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1、第三章 钢结构连接土木工程专业本科 【例例3.11】设计两两块钢板用普通螺栓的盖板拼接。已知板用普通螺栓的盖板拼接。已知轴心心拉力的拉力的设计值N=325kN，钢材材为Q235A，螺栓直径，螺栓直径d=20mm（粗制螺栓）。（粗制螺栓）。 例例图名称位置和方向最大允许距离 (取较小者) dmax最小允许距离 dmin中 心 间 距外排垂直内力方向或顺内力方向(p = 1)8d 0或12 t3d 0中 间 排垂直内力方向(p = 2)16d 0或24 t顺内力方向构件受压(p = 3)12d 0或18 t构件受拉(p = 4)16d 0或24 t沿对角线方向(p = 5)-中心至构件边缘距离顺内
2、力方向(p = 6)4d 0或8 t2d 0垂直内力方向剪切边或手工气割边(p = 7)1.5d 0扎制边、自动气割或钜割边高强螺栓(p = 8)其他螺栓 或铆钉(p = 9)1.2d 0螺栓最大最小允螺栓最大最小允许距离距离 【解解】单个螺栓的承个螺栓的承载力力设计值 ：由附表由附表1.3可知，可知，抗剪承抗剪承载力力设计值： 承承压承承载力力设计值： 连接一接一侧所需螺栓数：所需螺栓数： 【例例3.12】设计图（a）所示的普通螺栓）所示的普通螺栓连接。柱翼接。柱翼缘厚度厚度为10mm，连接板厚度接板厚度为8mm，钢材材为Q235B,荷荷载设计值F=150kN,偏心矩偏心矩e=250mm,粗
3、制螺栓粗制螺栓M22。例例图【解解】螺栓直径螺栓直径d=22mm,单个螺栓的个螺栓的设计承承载力力为： 螺栓抗剪：螺栓抗剪： 构件承构件承压：【例例3.13】牛腿用牛腿用C级普通螺栓以及承托与柱普通螺栓以及承托与柱连接，如下接，如下图,承受承受竖向荷向荷载（设计值）F=220kN，偏心距，偏心距e200mm。试设计其螺其螺栓栓连接。已知构件和螺栓均用接。已知构件和螺栓均用Q235钢材，螺栓材，螺栓为M20，孔径。，孔径。 例例图【解解】牛腿的剪力牛腿的剪力V=F=220kN由端板刨平由端板刨平顶紧于承托于承托传递；弯矩；弯矩由螺栓由螺栓连接接传递，使螺栓受拉使螺栓受拉,初步假定螺栓布置如初步假
4、定螺栓布置如图3.63。对最下排螺栓最下排螺栓O轴取矩，最大受力螺栓（最上排螺栓取矩，最大受力螺栓（最上排螺栓1）的拉力）的拉力为： 单个螺栓的抗拉承个螺栓的抗拉承载力力设计值为： 所假定螺栓所假定螺栓连接接满足足设计要求，确定采用。要求，确定采用。 【例例3.14】下下图为一一刚接屋架支座接屋架支座节点，点，竖向力由承向力由承托承受。螺栓托承受。螺栓为C级，只承受偏心拉力。，只承受偏心拉力。设N250kN，e=100mm，螺栓布置如，螺栓布置如图（a）所示。）所示。例例图【解解】螺栓有效截面的核心距螺栓有效截面的核心距 即偏心力作用在核心距以内即偏心力作用在核心距以内,属小偏心受拉属小偏心受
5、拉图(c)应由由下式下式计算：算：需要的有效面需要的有效面积： 采用采用M20螺栓，螺栓， 【解解】由于由于e=200mm117mm，应按大偏心受拉按大偏心受拉计算螺栓的最大算螺栓的最大拉拉应力。假力。假设螺栓直径螺栓直径为M22（查附表附表8.1知，知，）并假定中和并假定中和轴在上面第一排螺栓在上面第一排螺栓处，则以下螺栓均以下螺栓均为受拉螺栓受拉螺栓图（d）。由下式。由下式计算：算：需要的螺栓有效面需要的螺栓有效面积： 【例例3.15】同例，但取同例，但取e=200mm。【例例3.16】设下下图为短横梁与柱翼短横梁与柱翼缘的的连接，剪力接，剪力V250kN，e=120mm，螺栓，螺栓为C级
6、，梁端，梁端竖板下有承托。板下有承托。钢材材为Q235B，手，手工工焊，焊条条E43型型,试按考按考虑承托承托传递全部剪力全部剪力V和不承受和不承受V两种情况两种情况设计此此连接。接。 例例图【解解】（1）由附表）由附表1.2和附表和附表1.3可知，可知，承托承托传递全部剪力全部剪力V250kN，螺栓群只承受由，螺栓群只承受由偏心力引起的弯矩偏心力引起的弯矩。按。按弹性性设计法，法，可假定螺栓群旋可假定螺栓群旋转中心在弯矩指向的最下排螺栓的中心在弯矩指向的最下排螺栓的轴线上。上。设螺螺栓栓为M20（），），则受拉螺栓数受拉螺栓数连接中接中为双列螺栓，用双列螺栓，用m表示，一个螺栓的抗拉承表示，
7、一个螺栓的抗拉承载力力设计值为：螺栓的最大拉力：螺栓的最大拉力： 设承托与柱翼承托与柱翼缘连接角接角焊缝为两面两面侧焊，并取，并取焊脚尺寸脚尺寸,焊缝应力力为： 式中的常数是考式中的常数是考虑剪力剪力V对承托与柱翼承托与柱翼缘连接角接角焊缝的的偏心影响。偏心影响。 （2）不考）不考虑承托承受剪力承托承受剪力V，螺栓群同，螺栓群同时承受剪力承受剪力V=250kN 和弯矩和弯矩 M30kNm 作用。作用。单个螺栓承个螺栓承载力力设计值为： 单个螺栓的最大拉力个螺栓的最大拉力单个螺栓的剪力个螺栓的剪力剪力和拉力剪力和拉力联合作用下：合作用下： 【例例3.17】试设计一双盖板拼接的一双盖板拼接的钢板板
8、连接。接。钢材材Q235B，高，高强度度螺栓螺栓为级的的M20,连接接处构件接触面用构件接触面用喷砂砂处理，作用在螺栓群形心理，作用在螺栓群形心处的的轴心拉力心拉力设计值N=800kN,试设计此此连接。接。 例例图【解解】（1）采用摩擦型）采用摩擦型连接接时由表由表3.8查得每个得每个8.8级的的M20高高强度螺栓的度螺栓的预拉力拉力P=125kN,由表由表3.9查得得对于于Q235钢材接触面作材接触面作喷砂砂处理理时 单个螺栓的承个螺栓的承载力力设计值为： 所需螺栓数：所需螺栓数： 螺栓排列如螺栓排列如图右右边所示所示（2）采用承）采用承压型型连接接时由附表由附表1.3可知，可知，单个螺栓的
9、承个螺栓的承载力力设计值：则所需螺栓数：所需螺栓数： 螺栓排列如螺栓排列如图左左边所示所示【例例3.18】下下图所示高所示高强度螺栓摩擦型度螺栓摩擦型连接接,被被连接构件的接构件的钢材材为Q235B。螺栓。螺栓为级，直径，直径20mm，接触面采用，接触面采用喷砂砂处理；理；图中内力中内力均均为设计值,试验算此算此连接的承接的承载力。力。例例图【解解】由表由表3.9和表和表3.8查得抗滑移系数得抗滑移系数，预拉力拉力P=155kN。 单个螺栓的最大拉力个螺栓的最大拉力连接的受剪承接的受剪承载力力设计值应按式按式(3.64)计算：算：按比例关系可求得：按比例关系可求得：故有故有验算受剪承算受剪承载
10、力力设计值：【例例3.19】如如图3.76所示，某所示，某节点端板（点端板（t=16mm）连接接与共型柱翼与共型柱翼缘（t=16mm），），钢材材为Q235B,连接用高接用高强度螺栓度螺栓为10.9级摩擦型，摩擦型，4M22（单个个），摩），摩擦面擦面喷砂丸砂丸处理，抗滑移系数理，抗滑移系数0.45，节点中心受水平点中心受水平设计拉力拉力，斜向，斜向设计拉力拉力，此，此节点点按按GB50017-2003中中规范公式范公式计算的抗拉、抗剪算的抗拉、抗剪实际受受力与承力与承载力比力比值之和最接近下列何之和最接近下列何项数数值。（A）1.0 （B）1.021 （C）0.828 （D）0.743 例例
11、图【解解】由表可由表可查得每个得每个级的的M22高高强度螺栓的度螺栓的预拉力拉力P=190kN。按式（）按式（） 故故选（B）。由由计算算结果知道，果知道，该连接在剪力和拉接在剪力和拉力共同作用下的承力共同作用下的承载能力略能力略显不足不足,应考考虑加大螺栓直加大螺栓直径或增加螺栓数量。径或增加螺栓数量。【例例3.20】同上同上题条件，但改条件，但改为高高强度螺栓承度螺栓承压型型连接，接，接触面接触面仅要求清要求清污除除锈,考考虑在螺在螺纹处有受剪可能。按式有受剪可能。按式(3.58)同同时受剪受拉受剪受拉计算算,其其值为：再按式：再按式(3.59)计算，算，结果果。（A）1；不合格；不合格（B）；不合格）；不合格（C）1；合格；合格（D）；合格）；合格【解解】查附表得附表得按式（）按式（）按式按式（），（），对于于单个螺栓有：个螺栓有：故故选（D）
