tb b 螺栓的抗拉强度设计值螺栓的抗拉强度设计值 N Nt N Ntb N Nt单个螺栓受到的拉力单个螺栓受到的拉力受轴向拉力作用的抗拉螺栓群受轴向拉力作用的抗拉螺栓群 验算公式验算公式 n需要的螺栓数需要的螺栓数 N总外拉力总外拉力 假定假定y1oMy3y21由几何关系，

23、有由几何关系，有由平衡条件由平衡条件 危险螺栓上的拉力危险螺栓上的拉力 上排螺栓（上排螺栓（1 1号）最危险。号）最危险。连连接接板板件件绝绝对对刚刚性性，螺螺栓栓为为弹弹性性，螺螺栓栓群群绕绕最最下下一一排排螺螺栓栓轴轴线线（O O点点）旋旋转转（上上部部易易脱脱开开，转转动动中中心心下下移移）。设设螺螺栓布置有栓布置有m m列，一列螺栓受到的弯矩为列，一列螺栓受到的弯矩为M/M/m m。（2 2）弯矩作用下的抗拉螺栓）弯矩作用下的抗拉螺栓得得y1oMy3y21 设计条件设计条件式中，式中，N N1 1由弯矩由弯矩M产生的产生的1 1号螺栓上号螺栓上 的轴心拉力；的轴心拉力；y1 111号螺

24、栓到旋转中心号螺栓到旋转中心O O的距离；的距离；yi第第i号螺栓到号螺栓到O O点的距离；点的距离；yi2各排螺栓到各排螺栓到O O点距离的平方和。点距离的平方和。（3 3）普通螺栓群偏心受拉）普通螺栓群偏心受拉 螺栓群偏心受拉相当于连接承受轴心拉力螺栓群偏心受拉相当于连接承受轴心拉力N和弯矩和弯矩MNe的联合作用。按弹性设计法，根据偏心距的大小的联合作用。按弹性设计法，根据偏心距的大小可能出现小偏心受拉和大偏心受拉两种情况。可能出现小偏心受拉和大偏心受拉两种情况。V V由承托承担由承托承担大偏心受拉大偏心受拉y y1 1y y2 2y y3 3N NN N1 1N N2 2N N3 3O

25、O中和轴中和轴受压区受压区e e小偏心受拉小偏心受拉V VM MN N刨平顶紧刨平顶紧承托（板）承托（板）e e旋转中心旋转中心N NmaxmaxN N2 2N N3 3N Nminmin00N Ny y2 2y y2 2y y1 1y y1 1c cO Oe e先按小偏心受拉计算先按小偏心受拉计算 当当M较小，较小，N较大时，所有螺栓均承受拉力作用，此较大时，所有螺栓均承受拉力作用，此时被连板件绕螺栓群形心时被连板件绕螺栓群形心O转动。螺栓群受力最小的螺转动。螺栓群受力最小的螺栓拉力为：栓拉力为：若若 成立成立,则小偏心成立则小偏心成立,此时要求受力最此时要求受力最大的螺栓拉力满足条件：大的

26、螺栓拉力满足条件：若若 ，则小偏心假设不成立，则小偏心假设不成立,应按大偏心计算。应按大偏心计算。这时，偏于安全取中和轴位于最下排螺栓形心这时，偏于安全取中和轴位于最下排螺栓形心O处，根处，根据平衡可得受拉力最大螺栓分担的拉力据平衡可得受拉力最大螺栓分担的拉力,即要求其满足：即要求其满足：式中：式中：e偏心拉力偏心拉力N N到最下排螺栓形心到最下排螺栓形心OO间的距离；间的距离；yi 第第i i排螺栓形心到最下排螺栓形心排螺栓形心到最下排螺栓形心OO间的距离；间的距离；注意与小偏心时注意与小偏心时e和和yi的区别。的区别。偏拉，受弯，偏拉，受弯，P50P50例题例题2-62-6、2-72-7高

27、强度螺栓连接的计算高强度螺栓连接的计算连接板间摩擦力连接板间摩擦力 摩擦型摩擦型连接件间的剪力完全靠摩擦力传递。连接件间的剪力完全靠摩擦力传递。以剪力等于摩擦力为设计极限状态。连接件间不允许以剪力等于摩擦力为设计极限状态。连接件间不允许相互滑动，变形小，承载力小。相互滑动，变形小，承载力小。工艺保证措施：喷砂，工艺保证措施：喷砂，使使=0.3=0.30.550.55。分类：分类：特点：特点：预拉力很大，依直径等级不同，可达预拉力很大，依直径等级不同，可达8080355355kNkN。高强螺栓是高强螺栓和配套螺母、高强螺栓是高强螺栓和配套螺母、垫圈的合称，强度等级垫圈的合称，强度等级10.910

28、.9s s和和8.88.8s s级。级。承承压压型型连连接接件件间间允允许许相相互互滑滑动动。传传力力开开始始时时在在标标准准荷荷载载作作用用下下动动连连接接件件间间无无滑滑动动，剪剪力力由由摩摩擦擦力力和和螺螺杆杆抗抗剪剪共共同同传传递递。但但当当荷荷载载很很大大时时，连连接接件件间间有有较较大大塑塑性性变变形形。接接近近破破坏坏时时，连连接接件件间间有有相相对对滑滑动动，摩摩擦擦只只起起推推迟迟滑滑移移作作用用。剪剪力力由由螺螺杆杆传传递递，其其特特点点与与普普通通螺螺栓栓相相同同。因因此此，有有与与普普通通螺螺栓栓相相同同的的极极限限状状态态螺螺栓栓剪剪坏坏，孔孔壁壁挤挤压压坏坏，构构件

29、件被被拉拉断断。变形大，变形大，不适于受动荷载的连接。不适于受动荷载的连接。抗拉时与普通螺栓相抗拉时与普通螺栓相 同，但变形小，同，但变形小，可减少锈蚀，改善疲劳可减少锈蚀，改善疲劳性能。性能。螺杆剪力螺杆剪力N 1 1、高强度螺栓的类型、高强度螺栓的类型 按设计准则的不同，高强度螺栓分为两类：按设计准则的不同，高强度螺栓分为两类：摩擦型高强度螺栓摩擦型高强度螺栓通过板件间摩擦力传递内力，通过板件间摩擦力传递内力，破坏准则为摩擦力被克服；破坏准则为摩擦力被克服；承压型高强度螺栓承压型高强度螺栓受力特征与普通螺栓类似。在受力特征与普通螺栓类似。在外力的作用下螺栓承受剪力和拉力。外力的作用下螺栓承

30、受剪力和拉力。螺栓的预拉力螺栓的预拉力P(即板件间的法向压紧力即板件间的法向压紧力)、摩擦面间、摩擦面间的抗滑移系数和钢材种类等都直接影响到高强度的抗滑移系数和钢材种类等都直接影响到高强度螺栓摩螺栓摩擦型连接擦型连接的承载力。的承载力。一、高强螺栓的预拉力的建立一、高强螺栓的预拉力的建立2 2、高强度螺栓的、高强度螺栓的预拉力预拉力 预拉力预拉力是通过拧紧螺帽，使螺杆受到拉伸作用而使被是通过拧紧螺帽，使螺杆受到拉伸作用而使被连接板件间产生压紧力。连接板件间产生压紧力。高强度螺栓分大六角头型和扭剪型两种，高强度螺栓分大六角头型和扭剪型两种，二者预拉力二者预拉力控制方法各不相同。控制方法各不相同。

31、（1 1）高强度螺栓预拉力的建立方法）高强度螺栓预拉力的建立方法 为了保证通过摩擦力传递剪力，高强度度螺栓的预拉为了保证通过摩擦力传递剪力，高强度度螺栓的预拉力力P的准确控制非常重要。的准确控制非常重要。大六角头螺栓大六角头螺栓1 1 2 3 2 3 4 41-1-螺栓；螺栓；2-2-垫圈；垫圈；3-3-螺母；螺母；4-4-螺丝螺丝A A、力矩法（控制拧紧力矩）、力矩法（控制拧紧力矩）初拧初拧用力矩扳手拧至终拧力矩的用力矩扳手拧至终拧力矩的30%-50%，使板件贴紧密；使板件贴紧密；终拧终拧初拧基础上初拧基础上,按按100%设计终拧力矩拧紧。设计终拧力矩拧紧。特点：简单、易实施，但得到的预拉力

32、误差较大。特点：简单、易实施，但得到的预拉力误差较大。大六角头螺栓的预拉力控制方法有：大六角头螺栓的预拉力控制方法有：扭剪型螺栓扭剪型螺栓螺栓螺栓垫圈垫圈螺母螺母 B B、转角法、转角法 初拧初拧用普通扳手拧至不动，使板件贴紧密；用普通扳手拧至不动，使板件贴紧密；终拧终拧初拧基础上用长扳手或电动扳手再拧过初拧基础上用长扳手或电动扳手再拧过一定的角度，一般为一定的角度，一般为120180完成终拧。完成终拧。特点：预拉力的建立简单、有效，但要注意防止特点：预拉力的建立简单、有效，但要注意防止欠拧、漏拧和超拧。欠拧、漏拧和超拧。扭断螺栓杆尾部法（扭剪型高强度螺栓）扭断螺栓杆尾部法（扭剪型高强度螺栓）

33、初拧初拧拧至终拧力矩的拧至终拧力矩的60%80%；终拧终拧初拧基础上，以扭断螺栓杆尾部为准。初拧基础上，以扭断螺栓杆尾部为准。特点：施工简单、技术要求低易实施、质量易保特点：施工简单、技术要求低易实施、质量易保证等。证等。（2 2）高强度螺栓预拉力的确定）高强度螺栓预拉力的确定高强螺栓的预拉力设计值高强螺栓的预拉力设计值P由下式确定由下式确定式中：式中：Ae螺纹处有效截面积；螺纹处有效截面积；fu螺栓热处理后的最抵抗拉强度；螺栓热处理后的最抵抗拉强度；8.8级，取级，取fu=830N/mm2，10.9级级,取取fu=1040N/mm2系数系数1.2考虑拧紧螺帽时，螺栓杆上产生的剪力对考虑拧紧螺

34、帽时，螺栓杆上产生的剪力对抗拉强度的降低；抗拉强度的降低；系数系数0.9为防止施工时超张拉导致螺杆破坏的折减为防止施工时超张拉导致螺杆破坏的折减系数；考虑材料的不均匀性的折减系数；附加安全系系数；考虑材料的不均匀性的折减系数；附加安全系数。数。螺栓的性能等级螺栓的性能等级螺螺 栓栓 公公 称称 直直 径（径（mm）M16M20M22M24M27M308.8级级8012515017523028010.9级级100155190225290355一个高强度螺栓的设计预拉力一个高强度螺栓的设计预拉力P 3 3、高强度螺栓摩擦面抗滑移系数、高强度螺栓摩擦面抗滑移系数 按公式计算出的按公式计算出的P值值以

35、以5kN的倍数取整就形成规范规的倍数取整就形成规范规定的定的设计预拉力。设计预拉力。高强度螺栓摩擦面抗滑移系数大小与接触面的处理高强度螺栓摩擦面抗滑移系数大小与接触面的处理方法和构件钢号有关，其大小随板件间的挤压力的减小方法和构件钢号有关，其大小随板件间的挤压力的减小而降低。不同钢材在不同接触面的处理方法下的抗滑移而降低。不同钢材在不同接触面的处理方法下的抗滑移系数系数见下表。见下表。连接处接触面处理方法连接处接触面处理方法构构 件件 的的 钢钢 号号Q235Q345Q420喷喷 砂（丸）砂（丸）0.450.500.50喷砂（丸）后涂无机富锌漆喷砂（丸）后涂无机富锌漆0.350.400.40喷

36、砂（丸）后生赤绣喷砂（丸）后生赤绣0.450.500.50钢丝刷清除浮锈或未经处理的干净轧制表面钢丝刷清除浮锈或未经处理的干净轧制表面0.300.350.40摩擦面抗滑移系数摩擦面抗滑移系数 值值 1 1、单个高强螺栓抗剪承载力设计值、单个高强螺栓抗剪承载力设计值 NVb=0.9nf P NVb单个高强螺栓抗剪承载力设计值单个高强螺栓抗剪承载力设计值 P预拉力预拉力 抗滑移（摩擦）系数抗滑移（摩擦）系数 nf传力摩擦面数传力摩擦面数 0.9 0.9螺栓受力非均匀系数螺栓受力非均匀系数二、摩擦型高强螺栓的计算二、摩擦型高强螺栓的计算抗剪承载力由摩擦力确定。抗剪承载力由摩擦力确定。设：一侧的螺栓数

37、为设：一侧的螺栓数为n n，平均受剪，承受外力平均受剪，承受外力N N。+NNl1分析方法和计算公式与普通螺栓同。分析方法和计算公式与普通螺栓同。2 2、摩擦型高强螺栓群的抗剪计算、摩擦型高强螺栓群的抗剪计算 每个螺栓承受的剪力为：每个螺栓承受的剪力为：单个螺栓承载力设计条件：单个螺栓承载力设计条件：(1).(1).所需螺栓数：所需螺栓数：(2).(2).构件净截面强度验算构件净截面强度验算 N N+NNANN孔前传力分析孔前传力分析n受剪连接计算受剪连接计算p一个螺栓抗剪承载力一个螺栓抗剪承载力p连接所需螺栓数连接所需螺栓数p净截面强度：考虑净截面强度：考虑50孔前传力孔前传力 为为什什么么

38、取取0.80.8P P呢呢？研研究究表表明明：连连接接件件刚刚好好被被松松开开时时的的外外力力N=1.05-1.19PN=1.05-1.19P，那那么么取取N Nt tb b=0.8P=0.8P时时可可以以保保证证连接件不被松开。连接件不被松开。P预拉力预拉力 （1 1）一个高强螺栓的抗拉承载力设计值）一个高强螺栓的抗拉承载力设计值 3 3、高强螺栓承受拉力时的计算、高强螺栓承受拉力时的计算规范规定：规范规定：（2 2）受拉力作用的高强螺栓群计算）受拉力作用的高强螺栓群计算N所需螺栓个数所需螺栓个数(3)(3)受弯矩作用的高强螺栓群计算受弯矩作用的高强螺栓群计算yiMy1x1i1 1号螺栓受到

39、最大拉力，验算：号螺栓受到最大拉力，验算：与普通螺栓连接的区别与普通螺栓连接的区别：（a a）中性轴置于形心轴上中性轴置于形心轴上 由于有很大的预拉力，连接件间紧密贴合，可认为是一个由于有很大的预拉力，连接件间紧密贴合，可认为是一个 截面，且符合平面假设。截面，且符合平面假设。（b b）N Nt tb b=0.8P=0.8P（普通螺栓普通螺栓 N Nt tb b=A=Ae ef ft tb b ）例例 如图示，截面为如图示，截面为30016的轴心受拉钢板，用双盖板和摩擦的轴心受拉钢板，用双盖板和摩擦型高强螺栓连接，已知钢材为型高强螺栓连接，已知钢材为Q345钢，螺栓为钢，螺栓为10.9级级M20，接，接触面喷砂后涂无机富锌漆，承受轴力触面喷砂后涂无机富锌漆，承受轴力N=1200KN，试验算连接，试验算连接的强度。的强度。解（1）验算螺栓连接的强度实际单个螺栓承受的内力为：（2）验算钢板强度构件厚度t=16mm2t1=20mm，故应验算构件截面。查表得f=310N/mm2构件的毛截面强度为构件的净截面强度为：