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1、 第3章 钢结构的连接3.1钢结构的连接方法和特点 3.2焊缝和焊接连接的形式 3.3对接焊缝的构造和计算 3.4角焊缝的构造和计算 3.4焊接应力和焊接变形 3.6 螺栓连接的排列与构造 3.7 普通螺栓连接的工作性能和强度计算 3.8 高强度螺栓连接的工作性能和强度计算3.6螺栓的构造 3.6.1 螺栓的规格 螺栓常见的规格有M12、M16、M20、M24、M30 3.6螺栓的构造3.6.2 螺栓的排列 l排列原则：简单 统一 整齐 紧凑 l排列方式： 并列（简单整齐，连接板尺寸小， 构件截面削弱较大） 错列（可减小螺栓孔对截面削弱，但排列较复杂，且连接 构件尺寸较大 ） l排列因素： 受
2、力要求：钢板端部剪断，端距不应小于2d0；受拉时，栓 距和线距不应过小；受压时，沿作用力方向的栓距不宜过大 。 构造要求：栓距和线距不宜过大 施工要求：有一定的施工空间3.6螺栓的构造3.6.2 螺栓的排列 螺栓排列和最小距离：3.6螺栓的构造 3.6.2 螺栓的排列 螺栓排列最大距离：对于角钢、工字钢和 槽钢的螺栓排列见附 录四（型钢的螺栓准 线表）3.7 普通螺栓连接的构造和强度计算 普通螺栓连接按其受力方式分类： 抗剪螺栓 抗拉螺栓 同时抗剪抗拉螺栓 3.7.1普通螺栓的抗剪连接3.7.1.1抗剪连接工作性能 抗剪螺栓连接的受力性能：静摩擦力阶段、相对滑移阶段、螺杆与 孔壁挤压传力的弹塑
3、性阶段、破坏阶段。3.7 普通螺栓连接的构造和强度计算 3.7.1普通螺栓的抗剪连接 3.7.1.1抗剪连接工作性能 螺栓破坏形式：螺栓杆剪断；孔壁压坏；板被拉断；板端被剪断；螺栓杆弯曲。 3.7 普通螺栓连接的构造和强度计算 3.7.1普通螺栓的抗剪连接 3.7.1.1抗剪连接工作性能 一个抗剪螺栓的设计承载力计算：抗剪承载力设计值：承压承载力设计值：1）.轴心力作用下螺栓群抗剪连接计算v螺栓数目： v板件静截面强度：3.7.1.2 螺栓群的计算力的传递及净截面 面积计算3.7 普通螺栓连接的构造和强度计算 3.7.1普通螺栓的抗剪连接2）.扭矩作用下螺栓群的抗剪计算3.7.1.2 螺栓群的
4、计算图7-72 螺栓群受扭矩计算3.7 普通螺栓连接的构造和强度计算基本假定： 被连接构件是绝对刚性的 ，而螺栓则是弹性的； 各螺栓绕螺栓群形心o旋转 ，其受力大小与其至螺栓群形心 o的距离r成正比，力的方向与其 至螺栓群形心的连线相垂直。3.7.1普通螺栓的抗剪连接2）. 螺栓群在扭矩作用下的抗剪计算3.7.1.2螺栓群的计算3.7 普通螺栓连接的构造和强度计算v根据螺栓受力大小与其至形心o的距离r成正比条件 ： v得 ：v平衡条件：3.7.1普通螺栓的抗剪连接3）. 螺栓群在扭矩、剪力、轴心力作用下的抗剪计算v在扭矩作用下，螺栓1受力： v在剪力V和轴心力N作用下，螺栓均匀受力：v则螺栓1
5、承受的最大剪力N1应满足：v在螺栓群为一狭长布置时，当ymax3xmax时，为计算方便， 上式可近似为3.7.1.2螺栓群的计算3.7 普通螺栓连接的构造和强度计算4）. 螺栓群在扭矩作用下的抗剪计算,常需先假定螺 栓数目及布置，而后进行验算。设螺栓列数为m，每列螺栓有n个，螺栓据为p，等 间距布置，端距为p/2，每个螺栓的截面积为A,为 此一确定螺栓数目的近似公式或先近似取n,然后再用上式求n.3.7 普通螺栓连接的构造和强度计算例题1 两块钢板截面尺寸见图，采双盖板和普通螺栓拼接 ，C级螺栓M20，孔径d0=21.5mm，钢材为Q235B，承 受轴心拉力设计值N=650kN。试设计此连接。
6、 解：1.确定拼接盖板截面尺寸 根据拼接盖板与被连接钢板等强原则 ，即拼接盖板截面面积不小于与被连接钢板截面面积，拼接盖板截 面尺寸选为8360（mmmm），钢材也为Q235B。 2.单个普通螺栓的抗剪承载力设计值 单个螺栓的承剪承载力设计值为：单个螺栓的承压承载力设计值为：则单个螺栓的抗剪承载力设计值取两者的较小值：l1=160mm15d0=322.5mm，则连接一侧所需要螺栓数目为：，取n=9。3.螺栓布置 采用并列布置，按螺栓布置的要求，确定螺栓的中距、 边距和端距，如图所示，均满足构造要求。由图可知盖板的长度为 520mm。 连接件的净截面验算都满足要求，此处略。例题2 试验算图所示C
7、级普通螺栓连接。荷载设计值 F=100kN，螺栓M20，连接板件的钢材都为Q235B。解：1.单个螺栓的抗剪承载力： 单个螺栓的承剪承载力设计值为：单个螺栓的承压承载力设计值为： 则单个螺栓的抗剪承载力设计值取两者的较小值： 2.内力计算 将F平移至螺栓群的中心线，则螺栓群承受轴心剪力 V=F和扭矩T作用。3.螺栓群强度验算 由前述可知1号螺栓受力最大，为设计控制点， 则对其进行强度验算。则1号螺栓承受的合剪力为：螺栓群布置安全。3.7 普通螺栓连接的构造和强度计算 3.7.2普通螺栓的抗拉连接 3.7.2.1抗拉螺栓连接破坏形式：螺栓杆拉断 一个抗拉螺栓的设计承载力计算：为考虑撬力的影 响，
8、规范规定普 通螺栓抗拉强度 设计值ftb取同样钢 号钢材抗拉强度 设计值f的0.8倍1）. 螺栓群在轴心力作 用下的抗拉计算2）. 螺栓群在弯矩作用 下的抗拉计算v假定：中和轴在最下 排螺栓处3.7.2普通螺栓的抗拉连接弯矩作用下抗拉螺栓计算3.7 普通螺栓连接的构造和强度计算3.7.2.2螺栓群的计算J 螺栓群在弯矩作用下的抗拉连接计算,常需先假定螺栓数目 及布置，而后进行验算。设螺栓列数为m，每列螺栓有n个，螺栓据为p，为此一确定 螺栓数目的近似公式或先近似取n,然后再用上式修正求n.3.7 普通螺栓连接的构造和强度计算例题3 试验算图3-17所示牛腿与柱翼缘用普通螺栓连接。 图中的荷载均
9、为设计值，螺栓M20，连接件采用Q235钢 材。解：1.受力分析 将集中力 F平移至螺栓群平面，则 产生弯矩M和剪力V。剪力 V由于牛腿的端板与支托 刨平顶紧，则由支托承担 ；螺栓群仅承受弯矩M：2. 单个螺栓的抗拉承载力： 3.螺栓群强度验算 由前述可知1号螺栓受力最大，为设计控制点， 则对其进行强度验算：连接强度满足要求。 3）. 螺栓群同时承受剪力和弯矩（轴心拉力） 的计算3.7.2.2螺栓群的计算螺栓群同时承受剪力和拉力3.7 普通螺栓连接的构造和强度计算3.7.2普通螺栓的抗拉连接3.7.2普通螺栓的抗拉连接3）. 螺栓群同时承受剪力和拉力的计算v支托仅起安装作用：螺栓群承受弯矩M和
10、剪力V螺栓不发生拉剪破坏板不发生承压破坏3.7.2普通螺栓的抗拉连接3.7 普通螺栓连接的构造和强度计算2） 螺栓群同时承受剪力和拉力的计算v支托承受剪力：螺栓群只承受弯矩M支托和柱翼缘的角焊缝验算为考虑剪力V偏心对角焊缝的影响，取1.251.353.7.2普通螺栓的抗拉连接3.7 普通螺栓连接的构造和强度计算例题4 其他条件同例题3，但牛腿下的支托仅在安装阶段 起作用，正常使用阶段不考虑支托承受剪力，即剪力由螺 栓群承担。验算螺栓群的强度。 解：1. 单个螺栓的承载力： 单个螺栓的承剪承载力设计值为：单个螺栓的承压承载力设计值为：单个螺栓的抗拉承载力：2.螺栓群强度验算 由前述可知1号螺栓受
11、力最大，为设计控制点， 则对其进行强度验算： 螺栓的承压验算：螺栓群受力不安全，需要重新设计。 通过本例题和例题3的计算结果比较可知，利用支托承受剪力的方 案具有减少螺栓数目的优点。摩擦型高强度螺栓:抗剪时以外剪力达到板件间可能 发生的最大摩擦力为极限状态 3.8 高强度螺栓连接的性能和计算承压型高强度螺栓:抗剪时允许超过摩擦力发生滑移 ，最后以栓杆抗剪或孔壁承压破坏为极限状态 承压型高强度螺栓:只允许在承受静荷或间接动荷载 的结构中采用，允许发生一定滑移变形的连接中， 在抗剪连接中可以减少螺栓数量。摩擦型高强度螺栓：有较高的传力可靠性和连接整 体性，承受动力菏载和疲劳的性能较好。v螺栓强度级
12、别：10.9级和8.8级v螺母:v垫圈3.8.1高强度螺栓连接的一般要求3.8 高强度螺栓连接的性能和计算3.8.1.1高强度螺栓的钢材高强度螺栓的螺栓本身、螺母及垫圈均采用高强度钢材 ,且成品经过热处理进一步提高其强度.3.8.1高强度螺栓连接的一般要求3.8 高强度螺栓连接的性能和计算3.8.1.2高强度螺栓的预拉力预拉力设计值：高强度螺栓预拉力设计值按材料强度和螺栓有效 截面积确定，取值时考虑： 螺栓材质不均匀 ，引入折减系数0.9； 超张拉系数(补偿螺栓预拉力松弛) ，引入折减系数0.9； 在扭紧螺栓时，扭矩使螺栓产生的剪力将降低螺栓的抗拉承载力 ，引入折减系数1.2； 钢材由于以抗拉
13、强度为准，引入附加安全系数0.9。3.8.1高强度螺栓连接的一般要求3.8 高强度螺栓连接的性能和计算3.8.1.3高强度螺栓的预拉力控制方法 大六角头螺栓 扭剪型高强度螺栓 扭剪法 1)扭矩法 2)转角法3.8.1高强度螺栓连接的一般要求3.8 高强度螺栓连接的性能和计算3.8.1.4连接处构件接触面的处理和抗滑移系数抗滑移系数影响因素:与及构件的钢号有关,且试验 证明随着连接构件接触面接触面处理方法间的压紧 力减小而减小. 接触面处理方法:喷丸优于喷砂，涂无机富锌漆 ,1. 高强度螺栓摩擦型连接2. 高强度螺栓承压型连接v破坏状态同普通螺栓，极限承载力由杆身抗 剪和孔壁承压决定，摩擦力只起
14、延缓滑动作 用，计算方法和普通螺栓相同。3.8.2 高强度螺栓的抗剪承载力设计值3.8 高强度螺栓连接的性能和计算1. 轴心力作用时v螺栓数：v构件净截面强度：对于承压型连接，验算与普通螺栓相 同；对于摩擦型连接，要考虑孔前传力的影响（占螺栓 传力的50%）3.8.3 高强度螺栓群的抗剪计算摩擦型高强度螺栓孔前传力3.8 高强度螺栓连接的性能和计算2. 扭矩作用时，及扭矩、剪力、轴心力共同作 用时v螺栓群受扭矩T、剪力V和轴心力N共同作用 的高强度螺栓连接的抗剪计算与普通螺栓相 同，只是用高强度螺栓的承载力设计值。3.8.3 高强度螺栓群的抗剪计算3.8 高强度螺栓连接的性能和计算1. 高强度
15、螺栓的抗拉连接性能v规范规定每个摩擦型高强度螺栓的抗拉设计承载力不得大于 0.8P，螺栓杆内原预拉力基本不变。3.8.4 高强度螺栓的抗拉连接高强度螺栓受拉3.8 高强度螺栓连接的性能和计算1. 高强度螺栓的抗拉连接性能v撬力的影响：限制抗拉承载力在0.8P以内3.8.4 高强度螺栓的抗拉连接图7-83 高强度螺栓拉力变化3.8 高强度螺栓连接的性能和计算2. 高强度螺栓抗拉连接计算v抗拉承载力：v轴心拉力的螺栓数：v弯矩作用时3.8.4 高强度螺栓的抗拉连接3.8 高强度螺栓连接的性能和计算高强度螺栓受弯连接2. 高强度螺栓抗拉连接计算v承载力极限状态板不被拉开时，中和轴在螺栓群形心处；板可被拉开时，与普通螺栓一样，中和轴在最外排 受压螺栓形心处。3.8.4 高强度螺栓的抗拉连接3.8 高强度螺栓连接的性能和计算1. 高强度螺栓摩擦型连接v由于外拉力的作用，板件间的挤压力降低v每个螺栓的抗剪承载力也随之减少v抗滑移系数随板件间的挤压力的减小而降低2. 高强度螺栓承压型连接3.8.5 同时受剪力和拉力的高强度螺栓连接计算3.8 高强度螺栓连接的性能和计算
