鋼結(jié)構(gòu)普通螺栓

1、六、普通螺栓連接的構(gòu)造與計(jì)算,1、螺栓的排列和構(gòu)造要求螺栓在構(gòu)件上的排列可以是并列或錯(cuò)列（圖12-44，圖12-45），排列時(shí)應(yīng)考慮下列要求：,一、連接類型,上兩排螺栓受拉,2、抗拉連接 通過螺栓抗拉保持連接。,1、抗剪連接 以螺栓抗剪形式使連接件緊密連接。,為什么要限制中心距？(3d0)太?。哼B接中易沿螺孔間折線或直線破壞； 不便施工太大：不緊密易銹蝕，受壓時(shí)局部失穩(wěn)。,二、排列要求,最大

2、、最小距離限值見P392表12-3。,為什么限制邊距、端距？(2d0、1.5d0、1.2d0)太小：栓釘至邊（端）鋼板易被子剪斷。太大：不緊密，易銹蝕。,三、普通螺栓的計(jì)算 1、單個(gè)抗剪螺栓的承載力 （1）五種破壞形式 ① 螺桿被剪斷 ② 連接件半孔壁擠壓破壞 ③ 鋼板拉（壓）斷 ④ 鋼板剪壞 ⑤ 螺桿彎曲破壞,圖12-51,（3）單個(gè)螺栓的承載力,分螺栓抗剪和螺栓承壓兩種情況：

3、,圖12-53 受軸力作用螺栓群 剪力分布,圖12-54 螺栓的承壓面,∑t——連接件最小承壓總厚度 fcb——螺栓承壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度,,,,（12-14）,（12-15）,① 螺桿抗剪,NVb——一個(gè)螺栓的抗剪設(shè)計(jì)承載力 nv—— 受剪面數(shù)目。單剪nv=1，雙剪nv=2 d—— 螺桿直徑（公稱直徑，p523附表26-7。 常用16、20、22

4、、24等，最常用16、20） fvb—— 螺栓抗剪設(shè)計(jì)強(qiáng)度，由表26-6給出。,② 螺桿承壓,③ 公式說明,d) 上述承載力未計(jì)入摩擦。,c ) Nvb和Ncb計(jì)算式中的受剪面數(shù)nv ，上圖中nv =4。,a) 螺栓承載力是Nvb和Ncb中之最小值，Nbmin 。,b) ∑t 取 a+b+c和d+e 之間的最小值。,,,（1）基本假定 ① 不計(jì)螺桿彎曲和受拉變形、不計(jì)板間磨擦； ② 所有螺栓均勻

5、受力（考慮塑性和連接長(zhǎng)度 l1≤15倍螺孔直徑d0）； ③ 軸心力（外力）通過螺栓群中心。,（2）目標(biāo) 確定螺栓數(shù)目n和排列。,2、螺栓群受軸心力作用,（3）驗(yàn)算公式,,n ——所需螺栓數(shù) N ——軸心力Nbmin ——Nvb和Ncb中之較小值（見式（12-14、15））,（4）排列設(shè)計(jì)——連接件靜截面驗(yàn)算 ① 連接件受力變化圖,② 驗(yàn)算公式,,Ni ——連接件第i截面上的軸力An

6、i ——連接件第i截面的凈截面面積 f ——連接板鋼材抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 b ——截面毛寬 n ——截面上的螺栓數(shù) d0 ——螺孔直徑 t ——板厚,,③ 螺栓錯(cuò)開排列時(shí)的比較驗(yàn)算,除對(duì)1-1截面（綠線）驗(yàn)算外，還應(yīng)對(duì)4-4截面（粉紅）進(jìn)行比較驗(yàn)算。因此，使用上述（e）式計(jì)算時(shí)，其中Ani應(yīng)取An1和An4中的較小值。4-4分紅線總長(zhǎng)：扣除螺孔直徑后： n4——粉紅線截面上的螺孔數(shù),② 受

7、軸向拉力作用的抗拉螺栓,驗(yàn)算公式 n——需要的螺栓數(shù) N——總外拉力,,七、 高強(qiáng)度螺栓連接的計(jì)算,,特點(diǎn)：預(yù)拉力很大，依直徑等級(jí)不同，可達(dá)70～355kN。,高強(qiáng)螺栓是高強(qiáng)螺栓和配套螺母、墊圈的合稱，強(qiáng)度等級(jí)10.9級(jí)和8.8級(jí)。,摩擦型——連接件間的剪力完全靠摩擦力傳遞。以剪力等于摩擦力為設(shè)計(jì)極限狀態(tài)。連接件間不允許相互滑動(dòng)，變形小，承載力小。工藝保證措施：噴砂，使?=0.3～0.55。,連接板間摩擦力,分類：,承壓

8、型——連接件間允許相互滑動(dòng)。傳力開始時(shí)在標(biāo)準(zhǔn)荷載作用下動(dòng)連接件間無滑動(dòng)，剪力由摩擦力和螺桿抗剪共同傳遞。但當(dāng)荷載很大時(shí)，連接件間有較大塑性變形。接近破壞時(shí)，連接件間有相對(duì)滑動(dòng)，摩擦只起推遲滑移作用。剪力由螺桿傳遞，其特點(diǎn)與普通螺栓相同。因此，有與普通螺栓相同的極限狀態(tài)—螺栓剪壞，孔壁擠壓壞，構(gòu)件被拉斷。變形大，不適于受動(dòng)荷載的連接。,,,抗拉時(shí)與普通螺栓相同，但變形小，可減少銹蝕，改善疲勞性能。,1、確定預(yù)拉力P數(shù)值　　高強(qiáng)度螺栓的設(shè)

9、計(jì)預(yù)拉力值由材料強(qiáng)度和螺栓有效截面確定，每個(gè)高強(qiáng)度螺栓預(yù)拉力設(shè)計(jì)值P見表12-4。,一、高強(qiáng)螺栓的預(yù)拉力,,高強(qiáng)螺栓設(shè)計(jì)予拉力P值（kN）,表12-4,2、預(yù)拉工藝——扭螺帽,,（1）扭矩法 工具—能顯示扭矩的扳手。 先標(biāo)定扳手的扭矩值與螺桿拉力關(guān)系。。,,根據(jù)予拉力確定出T，施工時(shí)用T控制。上緊螺栓按初擰和終擰二階段進(jìn)行。初擰扭矩不得小于終擰扭矩的30%。,先用普通扳手把連接見擰緊密，稱初擰。 以初擰位置為起點(diǎn)，用

10、電動(dòng)或風(fēng)動(dòng)扳手將螺帽扭1/2～2/3圈，達(dá)到終擰角度。螺栓的拉力即達(dá)到預(yù)拉力。終擰角度根據(jù)螺栓直徑，連接件厚度通過實(shí)測(cè)確定。方法簡(jiǎn)單，但常常出現(xiàn)預(yù)拉力比設(shè)計(jì)值高。,（2）轉(zhuǎn)角法,1、單個(gè)高強(qiáng)螺栓抗剪承載力設(shè)計(jì)值 NVb=0.9nf?P （12-22） NVb——單個(gè)高強(qiáng)螺栓抗剪承載力設(shè)計(jì)值 P——預(yù)拉力

11、?——抗滑移（摩擦）系數(shù)，見表12-5 nf——傳力摩擦面數(shù) 0.9——螺栓受力非均勻系數(shù),抗剪承載力由摩擦力確定。,,二、摩擦型高強(qiáng)螺栓的計(jì)算,摩擦面抗滑移系數(shù)?值,表12-5,,,2、高強(qiáng)螺栓群的抗剪計(jì)算,分析方法和計(jì)算公式與普通螺栓同。,設(shè)，一側(cè)的螺栓數(shù)為n，平均受剪，承受外力N。每個(gè)螺栓承受的剪力為：?jiǎn)蝹€(gè)螺栓承載力設(shè)計(jì)條件：所需螺栓數(shù)目：,,,,高強(qiáng)螺栓群在扭矩作用下的計(jì)算公式與普通螺栓同。高強(qiáng)螺

12、栓的直徑系列、連接中螺栓的排列及有關(guān)構(gòu)造要求與普通螺栓同。,,,,為什么取0.8P呢？研究表明：連接件剛好被松開時(shí)的外力N=1.05~1.19P，Ntb=0.8P時(shí)可以保證連接件不被松馳。,P—預(yù)拉力,（1）一個(gè)高強(qiáng)螺栓的抗拉承載力設(shè)計(jì)值 《規(guī)范》規(guī)定：,3、高強(qiáng)螺栓承受拉力時(shí)的計(jì)算,(4) 受剪力與拉力同時(shí)作用的高強(qiáng)螺栓群計(jì)算,nt——連接的傳力摩擦面數(shù) ?——摩擦面的抗滑移系數(shù),Nvb =0.9nt?(P-1.2

13、5Nt) (12-25),c) 單個(gè)高強(qiáng)螺栓的抗剪承載力,Nv——單個(gè)高強(qiáng)螺栓承受的外剪力 Nvb——單個(gè)高強(qiáng)螺栓承受的外剪力,每個(gè)高強(qiáng)螺栓承受的外剪力小于等于抗剪強(qiáng) 度設(shè)計(jì)值。 Nv≤Nvb,a) 每個(gè)高強(qiáng)螺栓承受的外拉力Nt小于等于抗拉 強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。 Nt≤0.8P,試驗(yàn)表明

14、：抗滑移系數(shù)隨板件擠壓力的減小而降低。施加外力Nt前，板件間擠壓力為預(yù)拉力P，抗滑移系數(shù)為?。加上外拉力Nt后，連接面上的擠壓力減少到P- Nt ，板件間的抗滑移系數(shù)由?減小到?1。此時(shí)，螺栓的抗剪承載力設(shè)計(jì)值應(yīng)為0.9nt?1(P-Nt)。為了便于應(yīng)用，抗滑移系數(shù)仍采用?，其誤差通過適當(dāng)加大Nt彌補(bǔ)，取1.25Nt。這樣，就得到了式（12-25）給出的Nvb 計(jì)算式。,Nvb =0.9nt?(P-1.25Nt)

15、 (12-25),對(duì)式（12-25）的說明：,例12-5 設(shè)計(jì)圖12-74所示軸心受拉鋼板的高強(qiáng)螺栓連接。鋼板的鋼材為Q235，高強(qiáng)螺栓10.9級(jí)，摩擦型，M20，孔徑d0=22mm。連接處截面用噴砂處理。,圖12-74,M20、10.9級(jí)定P 孔徑22符合規(guī)范要求（+1.5～2.0mm) 鋼種、噴砂處理定?。,,[分析] （1）驗(yàn)算內(nèi)容 作為設(shè)計(jì)，需要驗(yàn)算所需高強(qiáng)螺栓數(shù)目（強(qiáng)度）

16、 、連接板件強(qiáng)度和拼接板強(qiáng)度。但因《規(guī)范》規(guī)定：拼接板面積應(yīng)與被連接板件的截面面積相同，所以不再驗(yàn)算拼接板。,。,題目給出了螺栓數(shù)目、直徑、排列，未給荷載N的數(shù)值。意味著，需驗(yàn)算連接件能承受的最大荷載和在此荷載下螺栓強(qiáng)度（數(shù)目）是否滿足規(guī)范要求。,拼接板,連接板,連接板,（2）連接板件抗拉承載力驗(yàn)算式,摩擦力對(duì)危險(xiǎn)截面上拉力的影響（單面摩擦）,另一方面，被連接板件上的全部摩擦力應(yīng)與外力N平衡。有 n1——被驗(yàn)算截面上的螺栓數(shù)

17、 n——一個(gè)連接件上的螺栓總數(shù),N? = N - ?N (a) ?N——這排螺栓所承受的全部 摩擦力之半。,,于是 N? = N - ?N = N(1 - 0.5n1/n) (b),(c),An——凈截面面積 f——連接件強(qiáng)度設(shè)計(jì)值,設(shè)計(jì)公式,[解] （1）連接驗(yàn)算 a）凈截面承

18、載力計(jì)算,b）毛截面承載力計(jì)算 N=Af=450×20×215×10-2=1935kN,n=28，n1=4， An=(450-4×22)×20=7240mm2， f=215N/mm2,代入上式得 N=1676.3kN,從表12-4查得：予拉力P=155kN。（10.9, M20） 從表12-5查得：抗滑移系數(shù)?=0.45。（Q235鋼，噴

19、砂） 單面摩擦： nf=1。,注意：螺栓錯(cuò)開排列時(shí)，還應(yīng)比較折線截面驗(yàn)算結(jié)果。,,,單個(gè)高強(qiáng)螺栓抗剪承載力設(shè)計(jì)值本按式（3-47） Nvb=0.9nf?P計(jì)算。但在螺栓群中可能出現(xiàn)螺栓剪力分布不均情況。因此引入非均勻分布系數(shù)? Nvb= ?0.9nf?P,按凈截面承載力N=1676.kN計(jì)算所需螺栓數(shù)目。,（2）螺栓數(shù)計(jì)算,,,原用4