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1、六、普通螺栓连接的构造与计算 1、螺栓的排列和构造要求 螺栓在构件上的排列可以是并列或错列（ 图12-44，图12-45），排列时应考虑下列 要求：一、连接类型 NNb)NNa)螺栓受剪c)N上两排螺栓受拉2、抗拉连接通过螺栓抗拉保持连接。 1、抗剪连接以螺栓抗剪形式使连接件紧密连接。为什么要限制中心距？(3d0)太小：连接中易沿螺孔间折线或直线破坏；不便施工太大：不紧密易锈蚀，受压时局部失稳。+e1e2e3e4二、排列要求最大、最小距离 限值见P392表12-3。为什么限制边距、端距？(2d0、1.5d0、1.2d0)太小：栓钉至边（端）钢板易被子剪断。 太大：不紧密，易锈蚀。三、普通螺栓的
2、计算1、单个抗剪螺栓的承载力（1）五种破坏形式 螺杆被剪断 连接件半孔壁挤压破坏 钢板拉（压）断 钢板剪坏 螺杆弯曲破坏图12-51e)Aa )ABb )BAc)Ad )35 35a1A（3）单个螺栓的承载力分螺栓抗剪和螺栓承压两种情况：图12-53 受轴力作用螺栓群剪力分布图12-54 螺栓的承压面N/5V=Nl1实际承压面计算承压面实际的假定的l1l2t连接件最小承压总厚度fcb螺栓承压设计强度 （12-14）（12-15） 螺杆抗剪NVb一个螺栓的抗剪设计承载力nv 受剪面数目。单剪nv=1，双剪nv=2d 螺杆直径（公称直径，p523附表26-7。常用16、20、22、24等，最常用1
3、6、20）fvb 螺栓抗剪设计强度，由表26-6给出。 螺杆承压N/2N/2N/3 N/3 N/3acbd e 公式说明 d) 上述承载力未计入摩擦。c ) Nvb和N cb计算式中的受剪面数n v ，上图中nv =4。a) 螺栓承载力是Nvb和N cb中之最小值，Nb min 。 b) t 取 a+b+c和d+e 之间的最小值。（1）基本假定 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l115倍螺孔直径d0）； 轴心力（外力）通过螺栓群中心。NN+ + + + + + + + +NNl1（2）目标确定螺栓数目n和排列。2、螺栓群受轴心力作用（3）验算公式 n
4、 所需螺栓数N 轴心力 Nb min Nvb和N cb中之较小值（见式（12-14、15）NN/2连接件受力变化图（4）排列设计连接件静截面验算 连接件受力变化图NN+ + + + + + + + +NNl1 验算公式NN+ + + + + + + + +e4e46e1e2Ni 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 截面毛宽n 截面上的螺栓数d0 螺孔直径t 板厚 1144 螺栓错开排列时的比较验算除对1-1截面（绿线）验算外，还应对4-4截面（ 粉红）进行比较验算。因此，使用上述（e）式计算 时，其中Ani应取A n1和A n4中的较小值。
5、4-4分红线总长：扣除螺孔直径后：n4粉红线截面上的螺孔数NN+ + + + + + + + +e4e46e1e21144 受轴向拉力作用的抗拉螺栓验算公式n需要的螺栓数N总外拉力a )Pf刚度很大时Pf2Ntb )2NtPfPf刚度较小时QQ加劲肋a )b )七、 高强度螺栓连接的计算特点：预拉力很大，依直径等 级不同，可达70355kN。高强螺栓是高强螺栓和配 套螺母、垫圈的合称，强度 等级10.9级和8.8级。摩擦型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 0.55。连接板间摩擦力分类：承
6、压型连接件间允许相互滑动。传力 开始时在标准荷载作用下动连接件间无滑动 ，剪力由摩擦力和螺杆抗剪共同传递。但当 荷载很大时，连接件间有较大塑性变形。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。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。 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。螺杆剪力 N1、确定预拉力P数值高强度螺栓的设计预拉 力值由材料强度和螺栓有效 截面确定，每个高强度螺栓 预拉力设计值P见表12-4。一、高强螺栓的预拉力高强螺栓设计予拉力P值（kN）螺栓的性能
7、 等 级螺 栓 公 称 直 径（mm）M16 M20 M22 M24 M27 M30 8.870110135155205250 10.9100155190225290355表12-42、预拉工艺扭螺帽（1）扭矩法工具能显示扭矩的扳手。先标定扳手的扭矩值与螺杆拉力关 系。根据予拉力确定出T，施工时用T控制。 上紧螺栓按初拧和终拧二阶段进行。初 拧扭矩不得小于终拧扭矩的30%。先用普通扳手把连接见拧紧密，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，连接件厚度通过实测确定。方 法简单，但常常出现预拉力比设计值高。（
8、2）转角法1、单个高强螺栓抗剪承载力设计值NVb=0.9n fP （12-22）NVb单个高强螺栓抗剪承载力设计值P预拉力抗滑移（摩擦）系数，见表12-5nf传力摩擦面数0.9螺栓受力非均匀系数抗剪承载力由摩擦力确定。二、摩擦型高强螺栓的计算连接处接触面 处理方法构 件 的 钢 号Q235钢Q345、Q390钢Q420钢 喷 砂 喷砂后涂无机富锌漆 喷砂后生赤绣 用钢丝刷清除浮锈或未 经处理的干净轧制表面0.45 0.35 0.450.300.50 0.40 0.500.350.50 0.40 0.500.40摩擦面抗滑移系数值表12-52、高强螺栓群的抗剪计算 分析方法和计算公式与普通螺栓同
9、。设，一侧的螺栓数为n，平均受剪，承受外力N。每个螺栓承受的剪力为：单个螺栓承载力设计条件：所需螺栓数目： + + + + + + + + +NNl1高强螺栓群在扭矩作用下的计算公式与普通螺栓同。高强螺栓的直径系列、连接中螺栓的排列及 有关构造要求与普通螺栓同。为什么取0.8P呢？研究表明：连接件刚好被松开 时的外力N=1.051.19P，Ntb=0.8P时可以保证连接件不被松驰。P预拉力（1）一个高强螺栓的抗拉承载力设计值规范规定：3、高强螺栓承受拉力时的计算(4) 受剪力与拉力同时作用的高强螺栓群计算nt连接的传力摩擦面数摩擦面的抗滑移系数Nvb=0.9nt(P-1.25Nt) (12-2
10、5)c) 单个高强螺栓的抗剪承载力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b) 每个高强螺栓承受的外剪力小于等于抗剪强度设计值。NvNvba) 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试验表明：抗滑移系数随板件挤压力的减小而降 低。施加外力Nt前，板件间挤压力为预拉力P，抗滑 移系数为。加上外拉力Nt后，连接面上的挤压力减 少到P- Nt ，板件间的抗滑移系数由减小到1。此时 ，螺栓的抗剪承载力设计值应为0.9nt1(P-Nt)。为了 便于应用，抗滑移系数仍采用，其误差通过适当加 大Nt弥补，取1.25Nt。这样，就得到了式（12-25） 给出的Nvb
11、计算式。Nvb=0.9nt(P-1.25Nt) (12-25)对式（12-25）的说明：例12-5 设计图12-74所示轴心受拉钢板的高强 螺栓连接。钢板的钢材为Q235，高强螺栓10.9级，摩 擦型，M20，孔径d0=22mm。连接处截面用喷砂处理。图12-74M20、10.9级定P孔径22符合规范要 求（+1.52.0mm)钢种、喷砂处理定 。NN拼接板连接板连接板分析（1）验算内容作为设计，需要验算所需高强螺栓数目（强度） 、连接板件强度和拼接板强度。但因规范规定： 拼接板面积应与被连接板件的截面面积相同，所以不 再验算拼接板。NN题目给出了螺栓数目、直径、排列，未给荷载N 的数值。意味
12、着，需验算连接件能承受的最大荷载和 在此荷载下螺栓强度（数目）是否满足规范要求。拼接板连接板连接板（2）连接板件抗拉承载力验算式 摩擦力对危险截面上 拉力的影响（单面摩擦 ）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一个连接件上的螺栓总数N = N - N (a)N这排螺栓所承受的全部摩擦力之半。拼接板连接件连接件ABNANN+ + + + + + + + +NNANN于是N = N - N = N(1 - 0.5n1/n) (b)(c)An净截面面积f连接件强度设计值设计公式解 （1）连接验算a）净截面承载力计算b）毛截面承载力计算N=Af=450202
13、1510-2=1935kNn=28，n1=4，An=(450-422)20=7240mm2，f=215N/mm2,代入上式得 N=1676.3kNNN拼接板连接板连接板从表12-4查得：予拉力P=155kN。（10.9, M20）从表12-5查得：抗滑移系数=0.45。（Q235钢，喷砂）单面摩擦： nf=1。注意：螺栓错开排列时，还应比较折线截面验算结果 。单个高强螺栓抗剪承载力设计值本按式（3-47）Nvb=0.9nfP计算。但在螺栓群中可能出现螺栓剪力分布不均情况。 因此引入非均匀分布系数Nvb= 0.9nfP 按净截面承载力N=1676.kN计算所需螺栓数目。（2）螺栓数计算原用47=28个正好。所需高强螺栓数目计算螺栓抗剪强度设计值Nvb=0.910.45155=62.775kN
