鋼結(jié)構(gòu)的緊固件連接

1、第5章鋼結(jié)構(gòu)的緊固件連接,5.1 概述 5.2 螺栓的排列5.3 普通螺栓連接和高強(qiáng)度螺栓承壓型 連接的工作性能5.4 普通螺栓連接和高強(qiáng)度螺栓承壓型 連接的計(jì)算5.5 高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接的計(jì)算5.6 國(guó)外設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)螺栓連接計(jì)算的某些規(guī)定,第5章 鋼結(jié)構(gòu)的緊固件連接,5.1 概述,一、螺栓的種類(lèi),,普通螺栓,,C級(jí)螺栓（粗制螺栓）——4.6級(jí)，精度低，對(duì)螺栓孔

2、要求低（大于桿徑1~1.5mm）A、B級(jí)螺栓（精制螺栓）——5.6和8.8級(jí)，精度好，對(duì)螺栓孔要求高（大于桿徑0.3~0.5mm）其中A級(jí)d≤24mm，l≤150mm與10d中的較小值，其余為B級(jí),高強(qiáng)螺栓,,大六角頭——8.8和10.9級(jí)，對(duì)螺栓孔要求低扭剪型——10.9級(jí)，對(duì)螺栓孔要求低,二、螺栓孔的類(lèi)別——I類(lèi)孔、II類(lèi)孔三、螺栓連接的種類(lèi)——普通螺栓連接、高強(qiáng)螺栓連接四、鉚釘連接,第5章 鋼結(jié)構(gòu)的緊固件連接

3、,5.1 概述,第5章 鋼結(jié)構(gòu)的緊固件連接,5.2 螺栓的排列,,,,,,,,,,,,,,,,,說(shuō)明：1. 細(xì)“+”線表示定位線。2. 必須標(biāo)注孔、螺栓直徑,螺栓及螺栓孔的表示符號(hào),,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,一、鋼板板疊上排列螺栓的要求 排列方式：并列或錯(cuò)列。允許間距：邊距c，端距a，螺栓距p,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,4×p = 4p c,a

4、 6×p = 6p,受力方向,,并列排列 錯(cuò)列排列,中間排螺栓線,外排螺栓線,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,第5章 鋼結(jié)構(gòu)的緊固件連接,5.2 螺栓的排列,一、鋼板板疊上排列螺栓的要求,螺栓或鉚釘?shù)淖畲?、最小允許距離,第5章 鋼結(jié)構(gòu)的緊固件連接,5.2 螺栓的排列,二、熱軋型鋼上排列螺栓的要求,b＜125mm僅可設(shè)單排孔

5、g、最大開(kāi)孔直徑與b相關(guān)p≥3d0，a≥3d0,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,g,,,p,,,,,b,,,,b,,,,b,,,,,,a,3×p = 3p,,,,,,a,3×p = 3p,,,,g1,,,,g2,,,,g1,,,,g2,,,,a,b≥125mm可雙排交錯(cuò)排孔g1、g2和最大開(kāi)孔直徑與b相關(guān)p≥3d0，a≥2d0

6、,b≥140mm可雙排并列排孔g1、g2和最大開(kāi)孔直徑與b相關(guān)p≥3d0，a≥2d0,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,emin,,,,cmin,,,,,,,cmin,,,,emin,,,,hmax,,,,hmax,工字鋼或槽鋼的翼緣和腹板上的最大開(kāi)孔直徑以及圖中emin、 cmin和hmax均與它們的型號(hào)相關(guān),,第5章 鋼結(jié)構(gòu)的緊固件連接,5.3 普通螺栓連接和高強(qiáng)螺栓承壓型連接的工作性能,一、抗剪螺栓連接,,,,

7、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,螺栓桿剪斷,端部撕裂(構(gòu)造解決),孔壁承壓破壞,板件拉壞,螺栓彎曲變形(∑t≤5d以避免),塊狀拉剪破壞,第5章 鋼結(jié)構(gòu)的緊固件連接,5.3 普通螺栓連接和高強(qiáng)螺栓承壓型連接的工作性能,二、抗拉螺栓連接,抗拉螺栓連接總是通過(guò)T形連接件傳力，螺栓桿沿其軸線承受拉力。連接不當(dāng)時(shí)

8、，由杠桿作用將產(chǎn)生撬力Q，導(dǎo)致螺栓實(shí)際拉力大于所受荷載。 計(jì)算中并不具體計(jì)算撬力，而是通過(guò)螺栓軸心受拉強(qiáng)度折減，即取設(shè)計(jì)值的0.8倍來(lái)予以考慮。,第5章 鋼結(jié)構(gòu)的緊固件連接,5.4 普通螺栓連接和高強(qiáng)螺栓承壓型連接的計(jì)算,一、單個(gè)螺栓的承載力設(shè)計(jì)值,,,,,d,de,1. 抗剪螺栓承載力設(shè)計(jì)值為螺栓桿受剪和孔壁承壓承載力設(shè)計(jì)值中的較小者，即?。?,一個(gè)螺栓的孔壁承壓承載力設(shè)計(jì)值為,其中：一個(gè)螺栓的受剪承載力設(shè)計(jì)

9、值為,,,,,,,,,,,,,,,,,,,d0,2. 螺栓的抗拉承載力設(shè)計(jì)值為,,,,,,,,,,,第5章 鋼結(jié)構(gòu)的緊固件連接,5.4 普通螺栓連接和高強(qiáng)螺栓承壓型連接的計(jì)算,一、單個(gè)螺栓的承載力設(shè)計(jì)值,,注意：1）剪切面按螺桿處計(jì)； 2）承壓面簡(jiǎn)化為寬為螺桿直徑的平面； 3）復(fù)雜情況下的∑t，nv取值問(wèn)題。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,t1,,,d,

10、de,,,t1,,t1,,,t2,,t2,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,t1,N/2,N/2,N/3,N/3,,,d,de,,,t1,,t1,,,t2,,t2,N/3,,,,,,,第5章 鋼結(jié)構(gòu)的緊固件連接,5.4 普通螺栓連接和高強(qiáng)螺栓承壓型連接的計(jì)算,二、在軸心力作用下螺栓群的抗剪連接計(jì)算,,1）定螺栓數(shù)；2）排列螺栓（使螺栓群的形心在外力的作用線上且節(jié)省材料）；3）驗(yàn)算連接板件

11、的凈截面強(qiáng)度和塊狀拉剪強(qiáng)度。,,,，,,需螺栓數(shù)： （取整，不宜少于2個(gè)）,,板件凈截面強(qiáng)度,凈截面面積An和受力除考慮1-1截面破壞外，還要考慮2-2截面的破壞,并列（圖a）,錯(cuò) 列（圖b）,第5章 鋼結(jié)構(gòu)的緊固件連接,5.4 普通螺栓連接和高強(qiáng)螺栓承壓型連接的計(jì)算,二、在軸心力作用下螺栓群的抗剪連接計(jì)算,,1）定螺栓數(shù)；2）排列螺栓（使螺栓群的形心在外力的作用線上且節(jié)省材料）；3）驗(yàn)算

12、連接板件的凈截面強(qiáng)度和塊狀拉剪強(qiáng)度。,,,，,當(dāng)l1>15d0時(shí)，應(yīng)將Nb承載力設(shè)計(jì)值乘以折減系數(shù)：,此時(shí),即便連接進(jìn)入了彈塑性階段，各螺桿所受內(nèi)力仍不易均勻，端部螺栓首先達(dá)到極限強(qiáng)度而破壞，隨后由外向里依次破壞。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,N,N,平均值,,需螺栓數(shù)： （取整，不宜少于2個(gè)）,則需螺栓數(shù)：,,,,,l1,第5章 鋼結(jié)構(gòu)的緊固件連接,5.4 普

13、通螺栓連接和高強(qiáng)螺栓承壓型連接的計(jì)算,二、在軸心力作用下螺栓群的抗剪連接計(jì)算,,例題5.1~3 關(guān)于螺栓數(shù)目應(yīng)較計(jì)算需增加問(wèn)題,,,，,,,,,,,N,N,,,n,,,,,,,,,,,1.1n,,,,,N,,,,,,,,1.1n,,,,N,,1.1n,,,,,,,N,,N,,1.1n,,,,,N,,,,,,,,?,,,,N,,?,,第5章 鋼結(jié)構(gòu)的緊固件連接,5.4 普通螺栓連接和高強(qiáng)螺栓承壓型連接的計(jì)算,三、在偏心力作用下螺栓群的

14、抗剪連接計(jì)算,,偏心力作用下螺栓群=軸心下抗剪+扭矩作用下的抗剪螺栓群在扭矩作用下的抗剪計(jì)算的基本假定① 被連接構(gòu)件是絕對(duì)剛性的，而螺栓則是彈性的；② 各螺栓繞螺栓群形心旋轉(zhuǎn)，其受力大小與其至螺栓群形心的距離r成正比，力的方向與其至螺栓群形心的連線相垂直。,,,，,,,+,+,,平衡條件：,根據(jù)螺栓受力大小與其至形心o的距離r成正比條件,則,或,驗(yàn)算,第5章 鋼結(jié)構(gòu)的緊固件連接,5.4 普通螺栓連接和高強(qiáng)螺栓承壓型連接的計(jì)算,三

15、、在偏心力作用下螺栓群的抗剪連接計(jì)算,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,(xi,yi),y,x,T,,,,,ri,在剪力V和軸力N作用下，螺栓均勻受力：,則螺栓1受的最大剪力N1應(yīng)滿(mǎn)足：,在扭矩T作用下，螺栓1 受力為,——例題5.4~5,第5章 鋼結(jié)構(gòu)的緊固件連接,5.4 普通螺栓連接和高強(qiáng)螺栓承壓型連接的計(jì)算,三、在偏心力作用下螺栓群的抗剪連接計(jì)算,四、螺栓群在軸心力作用下的抗拉計(jì)算,五、在

16、彎矩作用下螺栓群的抗拉連接計(jì)算,假定：中和軸在最下排螺栓處,第5章 鋼結(jié)構(gòu)的緊固件連接,5.4 普通螺栓連接和高強(qiáng)螺栓承壓型連接的計(jì)算,,例題5.6~7,,六、在剪力與彎矩（或軸心拉力） 同時(shí)作用下螺栓群的連接計(jì)算,螺栓群受力為M=V e和剪力V，則,第5章 鋼結(jié)構(gòu)的緊固件連接,5.4 普通螺栓連接和高強(qiáng)螺栓承壓型連接的計(jì)算,螺栓不發(fā)生拉剪破壞：,板不發(fā)生承壓破壞,（對(duì)于承壓型高強(qiáng)螺栓連接中的板不發(fā)生承壓破壞

17、 ）例題5.8,,,七、偏心拉力作用下普通螺栓群的計(jì)算,第5章 鋼結(jié)構(gòu)的緊固件連接,5.4 普通螺栓連接和高強(qiáng)螺栓承壓型連接的計(jì)算,,（1）小偏心時(shí)（M相對(duì)小或N較大） ——按繞形心轉(zhuǎn)不出現(xiàn)螺栓受壓 若按繞形心轉(zhuǎn)計(jì)算出現(xiàn)了螺栓受壓屬大偏心,（2）大偏心時(shí)（M相對(duì)大或N較?。?假定：繞彎矩指向一邊的第一排螺栓轉(zhuǎn)動(dòng)且略去板端受壓部分提供的抵抗力矩。,七、偏心拉力作用下普通螺栓群的計(jì)算,第5章

18、 鋼結(jié)構(gòu)的緊固件連接,5.4 普通螺栓連接和高強(qiáng)螺栓承壓型連接的計(jì)算,小偏心時(shí)——按繞形心轉(zhuǎn)計(jì)算,大偏心時(shí)——繞彎矩指向一邊的第一排螺栓轉(zhuǎn)動(dòng)計(jì)算,,,,,,,,,,,,,,,,第5章 鋼結(jié)構(gòu)的緊固件連接,5.5 高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接的計(jì)算,一、高強(qiáng)螺栓中的預(yù)拉力和摩擦面的抗滑移系數(shù),預(yù)拉力設(shè)計(jì)值：高強(qiáng)度螺栓預(yù)拉力設(shè)計(jì)值按材料強(qiáng)度和螺栓有效截面積確定，考慮：①螺栓材料抗力的變異性；②超張拉；③扭緊中螺栓受剪；④鋼材因以抗拉強(qiáng)度為準(zhǔn)。取值

19、為,施加方法：扭矩法——用能顯示扭矩大小的扳手以扭矩大小控制 扭剪法——扭剪型螺栓擰緊至梅花頭掉落,高強(qiáng)螺栓連接摩擦面抗滑移系數(shù) 對(duì)于承壓型連接，只要求清除油污及浮銹；對(duì)于摩擦型連接，要求見(jiàn)下表：,第5章 鋼結(jié)構(gòu)的緊固件連接,5.5 高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接的計(jì)算,一、高強(qiáng)螺栓中的預(yù)拉力和摩擦面的抗滑移系數(shù),每個(gè)摩擦型高強(qiáng)度螺栓的抗剪承載力設(shè)計(jì)值,0.9 為抗力分項(xiàng)系數(shù)?R =1.1

20、11的倒數(shù)（最小板厚t?6mm的冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)取0.8 ），計(jì)算內(nèi)容：,第5章 鋼結(jié)構(gòu)的緊固件連接,5.5 高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接的計(jì)算,二、在軸心力作用下高強(qiáng)螺栓群的摩擦型抗剪連接計(jì)算,,1）定螺栓數(shù)2）排列螺栓（要求同普通螺栓）3）驗(yàn)算連接板件的凈截面強(qiáng)度,,,,為孔前傳力系數(shù),,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,有效摩擦面,,,,,,

21、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,第5章 鋼結(jié)構(gòu)的緊固件連接,5.5 高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接的計(jì)算,三、在偏心力作用下高強(qiáng)螺栓群的摩擦型抗剪連接計(jì)算,在偏心力作用下高強(qiáng)螺栓群的摩擦型抗剪連接計(jì)算的抗剪計(jì)算與普通螺栓相同，只是用高強(qiáng)

22、度螺栓的承載力設(shè)計(jì)值。,四、高強(qiáng)螺栓群的抗拉連接計(jì)算,五、同時(shí)承受摩擦面間的剪切和螺栓桿軸向拉力的摩擦型的連接計(jì)算,,,等同于,但不同于普通螺栓及高強(qiáng)螺栓承壓型連接的,彎曲引起的拉力按繞螺栓群形心轉(zhuǎn)動(dòng)（與普通螺栓不同）,見(jiàn)下頁(yè)說(shuō)明,高強(qiáng)度螺栓的抗拉連接,第5章 鋼結(jié)構(gòu)的緊固件連接,5.5 高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接的計(jì)算,當(dāng)Nt=0.8P時(shí)，Pf=1.07P?？烧J(rèn)為螺栓中的預(yù)拉力基本不變。,撬力的影響：限制抗拉承載力在0.8P以?xún)?nèi),第5章

23、 鋼結(jié)構(gòu)的緊固件連接,5.4 普通螺栓連接和高強(qiáng)螺栓承壓型連接的計(jì)算,二、在軸心力作用下螺栓群的抗剪連接計(jì)算,,1）定螺栓數(shù)；2）排列螺栓（使螺栓群的形心在外力的作用線上且節(jié)省材料）；3）驗(yàn)算連接板件的凈截面強(qiáng)度和塊狀拉剪強(qiáng)度。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,【例題5.1】已知：C級(jí)M20螺栓(d0=21.5mm)，Q235鋼，其它見(jiàn)下圖,查表知：f=215，fvb=140，fcb=305(單位N/m

24、m2)解：,,,,，,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,e,N,,,,,,,,,y,,,,yi,,,o’,,,,,,,,,,,,,,,e,,M=Ne,N,,,,,,,,,d,,,,dmax,,,,dmax,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,e,M=Ne,N,,,,,,,,,y,,,,dmax,,,,dmax,o,,,,,,,,,,,,,e’,,,,,,,,,,c,Ni,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,