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1、1.1.高强螺栓连接的构造要求和工作性能高强螺栓连接的构造要求和工作性能钢结构原理钢结构原理3.8 高高强度螺栓连接计算强度螺栓连接计算主要内容主要内容1.1.高强螺栓的类型及性能等级高强螺栓的类型及性能等级2.2.高强螺栓的预拉力及摩擦面抗滑系数高强螺栓的预拉力及摩擦面抗滑系数3.3.高强螺栓抗剪连接的工作性能高强螺栓抗剪连接的工作性能4.4.高强螺栓抗拉连接的工作性能高强螺栓抗拉连接的工作性能1.1.高强螺栓的类型及性能等级高强螺栓的类型及性能等级(1)(1)高强螺栓高强螺栓拧拧紧螺帽产紧螺帽产生预拉力生预拉力P P被连接板件被连接板件接触面上产接触面上产生预压力生预压力C C(2)(2)
2、高强螺栓性能等级高强螺栓性能等级螺栓强度等级螺栓强度等级螺栓采用钢材螺栓采用钢材8.8 级级45号钢，号钢，40B钢钢10.9 级级20MnTiB钢，钢，35VB钢钢8.8 级螺级螺栓栓抗抗拉强度拉强度不低于不低于800N/mm2，屈强比屈强比为为0.810.9 级螺级螺栓栓抗抗拉强度拉强度不低于不低于1000N/mm2，屈强比屈强比为为0.9(3)(3)高强螺栓高强螺栓类型类型按受力状况分类按受力状况分类受力受力特征特征承载力承载力极限状态极限状态安装孔安装孔孔径孔径 d d0 0（mm)mm)应用应用特点特点摩擦型摩擦型连接连接外力达到最大摩外力达到最大摩擦力，有相对滑擦力，有相对滑移的趋
3、势移的趋势d d0 0d d1.5 1.5 2.02.0剪切变形小，耐疲剪切变形小，耐疲劳，动载下不易松劳，动载下不易松动动承压型承压型连接连接外力超过最大静外力超过最大静摩擦力，螺栓承摩擦力，螺栓承剪，孔壁承压，剪，孔壁承压，发生相对滑移发生相对滑移d d0 0d d1.0 1.0 1.51.5承载力比摩擦型大承载力比摩擦型大，剪切变形大，一，剪切变形大，一般不用于直接动载般不用于直接动载情况情况2.2.高强螺栓的预拉力及摩擦面抗滑系数高强螺栓的预拉力及摩擦面抗滑系数(1)预拉力预拉力P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Ae螺纹处有效截面积；fu螺栓热处理后
4、的极限抗拉强度；系数1.2考虑拧紧螺帽时，螺栓杆截面上产生的剪应力的影响；系数0.9为防止施工时超张拉导致螺杆破坏的折减系数；考虑螺栓材质的 不定性折减系数；采用fu 而不是fy。(2)摩擦面的抗滑移系数摩擦面的抗滑移系数 高高强度螺栓摩擦面抗滑移系数大小与强度螺栓摩擦面抗滑移系数大小与接触面的处理方法接触面的处理方法和和构件构件钢号钢号有关，其有关，其大小大小随板件间的挤压力的减小而降低随板件间的挤压力的减小而降低。摩擦面抗滑移系数摩擦面抗滑移系数 值值3.3.高强螺栓抗剪连接的工作性能高强螺栓抗剪连接的工作性能高强度螺栓NO12341234普通螺栓abNN/2N/2（1）抗剪连接工作性能）
5、抗剪连接工作性能 受力过程与普通螺栓相似，分为四个阶段：受力过程与普通螺栓相似，分为四个阶段：摩擦传摩擦传力的弹性阶段、力的弹性阶段、滑移阶段、栓杆传力的弹性阶段、弹滑移阶段、栓杆传力的弹性阶段、弹塑性阶段塑性阶段。但比较两条但比较两条N曲线可知，由于高强度螺栓因连接曲线可知，由于高强度螺栓因连接件间存在很大的摩擦力，故其第一个阶段远远大于普件间存在很大的摩擦力，故其第一个阶段远远大于普通螺栓。通螺栓。（2 2）高强螺栓的设计准则）高强螺栓的设计准则剪力剪力N变形变形NNNN摩擦型螺栓摩擦型螺栓设计准则设计准则承压型螺栓承压型螺栓设计准则设计准则控制外力不超过控制外力不超过摩擦力，无滑移。摩擦
6、力，无滑移。外力可超过摩擦力，外力可超过摩擦力，经滑经滑移移后由螺后由螺杆受剪孔壁承杆受剪孔壁承压。压。承压型螺栓承压型螺栓摩擦型螺栓摩擦型螺栓同普通螺栓同普通螺栓（3 3）单个高强螺栓抗剪设计承载力）单个高强螺栓抗剪设计承载力a)a)高高强螺栓强螺栓摩擦型连接摩擦型连接抗剪承载力抗剪承载力式中：式中：0.9抗力分项系数抗力分项系数R的倒数的倒数(R=1.111);nf传力摩擦面数目传力摩擦面数目;摩擦面抗滑移系数摩擦面抗滑移系数;P预拉力设计值预拉力设计值.单剪面单剪面 nf=1双剪面双剪面 nf=2 NvNvb b）高强螺栓）高强螺栓承压型连接承压型连接抗剪承载抗剪承载力力单栓抗剪承载力：
7、单栓抗剪承载力：剪切面在螺纹处时：剪切面在螺纹处时：承压承载力承压承载力：抗剪承载力抗剪承载力：与普通螺栓不同之处在于：与普通螺栓不同之处在于：a、fvb应采用高强度螺栓应采用高强度螺栓承压型连接承压型连接的抗剪的抗剪强度设计值。强度设计值。b、当剪切面在当剪切面在螺纹处螺纹处时，抗剪承载力应按时，抗剪承载力应按螺纹处螺纹处有效截面有效截面(Ae、de)计算。计算。4.4.高强螺栓高强螺栓抗抗拉拉连连接的工作性能接的工作性能当当外拉力为外拉力为Nt 时：板件有被拉开趋势，板件间的压力时：板件有被拉开趋势，板件间的压力C 减减小为小为Cf，栓，栓杆拉力杆拉力P 增加为增加为Pf，根据平衡关系有，
8、根据平衡关系有:高强度螺栓在承受外拉力前，螺杆中已有很高的预拉力高强度螺栓在承受外拉力前，螺杆中已有很高的预拉力P，板层之间则有压力板层之间则有压力C，而，而P 与与C 维持平衡，即：维持平衡，即：Ab栓杆截面面积；Ap板件挤压面面积，一般取Ap=10 Ab若螺栓和被连接板件保持弹性，板叠厚度为若螺栓和被连接板件保持弹性，板叠厚度为则螺栓杆的伸长量则螺栓杆的伸长量=板件压缩恢复量，即：板件压缩恢复量，即：由由可得可得板件不能被拉开，即要求：板件不能被拉开，即要求：得得显然，当板件即将被拉开时：显然，当板件即将被拉开时：Cf=0即，当板件即将被拉开时，栓杆的拉力仅增加即，当板件即将被拉开时，栓杆
9、的拉力仅增加10%。另另外，试验证明，当栓杆的外加拉力大于外，试验证明，当栓杆的外加拉力大于P 时，卸载后螺栓杆时，卸载后螺栓杆的的预拉预拉力将减小，即发生松弛现象。但当力将减小，即发生松弛现象。但当Nt 不大于不大于0.8P 时，则无松时，则无松弛弛现象现象，这时，这时Pf=1.07P，可认为螺杆的预拉力不变，且连接板件间，可认为螺杆的预拉力不变，且连接板件间有一定有一定的挤的挤压力保持紧密接触，所以现行规范规定，压力保持紧密接触，所以现行规范规定，高强度螺栓摩高强度螺栓摩擦型连接的擦型连接的单栓单栓抗拉承载力设计值为：抗拉承载力设计值为：高强度螺栓承压型连接的单栓抗拉承载力高强度螺栓承压型
10、连接的单栓抗拉承载力，因其破坏准则为螺栓杆，因其破坏准则为螺栓杆被拉断，故计算方法与普通螺栓相同，即被拉断，故计算方法与普通螺栓相同，即式中：式中：Ae-螺栓杆的有效截面面积；螺栓杆的有效截面面积；de-螺栓杆的有效直径；螺栓杆的有效直径；ftb高强度螺栓的抗拉强度设计值。高强度螺栓的抗拉强度设计值。上式的计算结果与上式的计算结果与0.8P相差不多。相差不多。内容总结内容总结1.1.高强螺栓的类高强螺栓的类型、性型、性能等能等级、预级、预拉力及摩擦面抗滑移系数。拉力及摩擦面抗滑移系数。2.2.高强螺栓抗剪连高强螺栓抗剪连接、抗拉连接的接、抗拉连接的工工作性作性能及相应的单栓承载力。能及相应的单栓承载力。THANK YOU谢谢！