钢结构课件：螺栓连接计算.pptx

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1、二、螺栓连接的构造要求 除了螺栓的最大和最小距离外，还应当满足构造要求。（1）杆件每一拼接端永久螺栓数不宜少于2个。格构式柱除外。（2）对承受动力荷载的普通螺栓应采用双螺母或其它放松动措施。（3）C级螺栓主要用于受轴拉或次要连接、可拆卸构件。（4）不能用型钢作为高强度螺栓的拼接构件。（5）高强度螺栓的连接范围处理应当加以说明。（6）当采用法兰连接的构件端板，应当加强其刚度。第1页/共86页3.4 普通螺栓连接的工作性能和计算1 1、单个螺栓受剪破坏试验、单个螺栓受剪破坏试验受力过程见图：摩擦传力，滑移，螺杆传力，弹塑性破坏第2页/共86页单个螺栓的破坏形态：螺栓被剪断单个螺栓的破坏形态：螺栓被

2、剪断第3页/共86页单个螺栓的破坏形态剪断：板被拉断单个螺栓的破坏形态剪断：板被拉断第4页/共86页单个螺栓的破坏形态剪断：板端被拉豁单个螺栓的破坏形态剪断：板端被拉豁第5页/共86页a)ABb)BAc)Ad)a13535Ae)A 单个螺栓的破坏形态(1)螺栓直径小，连接板厚，螺杆剪切破坏(2)螺栓直径大，连接板薄，孔壁挤压破坏(3)螺栓孔径大，连接板削弱多，连接板受拉破坏(4)连接板端距小，冲切破坏(5)连接板厚，螺杆长，螺杆弯曲破坏第6页/共86页综上所述：在普通螺栓的抗剪连接中需要计算的内容主要有三项：（1）保证螺栓杆不被剪断；（2）保证螺栓孔壁不会因承压而破坏；（3）构件有足够的净截面

3、强度，不被拉断。（实质上属于构件破坏）当有螺栓孔削弱，除上述构件被拉断外，还有一种使构件破坏的可能性，如图所示：这类破坏方式被成为块状拉剪破坏（block shear failure）。这类破坏在过去并不注意，现在在设计规范中已经明确要求计算。（钢结构设计规范）第7页/共86页2 2、单个螺栓抗剪承载力、单个螺栓抗剪承载力(1)单剪、双剪(2)螺杆剪切破坏：假设剪应力均匀分布，计算平均剪应力当为双剪时 d d 螺杆直径（公称直径，常用1616、2020、2222、2424等）fvb 螺栓抗剪设计强度，附表1.31.3。第8页/共86页图3-70 螺栓的承压面实际承压面实际承压面计算承压面计算承

4、压面实际的实际的假定的假定的t1t2螺杆抗剪承载力(3)孔壁挤压承载力 t连接件最小承压总厚度 fcb螺栓承压设计强度，见附表1.3 1.3(4)单个螺栓的受剪最大承载能力即上两式中取较小值为单个螺栓抗剪的最大承载能力。第9页/共86页N/2N/2N/3N/3N/3acbde受剪计算中：Nvb计算式中的受剪面数nv，即上图中nv=4。承压计算中：Ncb计算式中t 取 a+b+c和d+e 之间的最小值。注意：对于下图所示螺栓连接问题：在受剪计算中，对于螺杆的值d是否应当按螺纹处的值计算？不需要。因为，规范中关于普通螺栓的抗剪强度设计值，是由试验得到的，而在制定规范时，没有区分作用位置。第10页/

5、共86页3 3、螺栓群受轴心力作用NN+l1l1NN第11页/共86页 （1 1）基本假定（2 2）目标 确定螺栓数目n n和排列或者已知螺栓数量和排列验算螺栓群。当l115do时，剪力均匀分布，螺栓群抗剪承载力N+l1N 不计螺杆弯曲和受拉变形、不计板间磨擦；所有螺栓均匀受力（考虑塑性和连接长度l1 11515倍螺孔直径d d0 0）；轴心力（外力）通过螺栓群中心。但当螺栓分布较长时，螺栓受力不均匀。第12页/共86页 当l115do时，剪力非均匀分布，螺栓群抗剪承载力下降 为为折减系数 另外应当注意，在出现下列工作状况时，规范规定螺栓的数量应当增加：（1）一个构件借助于填板或其他中间板件与

6、另一个构件连接时，其连接螺栓（不包括摩擦型连接的高强度螺栓）应按计算增加10%。n1.1n第13页/共86页（2）搭接接头或用拼接板单面连接的，由于容易弯曲，螺栓联接数（不包括摩擦型连接的高强度螺栓），应按计算增加10%。（3）在构件端部连接中，当利用短角钢与型钢（角钢、槽钢等）的外伸肢相连以缩短连接长度时，在短角钢两肢中的任一肢上所用的螺栓数目应当增加计算数的50%。1.1n1.1n1.1n第14页/共86页（3 3）净截面强度计算净截面强度计算 由于螺栓孔削弱了板件的截面，为了防止板件在削弱截面的破坏需验算净截面的强度。对于由于螺栓孔削弱了板件的截面，为了防止板件在削弱截面的破坏需验算净截

7、面的强度。对于外力通过螺栓群形心的杆件，应当满足外力通过螺栓群形心的杆件，应当满足强度计算公式式中：N 为所受的轴力；f 为材料抗拉强度设计值；An 为杆件截面的净截面面积第15页/共86页NN+NNNN/2连接板受力变化图 当螺栓为并列排列NN1N2N/nn1N1=NN2=N-N/nn1N1NN1=NN2=N-N/nn1第16页/共86页验算公式验算公式 Ni 连接件第i截面上的轴力Ani 连接件第i截面的净截面面积 f 连接板钢材抗拉强度设计值 b 截面宽 ni 截面上的螺栓数 d0 螺孔直径 t 板厚 注意计算截面！注意计算截面！螺栓为错列排列时的验算NN+e4e46e1e22211第1

8、7页/共86页NN+e4e46e1e22211 除对1-1截面（绿线）验算外，还应对2-2截面（粉红）进行比较验算。因此，在进行该连接的净截面强度计算时，其中Ani应取An1和An2中的较小值。2-2分红线总长：n2粉红线截面上的螺孔数 扣除螺孔直径后：这样在2-2截面的净截面面积为：第18页/共86页 例3-8 设计两角钢用C级螺栓拼接，已知角钢L90X6,轴力N=175kN,拼接角钢与构件型号相同，材料Q235A,螺栓直径d=20mm，孔径d0=21.5mm解：n=175/36.6=4.8个，取不少于5个。同时给出角钢的展开形状及螺栓孔布置，见右图螺栓布置按错列布置，布置图见上。（1）计算

9、一个螺栓的承载能力设计值90 80 90 90 80 90 50 80 80 80 50 50 80 80 80 50 530 10 56 34 50 53 34 34 53 单个螺栓的最大承载能力：（2）需要螺栓数目第19页/共86页 由于本题采用角钢拼接，拼接角钢与构件是相同的，所以计算拼接角钢与计算构件相同。由型钢表查出角钢的毛截面积 A=1064mm2 扣除螺孔直径后：A=A-n1d0t=1064-121.56=940mm2在-截面的净截面面积为：56 34 50 53 34 34 53 （3）构件净截面强度计算（严格地说计算凭借角钢时应当将角钢截面打折，想一想为什么？）第20页/共8

10、6页所以，角钢的净截面强度：扣除螺孔直径后：再计算-截面的净截面面积为：53 34 34 53 满足要求第21页/共86页 4、螺栓群受扭矩、剪力共同作用计算（偏心受剪）+xyiVT+xyi V第22页/共86页+=+TV+V状态+T状态状态 (1)基本假设 连接板件绝对刚性 螺栓弹性 螺栓绕螺栓群形心转动，受力大小与螺栓至形心的距离r成正比，方向与它和形心的连线垂直。状态螺栓群受扭n123456oTN12r3r1r第23页/共86页将（b）式代入（a），得用N1表达的T式：（a）（b）（2）螺栓受力特性（3）剪力计算公式每个螺栓承受剪力 Ni 如图n123456oTN12r3r1r由平衡条件

11、：（n个螺栓）判定螺栓1和2是危险螺栓（考虑与V共同作用），由于对称只考虑1号最大剪力N1。由假设，于是，第24页/共86页（3-61）xi第i个螺栓中心的x坐标将式（3-61）代入，得把N1沿x、y方向分解，有（4）对式（3-61）的简化yi第i个螺栓中心的y坐标图3-75yoxx11r1y1第25页/共86页这样可以得到螺栓群受剪扭时最大螺栓1的合力大小当螺栓群分布在一个狭长带内，如y13x1时，可近似取xi=0，这时第26页/共86页例3.11 设计两块钢板用普通螺栓连接的盖板拼接，构件受轴拉力设计值为 N=325kN，钢材Q235A，粗制螺栓直径d=20mm，板宽360mm，盖板厚6m

12、m，杆件板厚8mm。解：1、分析计算螺栓所受的力为剪力本题为设计题，所包含的内容包括：所需的螺栓数，螺栓的布置。NN已知条件为：N=325kN，材料即：fvb=140N/mm2，fcb=305N/mm2，d=20mm，t1=8，t2=62、计算单个螺栓的承载能力设计值抗剪：抗压：668第27页/共86页3、设计需螺栓数：NN螺栓数可以6.7即可，所以取7个螺栓布置如图所示。净截面强度在1-1断面：11在2-2断面：22所以，1-1断面起控制作用：第28页/共86页例3.9（与教材上稍有差别）图示牛腿用普通螺栓连接，柱翼缘厚度为10mm，连接板厚度为8mm，材料Q235B，F=150kN，粗制螺

13、栓为M22。+xyiNi riFT+xyiNi riF解：1、分析本题是验算题计算单个螺栓抗剪的最大承载能力2、计算螺栓群抗剪：抗压：所以 螺栓群如图，为扭剪60 6050504X80250第29页/共86页+=+TF+F受力+T受力状态 可以将螺栓受力看为两种受力的叠加：在受力n123456oTN12r3r1r在受力状态：螺栓群受扭，可以计算1号螺栓作为控制N1yF1号螺栓所受力的竖向分量第30页/共86页满足要求=46.51kN3x1，可以不考虑扭矩的竖向分量。第31页/共86页二、普通二、普通螺栓螺栓受受拉性能拉性能第32页/共86页螺杆拉力 Nt=N+QQ称为撬力，与连接板厚度和螺栓位

14、置有关。1 1、单个螺栓受拉破坏试验a)Pf刚度很大时Pf2Ntb)2NtPfPf刚度较小时QQ加劲肋a)b)螺杆受拉，连接板脱开，螺纹处拉断或连接板屈服，螺杆的拉力为：为了减小撬力可以设置加劲肋第33页/共86页 n需要的螺栓数 N总外拉力（3-65）单个螺栓承载能力计算公式 de、Ae 分别为单个螺栓有效直径和有效截面积，见教材p279，附表7。验算公式 ftb为螺栓的抗拉强度设计值 当需要确定所需螺栓数时 2、普通螺栓群受轴拉计算（3-66）第34页/共86页螺栓群受力：螺栓群受拉弯（加托）螺栓群受力：螺栓群受拉弯（加托）3、普通螺栓群受弯拉计算第35页/共86页螺栓群受力：螺栓群受拉弯

15、（加托）第36页/共86页螺栓群受力：螺栓群受拉剪（不加托）螺栓群受力：螺栓群受拉剪（不加托）第37页/共86页 3、普通螺栓群受弯拉计算（注意：教材p82，这部分不十分清楚）+VNeVNM=Ve1234NiV=0（a a）NiN（b b）y1y4y2y3N1MN2MN3MN4M（c）第38页/共86页 根据受力分析，原节点的受力为受拉与受弯的迭加。在N作用下的螺栓力计算较为简单，为均匀受拉：这里n为螺栓排数，m为螺栓的列数。在M作用下的螺栓力计算，按图（c）所示受力图：N1NN1MN1VNiNy1y4y2y3N1MN2MN3MN4M（c）1234mn由受力图，受力最大的螺栓为1号螺栓，1号螺

16、栓的受竖向力为零，水平力为：第39页/共86页 在M作用下的螺栓力计算，按图（c）所示受力图：由平衡条件：这样计算是否正确？N4NN4M 注意，对于最下面一排螺栓的受力为NiNy1y4y2y3N1MN2MN3MN4M（c）可以看螺栓受力 显然，当最下面一排螺栓的受力负，即：表明最下一排螺栓受压！这是不可能的！说明按图c的受力图是错的。第40页/共86页为此假定最不利的情况：在轴力和力矩的作用下，螺栓群绕最下面一排螺栓转动。同样假定钢板刚性，螺栓弹性。MMN N1 1N NN N2 2N N3 3y y1 1y y2 2y y3 3由平衡关系：由平衡关系：由变形关系（三角形比例关系）由变形关系（

17、三角形比例关系）（a a）由于螺栓不可能受压，所以上述计算有错。主要问题是假定在力矩M作用下，不可能为图（c）受力图。N N1 1N N2 2N N3 3y y1 1y y2 2y y3 3y1y4y2y3N1MN2MN3MN4M（c）第41页/共86页MMN N1 1N NN N2 2N N3 3y y1 1y y2 2y y3 3 由于关心的是受力最大的螺栓由于关心的是受力最大的螺栓1 1，所以其它螺栓的受力均由，所以其它螺栓的受力均由N N1 1表示。表示。第42页/共86页 带入（a）式，所以所以验算应满足验算应满足这里这里N Nt tb b是是1 1号螺栓最大所能承受的拉力。号螺栓最

18、大所能承受的拉力。第43页/共86页 例3-11 图示一屋架节点，竖向力由承托板承受。螺栓为C级，螺栓受偏拉。设N=450kN，e=100mm。解：思路：先假定力矩对于螺栓群形心旋转，判断最上面一排螺栓是否受压，如果出现受压，表明假定有错。N N51005100505050501 16 6MMN N1 1MMN N6 6MMN N1 1NNN N6 6NN则：6号螺栓受力 1号螺栓受力螺栓群受力 N+Ne 可以计算1号螺栓200200250250e e450450320320N=450-200N=450-200 =250kN =250kN第44页/共86页 由于N1大于零，螺栓受力不出现受压，

19、直接可以进行叠加计算受力最大的螺栓，则 6号螺栓受力最大 根据反查可得，取M20的螺栓。需要螺栓的大小为：第45页/共86页例3-13 同上题，但e=200mm解：这里计算1号螺栓N Ne e51005100505050501 16 6需要重新假定。所有的外力矩绕顶排螺栓（1号）转动N N1 1N NN N2 2N N3 3y y1 1y y2 2y y3 3N N6 6e e1 1最后根据N1的大小计算所需螺栓。第46页/共86页V VN Ne e 3、普通螺栓群受拉剪联合作用的计算 图示连接受偏拉及剪力作用，由于没有支托板，剪力由螺栓本身承担即要承担拉力，同时要承担剪力，即螺栓受剪和拉。或

20、 对于螺栓受拉剪同时作用的承载能力，按实验结果可用相关关系计算：或者，螺栓的破坏是拉和剪共同作用下的破坏。另外螺栓的对孔壁的挤压破坏同时可能出现。第47页/共86页式中：NV和Nt分别为螺栓的拉力和剪力；NVb和Ntb分别为螺栓的抗拉强度力和抗剪力强度应当注意同时需满足：Ncb是螺栓的挤压承载能力：第48页/共86页例3-11 图示牛腿，剪力V=250kN，e=140mm，螺栓C级，钢材Q235B,手工焊。试分别考虑承托传递全部剪力V和不承受剪力V两种情况设计该连接。解：（1）承托承受全部剪力 先计算单个螺栓所能承受的拉力设计值。查p279附表7和p257附表1-3：Ae=245mm2，ftb

21、=170N/mm2V Ve e41004100505050501 15 5180180MMN N1 1N N2 2N N3 3N N5 5N N4 4y y1 1y y2 2y y3 3y y4 4这时，螺栓群只承受剪力所产生的弯矩M=Ve=2500.14=35kNm。这时应当按螺栓的抵抗弯矩绕最下边一排螺栓转动。设螺栓为M20,螺栓为5排2列，共10个。则计算受力最大的螺栓1号第49页/共86页则满足要求 这时螺栓需要既承受剪力V=250kN,也承受弯矩M=35kNm产生的拉力。在考虑剪力V对于承托产生的偏心影响时，乘上经验系数（如1.25）。计算承托板，采用两侧边焊，取焊脚高度hf=10m

22、m，则焊缝验算：（2）承托不承受剪力 首先计算单个螺栓的承载能力抗剪承压抗拉第50页/共86页计算螺栓所受的力所受剪力（均匀受剪）满足要求考虑在剪力和拉力共同作用下第51页/共86页 3.8 3.8 高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 摩擦型连接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。连接件间不允许相互滑动，变形小，承载力小。工艺保证措施：喷砂，使=0.3=0.30.500.50。2 2、分类：根据传力方式不同分为摩擦型连接和承压型连接 1 1、特点：予拉力很大，依直径等级不同，可达8080355kN355kN。高强螺栓是高强螺栓和配套

23、螺母、垫圈的合称（高强度螺栓连接附）；由高强材料（20MnTiB20MnTiB）经热处理制成，强度等级10.910.9级和8.88.8级。高强度螺栓的工作性能第52页/共86页 承压型连接其设计准则与摩擦型的不同，连接件间允许相互滑动。N/2N/2N/3N/3N/3剪力小于剪力小于摩擦阻力摩擦阻力N/3N/3剪力超过剪力超过摩擦阻力摩擦阻力N/2N/2N/3破坏形式和承载力与普通螺栓相同：（剪切破坏、承压破坏）第53页/共86页 因此，承压型连接的设计准则：连接件间允许相互滑动。抗拉时与普通螺栓相同，但变形小，可减少锈蚀，改善疲劳性能。l传力开始时在标准荷载作用下连接件间无滑动，剪力由摩擦力和

24、螺杆抗剪共同传递。l当荷载很大时，连接件间有较大塑性变形。l接近破坏时，连接件间有相对滑动，摩擦只起推迟滑移作用。剪力由螺杆传递，其特点与普通螺栓相同。l因此，有与普通螺栓相同的极限状态螺栓剪坏，孔壁挤压坏，构件被拉断。变形大，不适于受动荷载的连接。螺杆剪力螺杆剪力N挤压力第54页/共86页(1)扭矩法专用扭矩板手，标定预拉力和扭矩之间的关系，通过施加一定扭矩达到预拉力，螺栓为大六角螺栓。扭矩法需要预先对扭矩扳手进行标定。(2)转角法先用普通扳手把连接件拧紧密，称初拧。以初拧位置为起点，用电动或风动扳手将螺帽扭1/22/3圈，达到终拧角度。螺栓的拉力即达到预拉力。终拧角度根据螺栓直径，连接件厚

25、度通过实测确定。方法简单，但每天标定扳手，螺栓为大六角螺栓。3 3、紧固方法与预拉力P P高强度螺栓的预拉力是通过拧紧螺帽实现的。扭矩法，转角法和扭剪法，分成初拧和终拧两步完成，保证拉力均匀。第55页/共86页(3)(3)扭剪法螺栓为扭剪型螺栓，特制电动扳手，以扭断梅花头为标志，准确可靠，易检查，成本高。第56页/共86页(4)高强度螺栓预拉力的确定 螺栓预拉力越大，摩擦力越高，连接传力性能越好，但要避免在拧紧阶段发生破坏，还要保留螺栓具有一定的抗拉承载力。我国预拉力定为在式中各个系数的含义：使螺栓中的拉应力接近于所用材料的屈服点（f0.20.2）,考虑材料不均匀系数0.90.9、超张拉系数0

26、.90.9和剪应力（拧螺母时产生）引起的承载力降低系数1.2,1.2,按5kN5kN的模数，予拉力计算列表（3-523-52）fu高强螺栓经热处理后的最低抗拉强度；由于采用材料极限强度的折减系数（假定屈服点与最低抗 拉强度比值，取0.90.9）Ae螺栓有效面积第57页/共86页螺栓的性能螺栓的性能等等 级级螺螺 栓栓 公公 称称 直直 径径（mmmm）M16M16M20M20M22M22M24M24M27M27M30M308.88.8808012512515015017517523023028028010.910.9100100155155190190225225290290355355一个高

27、强螺栓设计预拉力P值（kN）表3-10 4、高强度螺栓摩擦面抗滑移系数 连接板接触面之间摩擦力的大小与摩擦系数有关，称为抗滑移系数，与表面处理方式有关。第58页/共86页连接处接触面连接处接触面处理方法处理方法构构 件件 的的 钢钢 号号Q235Q235钢钢Q345Q345和和Q390Q390钢钢Q420Q420喷喷 砂砂喷砂后涂无机富锌漆喷砂后涂无机富锌漆喷砂后生赤绣喷砂后生赤绣用钢丝刷清除浮锈或未用钢丝刷清除浮锈或未经处理的干净轧制表面经处理的干净轧制表面0.450.450.350.350.450.450.300.300.500.500.400.400.500.500.350.350.50

28、0.500.400.400.500.500.400.40摩擦面抗滑移系数值表3-11当表面有水或漆或其它污物，表面的摩擦系数将大幅下降。第59页/共86页抗滑移（摩擦）系数P预拉力nf传力摩擦面数，单剪nf=1，双剪nf=2 0.9螺栓受力非均匀系数，考虑安全系数1.11高强度螺栓摩擦型连接的承载力计算NVb=0.9nfP （3-74）其中：NVb单个高强螺栓抗剪承载力设计值（1）、高强度螺栓的抗剪承载力设计值 摩擦型连接的抗剪承载能力取决于摩擦力的大小，即1、单个高强度螺栓的承载力设计值第60页/共86页（2）单个螺栓抗拉承载力设计值上式中0.8是避免在螺栓杆受拉时应力增大过多。实际上，由于

29、螺栓受预拉力，当高强度螺栓收到外拉力作用时，首先要克服螺栓预拉力产生的钢板间的挤压力。而螺杆的预拉力基本不变。但当拉力过大时，如达到螺栓的预拉力值，这时螺栓就可能出现松弛的现象。这就达不到摩擦抗剪了。故规定单个高强度螺栓的抗拉承载能力，不得超过预拉力。考虑有一定的安全储备，就乘上0.8系数。在确定抗拉承载能力时没有考虑撬力的影响。要使撬力影响很小，则要求翼缘板的厚度不小于螺栓直径的2倍，这是很难达到的。在设计中应当考虑减小撬力，否则偏于不安全。另外，在直接承受动力荷载的受拉连接中，为了避免疲劳强度的降低过多，要求每个高强度螺栓的外加拉力不宜超过0.6P。第61页/共86页上式也可以用拉-剪联合

30、作用的相关公式来表示：式中Nvb为一个摩擦型连接高强度螺栓的抗剪承载能力设计值，Ntb为一个高强度螺栓的抗拉承载能力设计值，即Ntb=0.8P，这与前面的公式等价。或：nf连接的传力摩擦面数 摩擦面的抗滑移系数Nvb=0.9nf(P-1.25Nt)(3)摩擦型连接单个高强螺栓受拉时的抗剪承载力 Nv单个高强螺栓承受的外剪力 Nvb单个高强螺栓承受的外剪力，即=0.9nfP；每个高强螺栓承受的外剪力小于等于抗剪强度设计值：NvNvb 每个高强螺栓承受的外拉力Nt小于等于抗拉强度设计值：Nt0.8P 摩擦型连接单个高强螺栓受拉时的抗剪承载力第62页/共86页2 2、摩擦型连接高强度螺栓群的计算（1

31、）螺栓群受剪力作用（外力通过螺栓群的形心）其中：Nbmin=NVb=0.9nfP第63页/共86页拼接板拼接板连接件连接件连接件连接件AB N N+NNANNNN+（2）采用高强度螺栓连接的净截面强度验算在计算截面（净截面）的拉力为：N=N-N式中 N这排螺栓所承受的全部 摩擦力之半。第64页/共86页拼接板拼接板连接件连接件连接件连接件ABNA+另一方面，被连接板件上的全部摩擦力应与外力N平衡。有n1被验算截面上的螺栓数n连接件一侧上的螺栓总数于是 N =N-N=N(1-0.5n1/n)第65页/共86页 An净截面面积 f 连接件强度设计值设计公式摩擦型高强度螺栓除应满足净截面强度外，还需

32、要满足毛截面的强度：（2）螺栓群受拉计算 螺栓群受轴拉力（3）螺栓群扭矩，以及扭矩与剪力的共同作用计算 同普通螺栓，只是螺栓的抗剪强度取决于摩擦力。第66页/共86页（4）螺栓群受弯拉的计算1234MMy1y4y2y3N1MN2MN3MN4M这时螺栓受拉力最大的值应满足（5）螺栓群受偏心受拉时的计算eN第67页/共86页（6）螺栓群受弯、拉、剪时的计算eNVNM=Ve+-+-+=NNNM+-+-+=基本思路：螺栓群在弯和拉作用下，在受拉区抗剪承载能力要下降，而在受压区抗剪承载能力不会降低。这时要求整个螺栓群的剪力不低于所有螺栓的抗剪承载能力。即这里m为螺栓的列数，n0为受压区内螺栓的排数。第6

33、8页/共86页也可以将上式改写为式中n为螺栓总数，求和仅是对于受拉区螺栓数。同时应当满足 对于高强度螺栓承压型连接：同时：第69页/共86页高强度螺栓承压型连接承载能力高强度螺栓承压型连接的预拉力P应与摩擦型连接高强度螺栓相同。连接处构件接触面应清除油污及浮锈。（不要求承压型连接高强度螺栓的传力接触面的要求与摩擦型连接相同）同时变形小，可减少锈蚀，改善疲劳性能。高强度螺栓承压型连接不应用于直接承受动力荷载的结构。高强度螺栓承压型连接抗剪破坏与普通螺栓一样为螺栓杆剪断或螺栓孔壁的挤压破坏。因此高强度螺栓承压型连接的计算与普通螺栓一样。但应注意：当高强度螺栓承压型连接的受剪面在螺栓的螺纹处，应当按

34、螺栓的有效直径计算抗剪强度。即1、高强度螺栓承压型连接抗剪承载能力计算第70页/共86页 即在 注意：8.8级普通螺栓与8.8级承压型高强度螺栓的性能等级相同，其区别在哪里？高强度螺栓承压型连接要求施加预拉力；高强度螺栓承压型连接的孔径要求低于普通螺栓（A级、B级螺栓），因此，其抗剪强度低于普通螺栓，但抗拉强度相同（见p257螺栓连接的强度设计值）。第71页/共86页2、高强度螺栓承压型连接同时受拉和受剪与普通螺栓一样，采用下式计算 但式中Ntb=0.8P，同时应当满足孔壁的挤压承载能力的要求。考虑到高强度螺栓在受挤压的孔壁处应力复杂，在钢结构设计规范中进行折减。第72页/共86页例3.12

35、设计两块用高强度螺栓连接的盖板拼接，构件受轴拉力设计值为 N=800kN，钢材Q235B，高强度螺栓为8.8级M20，t1=20mm，t2=12mm，连接板表面喷砂处理。解：1、分析计算螺栓所受的力为剪力本题为设计题，所包含的内容包括：所需的螺栓数，螺栓的布置。NN已知条件为：N=800kN，材料即：fvb=250N/mm2，fcb=470N/mm2，d=20mm，t1=20mm，t2=12mm2、按摩擦型连接计算根据螺栓直径和等级可以得到螺栓的预拉力P=125kN，摩擦系数=0.45一个螺栓抗剪设计值：计算单个螺栓的承载能力设计值第73页/共86页需螺栓数取n=8个。螺栓布置如图NN3、按承

36、压型连接计算抗剪：抗压：计算单个螺栓的承载能力设计值与普通螺栓类似5010010050501001005050100100505010010050故螺栓的最大承载能力第74页/共86页需螺栓数取n=6个。螺栓布置如图NN501001005050 100 5050 100 50可见采用承压型连接螺栓的数量可以减少，但变形较大。4.按上螺栓连接图计算净截面强度由于构件的厚度为20mm，所以验算构件部分。1-1截面所受的力11验算满足，另毛截面强度也满足（略）。第75页/共86页例3.13已知：高强度螺栓采用摩擦型连接，被连接材料Q235B，螺栓10.9级，直径20mm，摩擦面采用喷砂处理，验算此连

37、接。解：（1）分析 高强度螺栓连接受拉剪作用，摩擦系数为0.45，预拉力P=155kN，应当按拉剪计算 则从上向下螺栓所受的拉力为：Nt1=24+44.2=68.20kN Nt2=24+31.57=55.57kN Nt3=24+18.94=42.94kN Nt4=24+6.31=30.31kN Nt5=24-6.31=17.69kN Nt6=24-18.94=5.06kN Nt7=24-31.57=-7.57kN Nt8=24-44.2=-20.2kN（受压区）（受压区）(2)螺栓受拉力为V=750kNN=384kNM=106kNm第76页/共86页因此：则抗剪承载能力设计值=0.910.45

38、（16155-1.25439.54）=781.88kNV=750kN第77页/共86页例3.16 图示钢板拼接，尺寸如图，螺栓为M20，10.9级，钢材为Q235螺栓孔d0=21.5mm，分别按摩擦型连接和承压型连接计算该连接最大所能承受的轴拉力，摩擦系数0.3。解：螺栓的预拉力，可从表3.10中查出：10.9级，M20，则P=155kN。1、按摩擦型连接（1）单个螺栓的承载能力NN502X7045455075 75508814（2）螺栓（9个）确定的承载能力N1但应当看螺栓的分布长度，检验是否需要折减所以不需要折减，=1.0250第78页/共86页（3）由毛截面确定的承载能力N2（4）计算净

39、截面承载能力该螺栓连接较为复杂，需要逐个确定可能需要计算的截面。包括：1-1垂直截面，2-2齿状截面，3-3垂直截面，4-4垂直截面，以及5-5盖板截面。首先计算1-1截面NN502X7045455075 7550881411223344552-2齿状截面毛截面的承载能力比螺栓的小。第79页/共86页再计算3-3截面计算5-5截面，为盖板截面计算各个净截面的承载能力NN502X7045455075 75508814334455计算4-4截面。1122可见控制截面是1-1截面。第80页/共86页2、采用承压型连接承压：NN502X7045455075 75508814112255（1）计算单个螺

40、栓的承载能力，与普通螺栓相同。但考虑不利情况，剪切面在螺纹处抗剪：所以（2）按螺栓所能承受的荷载（3）按净截面所能承受的荷载可以分析，对于1-1，2-2和5-5三个截面所受的力相同，而2-2的净截面最小，2946mm2。所以这三个截面的最大承载能力为：第81页/共86页3-3截面的承载能力NN502X7045455075 755088143344计算4-4截面。所以最大承载能力为633.4kN。这道题表明：高强度螺栓承压型连接不一定比摩擦型连接的承载能力大。第82页/共86页3.9 混合连接不讲第83页/共86页第三章小结第三章小结1 连接是钢结构的重要组成部分要了解钢结构常见的连接方式及其特点u连接类型u符号表示u各种连接的优缺点2 焊接连接的构造和计算u直角角焊缝的构造要求u角焊缝的基本计算公式及几种受力状态下的角焊缝计算u对接焊缝的构造及特征u对接焊缝需要计算的内容u焊缝的缺陷及影响第84页/共86页第三章小结第三章小结3 普通螺栓和铆钉连接的构造和计算u连接类型u排列要求u五种破坏形式u单个螺栓承载能力计算：剪切、挤压u螺栓群承载能力计算：剪切、受拉、复杂应力4 高强度螺栓连接的构造和计算u连接类型、排列要求u设计类别：摩擦型和承压型u高强度螺栓摩擦型连接承载能力计算u高强度螺栓承压型连接承载能力计算第85页/共86页感谢您的观看。第86页/共86页