第三章-钢结构连接(螺栓.pptx

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1、1第1页/共102页1第2页/共102页1第3页/共102页3 钢结构的连接3 31 1 钢结构的连接方法钢结构的连接方法313 螺栓连接螺栓连接分普通螺栓连接和高强度螺栓连接两种。大六角头螺栓 扭剪型 （用于普通螺栓和高强螺栓）（用于高强度螺栓）第4页/共102页第5页/共102页第6页/共102页第7页/共102页3 31 1 钢结构的连接方法钢结构的连接方法313 螺栓连接3131 普通螺栓分类普通螺栓分类 A A级级与与B B级级（精制螺栓）为为8.88.8级级，其抗拉强度不小于800 N/mm2，屈强比为0.8。螺栓孔要求：尺寸准确，螺杆直径与螺栓孔径相同（类孔，用钻模钻成），对成孔

2、质量要求高，制作和安装复杂，价格高，很少在钢结构中采用。C C级级（粗制螺栓）：4.64.6级级或或4.84.8级级。螺栓孔要求：孔径比螺栓杆的直径大1.53 mm（类孔）.螺栓表面粗糙，在零件上一次冲孔。由于螺栓杆与螺栓孔之间有较大的间隙，受剪力作用时，将会产生较大的剪切滑移，连接的变形大；但传递拉力时，变形不大，故一般用于栓杆受拉的连接中、次要的抗剪连接或安装时的临时固定。第8页/共102页3 31 1 钢结构的连接方法钢结构的连接方法313 螺栓连接3132 高强度螺栓分类高强度螺栓分类 高高强强度度螺螺栓栓：用45号钢、40B钢和20MnTiB钢加工而成，经热处理后，螺栓抗拉强度应分别

3、不低于800 N/mm2和1000 N/mm2，即前者的性能等级为8.8级，后者的性能等级为10.9级，分为两种：摩摩擦擦型型连连接接：只靠摩擦阻力传力，并以剪力不超过接触面摩擦力作为设计准则；孔径比螺栓公称直径d大1.52.0mm，剪切变形小，可用于承受动力荷载的结构。承承压压型型连连接接：允许接触面滑移，以连接达到材料破坏的极限承载力作为设准则。孔径比螺栓公称直径d大1.01.5mm承载力高于摩擦型，但剪切变形大，故不得用于承受动力荷载的结构中。第9页/共102页3 钢结构的连接36 螺栓连接的构造3 36 61 1 螺栓的排列螺栓的排列螺栓在构件上的排列应简单、统一、整齐而紧凑，通常分为

4、并列和错列两种形式(图3.50)。第10页/共102页3 钢结构的连接3 36 6 螺栓连接的构造螺栓连接的构造3 36 61 1 螺栓的排列螺栓的排列第11页/共102页3 钢结构的连接3 36 6 螺栓连接的构造螺栓连接的构造3 36 61 1 螺栓的排列螺栓的排列螺栓在构件上的排列应考虑以下要求：(1)受力要求规范规定端距不应小于2d0；(2)构造要求螺栓的中距及边距不宜过大，保证紧密贴合，防止潮气侵入缝隙使钢材锈蚀(见下表）(3)安装要求：要保证扳手工作有一定空间，规定最小中距为3 d0。第12页/共102页3 钢结构的连接3 36 6 螺栓连接的构造螺栓连接的构造3 36 61 1

5、螺栓的排列螺栓的排列规范规定的钢板上螺栓的容许距离见表3.5（p62)。在角钢、普通工字钢、槽钢截面上排列螺栓的线距应满足表3.6、表3.7、表3.8的要求。第13页/共102页1第14页/共102页第15页/共102页第16页/共102页362 螺栓连接的使用基本要求(1)(1)每每一一杆杆件件在在节节点点上上以以及及拼拼接接接接头头的的一一端端，永永久久性性螺螺 栓栓数数不不宜宜少少于于两两个个。但但根根据据实实践践经经验验，对对于于组组合合构构 件的辍条，其端部连接可采用一个螺栓。件的辍条，其端部连接可采用一个螺栓。(2)对直接承受动力荷载的普通螺栓连接应采用双螺帽 弹簧垫圈、将螺帽和螺

6、杆焊死等方法防止螺栓松动。(3)当型钢构件的拼接采用高强度螺栓连接时，由于型 钢的抗弯刚度较大，不能保证摩擦面紧密贴合，故 不能用型钢作为拼接件，而应采用钢板。(4)在高强度螺栓连接范围内，应选择恰当的构件接触 面的处理方法 第17页/共102页362 螺栓连接的构造要求(5)C C级级螺螺栓栓，只只宜宜用用于于沿沿螺螺栓栓轴轴线线方方向向受受拉拉的的连连接接，但但在在承承受受静静力力荷荷载载结结构构的的次次要要连连接接、可可拆拆卸卸结结构构的的连连接和临时固定构件用的安装连接中，也可用与受剪。接和临时固定构件用的安装连接中，也可用与受剪。但但在在重重要要的的连连接接中中，例例如如：制制动动梁

7、梁或或吊吊车车梁梁上上翼翼缘缘与与柱柱的的连连接接，由由于于传传递递制制动动梁梁的的水水平平支支承承反反力力，同同时时受受到到反反复复动动力力荷荷载载作作用用，不不得得采采用用C C级级螺螺栓栓。柱柱间间支支撑撑与与柱柱的的连连接接，以以及及在在柱柱间间支支撑撑处处吊吊车车梁梁下下翼翼缘缘的的连连接接，承承受受着着反反复复的的水水平平制制动动力力和和卡卡轨轨力力，应应优优先先采采用用高高强强度螺栓。度螺栓。第18页/共102页施工图中螺栓及其孔眼图例 螺栓及其孔眼图例见表螺栓及其孔眼图例见表3.33.3，第19页/共102页37 普通螺栓连接的工作性能和计算 普通螺栓连接按受力情况可分为三类：

8、螺栓只承受剪力；螺栓只承受拉力；螺栓承受拉力和剪力的共同作用。下面将分别论述这三类连接的工作性能和计算方法。第20页/共102页3 37 7 普通螺栓连接的工作性能和计算普通螺栓连接的工作性能和计算 371 普通螺栓的抗剪连接3 37 71 11 1 抗剪连接的工作性能抗剪连接的工作性能抗剪连接的工作性能抗剪连接的工作性能抗剪连接是最常见的螺栓连接。如果以上图 所示的螺栓连接试件作抗剪试验，则可得出试件上a a、b b两点之间的相对位移与作用力N N的关系曲线 下图。由此关系曲线可见，试件由零载一直加载至连接破坏的全过程，经历了以下四个阶段。第21页/共102页3 37 7 普通螺栓连接的工作

9、性能和计算普通螺栓连接的工作性能和计算 371 普通螺栓的抗剪连接3 37 71 11 1 抗剪连接的工作性能抗剪连接的工作性能抗剪连接的工作性能抗剪连接的工作性能(1)摩摩擦擦传传力力的的线线性性阶阶段段在在施施加加荷荷载载之之初初，荷荷载载较较小小，连连接接中中的的剪剪力力也也较较小小，荷荷载载靠靠构构件件间间接接触触面面的的摩摩擦擦力力传传递递，螺螺栓栓杆杆与与孔孔壁壁之之间间的的间间隙隙保保持持不不变变，连连接接工工作作处处于于线线性性阶阶段段，在在NN-图图上上呈呈现现出出01010101斜斜斜斜直直直直线线线线段段段段。但但由由于于板板件件间间摩摩擦擦力力的的大大小小取取决决于于拧

10、拧紧紧螺螺帽帽时时在在螺螺杆杆中中的的初初始始拉拉力力，一一般般说说来来，普普通通螺螺栓栓的的初初拉拉力力很很小小，故故此此阶阶段段很很短短，可略去不计。可略去不计。第22页/共102页3 37 7 普通螺栓连接的工作性能和计算普通螺栓连接的工作性能和计算 371 普通螺栓的抗剪连接3 37 71 11 1 抗剪连接的工作性能抗剪连接的工作性能抗剪连接的工作性能抗剪连接的工作性能(2)(2)滑滑移移阶阶段段当荷载增大，连接中的剪力达到构件间摩擦力的最大值，板件间突然产生相对滑移，其最大滑移量为螺栓杆与孔壁之间的间隙，直至螺栓杆与孔壁接触，也 就 是N-图 上 曲 线 为为1,21,2水平线段。

11、水平线段。第23页/共102页3 37 7 普通螺栓连接的工作性能和计算普通螺栓连接的工作性能和计算 371 普通螺栓的抗剪连接3 37 71 11 1 抗剪连接的工作性能抗剪连接的工作性能抗剪连接的工作性能抗剪连接的工作性能(3)(3)(3)(3)栓栓杆杆直直接接传传力力的的弹弹性性阶阶段段 如荷载再增加，连连接接所所承承受受的的外外力力就就主主要要是是靠靠螺螺栓栓与与孔孔壁壁接接触触传传递递。螺螺栓栓杆杆除除主主要要受受剪剪力力外外，还还有有弯弯矩矩和和轴轴向向拉拉力力，而而孔孔壁壁则则受受到到挤挤压压。由于接头材料的弹性性质，也由于螺栓杆的伸长受到螺帽的约束，增大了板件间的压紧力，使板件

12、间的摩擦力也随之增大。所以N N-曲线呈上升状态，达到“3”3”点时，表明螺栓或连接板达到弹性极限，此阶段结束。第24页/共102页3 37 7 普通螺栓连接的工作性能和计算普通螺栓连接的工作性能和计算 371 普通螺栓的抗剪连接3 37 71 11 1 抗剪连接的工作性能抗剪连接的工作性能抗剪连接的工作性能抗剪连接的工作性能(4)(4)弹弹塑塑性性阶阶段段荷载继续增加，在此阶段即使给荷载很小的增量，连接的剪切变形也迅速加大，直到连接的最后破坏。N-图上曲线的最最高高点点“4”4”所所 对对 应应 的的 荷荷 载载即即为为普普通通螺螺栓栓连连接接的的极极限荷载。限荷载。第25页/共102页3

13、37 7 普通螺栓连接的工作性能和计算普通螺栓连接的工作性能和计算 371 普通螺栓的抗剪连接3 37 71 11 1 抗剪连接的工作性能抗剪连接的工作性能抗剪连接的工作性能抗剪连接的工作性能抗剪螺栓连接达到极限承载力时，可能的破坏形式有：当栓杆直径较小，板件较厚时，栓杆可能先被剪断；第26页/共102页3 37 7 普通螺栓连接的工作性能和计算普通螺栓连接的工作性能和计算 371 普通螺栓的抗剪连接3 37 71 11 1 抗剪连接的工作性能抗剪连接的工作性能抗剪连接的工作性能抗剪连接的工作性能当栓杆直径较大，板件较薄时，板件可能先被挤坏，由于栓杆和板件的挤压是相对的，故也可把这种破坏叫做螺

14、栓承压破坏；第27页/共102页3 37 7 普通螺栓连接的工作性能和计算普通螺栓连接的工作性能和计算 371 普通螺栓的抗剪连接3 37 71 11 1 抗剪连接的工作性能抗剪连接的工作性能抗剪连接的工作性能抗剪连接的工作性能板件可能因螺栓孔削弱太多而被拉断；端距太小，端距范围内的板件有可能被栓杆冲剪破坏第28页/共102页3 37 7 普通螺栓连接的工作性能和计算普通螺栓连接的工作性能和计算 371 普通螺栓的抗剪连接3 37 71 11 1 抗剪连接的工作性能抗剪连接的工作性能抗剪连接的工作性能抗剪连接的工作性能螺栓过长时，栓杆弯曲变形过大。第29页/共102页3 37 7 普通螺栓连接

15、的工作性能和计算普通螺栓连接的工作性能和计算 371 普通螺栓的抗剪连接3 37 71 11 1 抗剪连接的工作性能抗剪连接的工作性能抗剪连接的工作性能抗剪连接的工作性能 第第种种破破坏坏形形式式属属于于构构件件的的强强度度计计算算；第第种种破破坏坏形形式式由由螺螺栓栓端端 距距 2 2 2 2d d d d0 0 0 0来来 保保 证证，第第 种种 破破 坏坏 形形 式式 通通 过过 限限 制制 夹夹 紧紧 长长 度度 在在（4646）d d d d内内来来保保证证。因因此此，抗抗剪剪螺螺栓栓连连接接的的计计算算只只考考虑虑第第、种破坏形式种破坏形式。第30页/共102页3 37 7 普通螺

16、栓连接的工作性能和计算普通螺栓连接的工作性能和计算 371 普通螺栓的抗剪连接第31页/共102页3 37 7 普通螺栓连接的工作性能和计算普通螺栓连接的工作性能和计算 371 普通螺栓的抗剪连接第32页/共102页3 37 7 普通螺栓连接的工作性能和计算普通螺栓连接的工作性能和计算 371 普通螺栓的抗剪连接单个螺栓受剪时的承载力：Nbmin=min(Nvb,Ncb)第33页/共102页下讲内容：下讲内容：下讲内容：下讲内容：”受剪普通螺栓受剪普通螺栓受剪普通螺栓受剪普通螺栓”群群群群计算计算计算计算第34页/共102页(1)普通螺栓群轴心受剪 第35页/共102页第36页/共102页3

17、37 7 普通螺栓连接的工作性能和计算普通螺栓连接的工作性能和计算 371 普通螺栓的抗剪连接 普通螺栓群抗剪连接计算普通螺栓群抗剪连接计算第37页/共102页3 37 7 普通螺栓连接的工作性能和计算普通螺栓连接的工作性能和计算 371 普通螺栓的抗剪连接 普通螺栓群抗剪连接计普通螺栓群抗剪连接计算算第38页/共102页3 37 7 普通螺栓连接的工作性能和计算普通螺栓连接的工作性能和计算(60-92:2hrs)371 普通螺栓的抗剪连接普通螺栓群抗剪连接计普通螺栓群抗剪连接计算算第39页/共102页普通螺栓群抗剪连接计算第40页/共102页第41页/共102页第42页/共102页第43页/

18、共102页第44页/共102页3 37 7 普通螺栓连接的工作性能和计算普通螺栓连接的工作性能和计算 普通螺栓的抗拉连接普通螺栓的抗拉连接第45页/共102页第46页/共102页第47页/共102页(2)(2)螺栓垂直连接件的刚度对螺栓抗拉承载力的影响 螺栓受拉时，通常不可能使拉力正好作用在螺栓轴线上，而是通过与螺杆垂直的板件传递。如图3.603.60所示的T T形连接，如果连接件的刚度较小，受力后与螺栓垂直的连接件总会有变形，因而形成杠杆作用，螺栓有被撬开的趋势，使螺杆中的拉力增加并产生弯曲现象。第48页/共102页(2)(2)螺栓垂直连接件的刚度对螺栓抗拉承载力的影响螺栓垂直连接件的刚度对

19、螺栓抗拉承载力的影响 考虑杠杆作用时，螺杆的轴心力为 式中 QQ由于杠杆作用对螺栓产生的撬力。撬力的大小与连接件的刚度有关，连接件的刚度越小，撬力越大；同时撬力也与螺栓直径和螺栓所在位置等因素有关。第49页/共102页3 37 7 普通螺栓连接的工作性能和计算普通螺栓连接的工作性能和计算普通螺栓的抗拉连接单个普通螺栓的抗拉承载力单个普通螺栓的抗拉承载力由于确定撬力比较复杂，我我国国现现行行钢钢结结构构设设计计规规范范为为了了简简化化，规规定定普普通通螺螺栓栓抗抗拉拉强强度度设设计计值值 取取为为螺螺栓栓钢钢材材抗抗拉拉强强度度设设计计值值f f f f的的0.80.80.80.8倍倍(即即 =

20、0.8f)=0.8f)=0.8f)=0.8f)，以考虑撬力的影响。此外，在构造上也可采取一些措施加强连接件的刚度，如 设 置 加 劲 肋(图3.61)3.61)，可以减小甚至消除撬力的影响。第50页/共102页3 37 7 普通螺栓连接的工作性能和计算普通螺栓连接的工作性能和计算普通螺栓的抗拉连接普通螺栓群轴心受拉普通螺栓群轴心受拉图3.62所示螺栓群在轴心力作用下的抗拉连接，通常假定每个螺栓平均受力，则连接所需螺栓数为 (3.45)式中 一个螺栓的抗拉承载力设计值，按式(3.43)计算。第51页/共102页普通螺栓群弯矩受拉 柱柱侧侧牛牛腿腿连连接接：剪剪力力V V V V通通过过承承托托板

21、板传传递递；弯弯矩矩M M M M由由螺螺栓栓群和连接件间的受压区传递群和连接件间的受压区传递第52页/共102页普通螺栓群弯矩受拉在弯矩作用下，离中和轴越远的螺栓所受拉力越大，而压应力则由弯矩指向一侧的部分端板承受，设中和轴至端板受压边缘的距离为c.c.这种连接的受力有如下特点:受拉螺栓截面只是孤立的几个螺栓点，而端板受压区则是宽度较大的实体矩形截面（类似钢筋混凝土梁）第53页/共102页普通螺栓的抗拉连接普通螺栓群弯矩受拉普通螺栓群弯矩受拉计算图c c中截面的形心位置，所求得的端板受压区高度c c总是很小，中和轴通常在弯矩指向一侧最外排螺栓附近的某个位置。因因此此，实实际际计计算算时时可可

22、近近似似地地取取中中和和轴轴位位于于最最下下排排螺螺栓栓o o o o处处，即认为连接变形为绕o o处水平轴转动，螺栓拉力与o o点算起的纵坐标y y成正比。对o o处水平轴列弯矩平衡方程时，偏安全地忽略力臂很小的端板受压区部分的力矩而只考虑受拉螺栓部分，则得(各y y均自点o o算起)：第54页/共102页第55页/共102页普通螺栓的抗拉连接普通螺栓群偏心受拉 螺螺拴拴群群偏偏心心受受拉拉相相当当于于连连接接承承受受轴轴心心拉拉力力N N N N和和弯弯矩矩M=NeM=NeM=NeM=Ne的的联联合合作作用用。按弹性设计法，根据偏心距的大小可能出现小偏心受拉和大偏心受拉两种情况。第56页/

23、共102页普通螺栓群偏心受拉(1)(1)小偏心受拉对于小偏心情况图3.65(b)，所所有有螺螺栓栓均均承承受受拉拉力力作作用用，端端板板与与柱柱翼翼缘缘有有分分离离趋趋势势，故故在在计计算算时时轴轴心心拉拉力力N N由由各各螺螺栓栓均均匀匀承承受受；而而弯弯矩矩M M则则引引起起以以螺螺栓栓群群形形心心处处水水平平轴轴为为中中和和轴轴的的三三角角形形应应力力分分布布，使使上上部部螺螺栓栓受受拉拉，下下部部螺螺栓栓受受压压；叠叠加加后后则则全全部部螺螺栓栓均均为为受受拉拉。这这样样可可得得最最大大和和最最小小受受力力螺螺栓栓的的拉拉力力和和满满足足设设计计要要求求的的公式如下公式如下第57页/共

24、102页普通螺栓的抗拉连接普通螺栓群偏心受拉普通螺栓群偏心受拉(1)(1)(1)(1)小偏心受拉小偏心受拉1第58页/共102页(2)大偏心受拉 当偏心距 e较大肘，即 时，则端板底部将出现受压区图3.65(c)。1第59页/共102页1第60页/共102页37 普通螺栓连接的工作性能和计算3 37 73 3 普通螺栓受剪力和拉力的联合作用普通螺栓受剪力和拉力的联合作用图3.67所示连接，螺栓群承受剪力V和偏心拉力N(即轴心拉力N和弯矩M=N e)的联合作用。承受剪力和拉力联合作用的普通螺栓应考虑两两种种可可能能的的破破坏坏形形式式：一一是是螺螺杆杆受受剪剪兼兼拉拉破破坏坏；二是孔壁承压破坏。

25、二是孔壁承压破坏。第61页/共102页3 37 7 普通螺栓连接的工作性能和计算（普通螺栓连接的工作性能和计算（90-10690-10690-10690-106：2hrs2hrs2hrs2hrs）3 37 73 3 普通螺栓受剪力和拉力的联合作用普通螺栓受剪力和拉力的联合作用对试验结果回归得出其强度条件为（对试验结果回归得出其强度条件为（相关曲线）相关曲线）1(3.50b)式中一个螺栓承受的剪力设计值。一般假定剪力V由每个螺栓平均承担，即=V/n。n为螺栓个数。由偏心拉力引起的螺栓最大拉力Nt仍按上述方法计算；、一个螺栓的抗剪和抗拉承载力设计值。同时要求孔壁承压满足要求，其计算式为同时要求孔壁

26、承压满足要求，其计算式为 ：(3.51)式中一个螺栓孔壁承压承载力设计值。第62页/共102页3 38 8 高强度螺栓连接的工作性能和计算3 38 81 1 高强度螺栓连接的工作性能高强度螺栓连接的工作性能3 38 81 11 1 高强度螺栓的预拉力高强度螺栓的预拉力高强度螺栓的预拉力高强度螺栓的预拉力 影影响响高高强强螺螺栓栓承承载载离离的的因因素素：螺螺栓栓的的预预拉拉力力P P(即板件间的法向压紧力)、摩摩擦擦面面间间的的抗抗滑滑移移系系数数和钢钢材材种种类类等（前已述及，高强度螺栓连接按其受力特征分为摩擦型连接和承压型连接两种类型。摩擦型连接是依靠被连接件之间的摩擦阻力传递内力，并以荷

27、载设计值引起的剪力不超过摩擦阻力这一条件作为设计准则。）第63页/共102页3 38 8 高强度螺栓连接的工作性能和计算3 38 81 1 高强度螺栓连接的工作性能高强度螺栓连接的工作性能3 38 81 11 1 高强度螺栓的预拉力高强度螺栓的预拉力高强度螺栓的预拉力高强度螺栓的预拉力(1)(1)预拉力的控制方法预拉力的控制方法高强度螺栓分为大大六六角角头头型型图3.69(a)和扭扭剪剪型型 图3.69(b)两种，虽然这两种高强度螺栓预拉力的具体控制方法各不相同，但对螺栓施加预拉力总的思路都是一样的。它们都是通过拧拧紧紧螺帽，使螺接板件间则产生压紧力螺帽，使螺接板件间则产生压紧力。第64页/共

28、102页3 38 8 高强度螺栓连接的工作性能和计算3 38 81 1 高强度螺栓连接的工作性能高强度螺栓连接的工作性能3 38 81 11 1 高强度螺栓的预拉力高强度螺栓的预拉力高强度螺栓的预拉力高强度螺栓的预拉力 1 1）对大六角头螺栓的预拉力控制方法有）对大六角头螺栓的预拉力控制方法有：力矩法 一般采用指指针针式式扭扭力力(测测力力)扳扳手手或预预置置式式扭扭力力(定定力力)扳扳手手。目前用得多的是电电动动扭扭矩矩扳扳手手。拧紧力矩可由试验确定，使施工时控制的预拉力为设计预拉力的1.1倍。为了克服板件和垫圈等的变形，基本消除板件之间的间隙，使拧紧力矩系数有较好的线性度，从而提高施工控制

29、预拉力值的准确度，在安装大六角头高强度螺栓时，应先按拧紧力矩的50%进行初拧，然后按100%拧紧力矩进行终拧。对于大型节点在初拧之后，还应按初拧力矩进行复拧，然后再行终拧。第65页/共102页3 38 8 高强度螺栓连接的工作性能和计算3 38 81 1 高强度螺栓连接的工作性能高强度螺栓连接的工作性能3 38 81 11 1 高强度螺栓的预拉力高强度螺栓的预拉力高强度螺栓的预拉力高强度螺栓的预拉力转角法 先用普通扳手进行初拧，使被连接板件相互紧密贴合，再以初拧位置为起点，按终拧角度，用长扳手或风动扳手旋转螺母，拧至该角度时，螺栓的拉力即达到施工控制预拉力。2 2）对扭剪型高强度螺栓：）对扭剪

30、型高强度螺栓：扭剪型高强度螺栓与普通大六角型高强度螺栓不同如图3.69(b)所示，螺栓头为盘头，螺纹段端部有一个承受拧紧反力矩的十二角体和一个能在规定力矩下剪断的断颈槽。第66页/共102页3811 高强度螺栓的预拉力高强度螺栓的预拉力 安装过程安装过程安装时用特制的电动扳手，有两个套头，一个套在螺母六角体上；另一个套在螺栓的十二角体上。拧紧时，对螺母施加顺时针力矩M1，对螺栓十二角体施加大小相等的逆时针力矩M1，使螺栓断颈部分承受扭剪，其初拧力矩为拧紧力矩的50%，复拧力矩等于初拧力矩，终拧至断颈剪断为止，安装结束，相应的安装力矩即为拧紧力矩。安装后一般不拆卸。第67页/共102页3 38

31、81 11 1 高强度螺栓的预拉力高强度螺栓的预拉力高强度螺栓的预拉力高强度螺栓的预拉力1第68页/共102页3811 高强度螺栓的预拉力高强度螺栓的预拉力为了弥补施工时高强度螺栓预拉力的松弛损失，在确定施工控制预拉力时，考虑了为预拉力设计值的1/0.9的超张拉，故式(3.52)右端分子应考虑超张拉系数0.9。考虑螺栓材质的不定性系数0.9；再考虑用 fu而不是用fy作为标准增加的系数0.9。各种规格高强度螺栓预拉力的取值见表3.8。第69页/共102页3 38 81 12 2 高强度螺栓摩擦面抗滑移系数高强度螺栓摩擦面抗滑移系数高强度螺栓摩擦面抗滑移系数高强度螺栓摩擦面抗滑移系数高强度螺栓摩

32、擦面抗滑移系数的大小与连接处构件接触面的处理方法和构件的钢号有关。试验表明，此系数值有随被连接构件接触面间的压紧力减小而降低的现象，故与物理学中的摩擦系数有区别。我国现行钢结构设计规范推荐采用的接触面处理方法有：喷砂、喷砂后涂无机富锌漆、喷砂后生赤锈和钢丝刷消除浮锈或对干净轧制表面不作处理等，各种处理方法相应的 值详见表3.9。第70页/共102页3812 高强度螺栓摩擦面抗滑移系数高强度螺栓摩擦面抗滑移系数钢材表面经喷砂除锈后，表面看来光滑平整，实际上金属表面尚存在着微观的凹凸不平，高强度螺栓连接在很高的压紧力作用下，被连接构件表面相互啮合，钢材强度和硬度愈高，要使这种啮合的面产生滑移的力就

33、愈大，因此，与钢种有关。试验证明，摩擦面涂红丹后0.15，即使经处理后仍很低，故严禁在摩擦面上涂刷红丹。另外，连接在潮湿或淋雨条件下拼装，也会降低 值，故应采取有效措施保证连接处表面的干燥。第71页/共102页3813 高强度螺栓抗剪连接的工作性能高强度螺栓抗剪连接的工作性能（1 1）高强度螺栓摩擦型连接高强度螺栓摩擦型连接高强度螺栓在拧紧时，螺杆中产生了很大的预拉力，而被连接板件间则产生很大的预压力。连接受力后，由于接触面上产生的摩擦力，能在相当的荷载情况下阻止板件间的相对滑移，因而弹性工作阶段较长。如图3.52(b)所示，当外力超过了板间摩擦力后，板件间即产生相对滑动。高高强强度度螺螺栓栓

34、摩摩擦擦型型连连接接是是以以板板件件间间出出现现滑滑动动为为抗抗剪剪承承载载力力极极限限状状态态，故故它它 的的 最最 大大 承承 载载 力力 不不 能能 取取 图图3.52(b)3.52(b)的的最最高高点点，而而应应取取板板件件产生相对滑动的起始点产生相对滑动的起始点“1”1”点点。第72页/共102页3 38 81 13 3 高强度螺栓抗剪连接的工作性能高强度螺栓抗剪连接的工作性能高强度螺栓抗剪连接的工作性能高强度螺栓抗剪连接的工作性能（1 1）高强度螺栓摩擦型连接高强度螺栓摩擦型连接1第73页/共102页3813 高强度螺栓抗剪连接的工作性能高强度螺栓抗剪连接的工作性能（2 2 2 2

35、）承压型连接）承压型连接连接达到极限承载力时，即“4”点，由于螺杆伸长，预拉力几乎全部消失，故高强度螺栓承压型连接的计算方法与普通螺栓连接相同，仍可用式(3.32)和式(3.33)计算单个螺栓的抗剪承载力设计值，只是应采用承压型连接高强度螺栓的强度设计值。当剪切面在螺纹处时，承压型连接高强度螺栓的抗承载力应按螺纹处的有效截面计算。第74页/共102页3813 高强度螺栓抗剪连接的工作性能高强度螺栓抗剪连接的工作性能（2 2 2 2）承压型连接）承压型连接受剪时，从受力直至破坏的荷载-位移曲线如图3.52(b)所示，由于它允许接触面滑它允许接触面滑动并以连接达到破坏的极限动并以连接达到破坏的极限

36、状态作为设计准则状态作为设计准则，接触面的摩擦力只起着延缓滑动的作用，因此承压型连接的最大抗剪承载力应取图3.52(b)曲线最高点，即“4”点。第75页/共102页3814 高强度螺栓抗拉连接的工作性能高强度螺栓抗拉连接的工作性能 高强度螺栓在承受外拉力前，螺杆中已有很高的预拉力P，板层之间则有压力C，而P与C维持平衡图3.71(a)。当对螺栓施加外拉力Nt，则栓杆在板层之间的压力未完全消失前被拉长，此时螺杆中拉力增量为P，同时把压紧的板件拉松，使压力C减少C图3.71(b)。计算表明，当加于螺杆上的外拉力Nt为预拉力P的80%80%时，螺杆内的拉力增加很少，因此可认为此时螺杆的预拉力基本不变

37、。第76页/共102页3814 高强度螺栓抗拉连接的工作性能高强度螺栓抗拉连接的工作性能同时实验得知，当外加拉力大于螺杆的预拉力时，卸荷后螺杆中的预拉力会变小，即发生松弛现象。但当外加拉力小于螺杆预拉力的80%80%时，即无松弛现象发生。也就是说，被连接板件接触面间仍能保持一定的压紧力，可以假定整个板面始终处于紧密接触状态。因此为使板件间保留一定的压紧力，现行钢结构设计规范规定，在杆轴方向受拉力的摩擦型高强度螺栓连接中，单个高强度螺单个高强度螺栓抗拉承载力的设计值为栓抗拉承载力的设计值为相相同同状状态态的的承承压压型型按按普普通通螺螺栓栓那那样样计计算算(但但强度取值不同强度取值不同:第77页

38、/共102页3815 高强度螺栓同时承受剪力和外拉力连高强度螺栓同时承受剪力和外拉力连 接的工作性能接的工作性能(1)(1)高强度螺栓摩擦型连接高强度螺栓摩擦型连接如前所述，当螺栓所受外拉力NtP时，虽然螺杆中的预拉力P基本不变，但板层间压力将减小到P-Nt。试验研究表明，这时接触面的抗滑移系数也有所降低，而且值随Nt的增大而减小。现行钢结构设计规范将Nt乘以1.125的系数来考虑值降低的不利影响，故一个摩擦型连接高强度螺栓有拉力作用时的抗剪承载力设计值为式中的1.111为抗力分项系数。第79页/共102页3815 高强度螺栓同时承受剪力高强度螺栓同时承受剪力 和外拉力连接的工作性能和外拉力连

39、接的工作性能对同时承受剪力和拉力作用的单个摩擦型连接高强度螺栓的承载力按下式计算：n NvNvb+NtNtb1第80页/共102页3815 高强度螺栓同时承受剪力和高强度螺栓同时承受剪力和外拉外拉 力连接的工作性能力连接的工作性能(2)(2)高强度螺栓承压型连接高强度螺栓承压型连接同时承受剪力和杆轴方向拉力的承压型连接高强度螺栓的计算方法与普通螺栓相同,则 1式中 只承受剪力时孔壁承压承载力设计值；承压型高强度螺栓在无外拉力状态的值，按附表13取值（有拉力时 要降低，所以要除1.2)1.2)。第81页/共102页 螺栓连接中单个螺栓在各种受力状态下的承载力计算小结1第83页/共102页螺栓连接

40、中单个螺栓在各种受力状态下的承载力计算小结1第84页/共102页螺栓连接中单个螺栓在各种受力状态下的承载力计算小结1nNvNvb+NtNtb1第85页/共102页高强度螺栓群的抗剪计算1第86页/共102页高强度螺栓群抗剪计算(2)(2)(2)(2)高强度螺栓群在扭矩或扭矩、剪力共同作用下的计算高强度螺栓群在扭矩或扭矩、剪力共同作用下的计算：计算方法与普通螺栓群相同，但应采用高强度螺栓承载力设计值进行计算。第87页/共102页高强度螺栓群的抗拉计算1第88页/共102页高强度螺栓群的抗拉计算高强度螺栓群的抗拉计算(2)(2)(2)(2)高强度螺栓群因弯矩受拉高强度螺栓群因弯矩受拉摩擦型高强度螺

41、栓的外拉力总是小于预拉力P P，在连接受弯矩而使螺栓沿栓杆方向受力时，所有螺栓始终受拉；因此，可认为中和轴在螺栓群的形心轴上(图3.74)3.74)，最外排螺栓受力最大。第89页/共102页高强度螺栓群的抗拉计算高强度螺栓群的抗拉计算按照普通螺栓小偏心受拉一段中，关于弯矩使螺栓产生的最大拉力的计算方法，可得高强度螺栓群因弯矩受拉时，最大拉力及其验算式为 （3.593.59）式中 螺栓群形心轴至螺栓的最大距离；形心轴上、下各螺栓至形心轴距离的平方和。第90页/共102页高强度螺栓群的抗拉计算高强度螺栓群的抗拉计算承压型应按照普通螺栓计算(属大偏心受拉）第91页/共102页 高强度螺栓群的抗拉计算

42、高强度螺栓群的抗拉计算(3)(3)(3)(3)高强度螺栓群偏心受拉高强度螺栓群偏心受拉 摩摩擦擦型型连连接接高高强强度度螺螺栓栓偏心受拉时，螺栓的最大拉力不得超过0.8P0.8P，故所有螺栓始终受拉，可可按按普普通通螺螺栓栓小小偏偏心心受拉计算受拉计算（图b b），即 （3.60）第92页/共102页 高强度螺栓群的抗拉计算高强度螺栓群的抗拉计算 承承压压型型连连接接高高强强度度螺螺栓栓容许端板拉开，故故可可按按普普通通螺栓进行螺栓进行（小偏心或大偏心）（小偏心或大偏心）受拉计算受拉计算（图b或c）第93页/共102页高强度螺栓群高强度螺栓群同时抗剪和同时抗剪和抗拉计算抗拉计算（1 1 1 1

43、）摩摩擦擦型型连连接接高高强强度度螺螺栓栓承承受受拉拉力力、弯弯矩矩和和剪剪力力共共同同作作用用时时的的情情况况。不考虑螺栓连接板层间的压紧力和接触面的抗滑移系数随外拉力的增加而减小。NvNvb+NtNtb1第94页/共102页高强度螺栓群高强度螺栓群同时抗拉和同时抗拉和抗拉计算抗拉计算（2 2 2 2）承承压压型型连连接接高高强强度度螺螺栓栓承承受受拉拉力力、弯弯矩矩和和剪剪力力共同作用时的情况共同作用时的情况第95页/共102页高强度螺栓群高强度螺栓群同时抗拉和同时抗拉和抗拉计算抗拉计算 对承压型连接高强度螺栓，抗拉抗剪强度，即按式(3.57)(3.57)计算，即计算N Nt t时分大小偏心第96页/共102页感谢您的观看！第102页/共102页