第三章-钢结构连接(螺栓)课件.ppt

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1、3 钢结构的连接钢结构的连接3 31 1 钢结构的连接方法钢结构的连接方法钢结构的连接方法钢结构的连接方法n313 螺栓连接螺栓连接n螺栓连接分普通螺栓连接和高强度螺栓连接两种。n大六角头螺栓大六角头螺栓 扭剪型扭剪型n （用于普通螺栓和高强螺栓）用于普通螺栓和高强螺栓）（用于高强度螺栓）（用于高强度螺栓）3.3.钢结构连接钢结构连接钢结构连接钢结构连接3.3.钢结构连接方法钢结构连接方法钢结构连接方法钢结构连接方法3.1.1 焊接连接焊接连接（上节回顾）（上节回顾）n1n1n13 钢结构的连接钢结构的连接3 31 1 钢结构的连接方法钢结构的连接方法钢结构的连接方法钢结构的连接方法n313

2、螺栓连接螺栓连接n螺栓连接分普通螺栓连接和高强度螺栓连接两种。n大六角头螺栓大六角头螺栓 扭剪型扭剪型n （用于普通螺栓和高强螺栓）用于普通螺栓和高强螺栓）（用于高强度螺栓）（用于高强度螺栓）3 31 1 钢结构的连接方法钢结构的连接方法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3131 普通螺栓分类普通螺栓分类n nA A级级级级与与与与B B级级级级（精制螺栓）为为为为8.88.8级级级级，其其抗抗拉拉强强度度不不小小于于800 N/mm2，屈屈强强比比为为0.8。螺螺栓栓孔孔要要求求：尺尺寸寸准准确确，螺螺杆杆直直径径与与螺螺栓栓孔孔径径相相同同（类类孔孔，用用钻钻模模钻钻

3、成成），对对成成孔孔质质量量要要求求高高，制制作作和和安安装装复复杂杂，价价格格高高，很少在钢结构中采用。很少在钢结构中采用。n nC C级级级级（粗制螺栓）：4.64.6级级级级或或或或4.84.8级级级级。螺螺栓栓孔孔要要求求：孔孔径径比比螺螺栓栓杆杆的的直直径径大大1.53 mm（类类孔孔）.螺螺栓栓表表面面粗粗糙糙，在在零零件件上上一一次次冲冲孔孔。由由于于螺螺栓栓杆杆与与螺螺栓栓孔孔之之间间有有较较大大的的间间隙隙，受受剪剪力力作作用用时时，将将会会产产生生较较大大的的剪剪切切滑滑移移，连连接接的的变变形形大大；但但传传递递拉拉力力时时，变变形形不不大大，故故一一般般用用于于栓栓杆受

4、拉的连接中、次要的抗剪连接或安装时的临时固定杆受拉的连接中、次要的抗剪连接或安装时的临时固定。3 31 1 钢结构的连接方法钢结构的连接方法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3132 高强度螺栓分类高强度螺栓分类n n高高高高强强强强度度度度螺螺螺螺栓栓栓栓：用用45号号钢钢、40B钢钢和和20MnTiB钢钢加加工工而而成成，经经热热处处理理后后，螺螺栓栓抗抗拉拉强强度度应应分分别别不不低低于于800 N/mm2和和1000 N/mm2，即即前前者者的的性性能能等等级级为为8.8级级，后后者者的的性性能能等级为等级为10.9级，分为两种：级，分为两种：n n摩摩摩摩擦擦擦

5、擦型型型型连连连连接接接接：只只靠靠摩摩擦擦阻阻力力传传力力，并并以以剪剪力力不不超超过过接接触触面面摩摩擦擦力力作作为为设设计计准准则则；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。n n承承承承压压压压型型型型连连连连接接接接：允允许许接接触触面面滑滑移移，以以连连接接达达到到材材料料破破坏坏的的极极限限承承载载力力作作为为设设准准则则。孔径比螺栓公称直径d大1.01.5mm承载力高于摩摩擦型，但剪切变形大，故不得用于承受动力荷载的结构中。nn3 钢结构的连接钢结构的连接3 36 6 螺栓连接的构造螺栓连接的构造螺栓连接的构造螺栓连接的构造3 36 61

6、1 螺栓的排列螺栓的排列螺栓的排列螺栓的排列3 钢结构的连接钢结构的连接3 36 6 螺栓连接的构造螺栓连接的构造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的排列螺栓的排列n规范规定的钢板上螺栓的容许距离见表规范规定的钢板上螺栓的容许距离见表3.5（p62)。n在角钢、普通工字钢、槽钢截面上排列螺栓的线距应满在角钢、普通工字钢、槽钢截面上排列螺栓的线距应满足表足表3.6、表、表3.7、表、表3.8的要求。的要求。n1362 螺栓连接的使用基本要求螺栓连接的使用基本要求n n(1)(1)每一杆件在节点上以及拼接接头的一端，每一杆件在节点上以及拼接接头的一端，每一杆件

7、在节点上以及拼接接头的一端，每一杆件在节点上以及拼接接头的一端，永久性螺永久性螺永久性螺永久性螺n n 栓数不宜少于两个栓数不宜少于两个栓数不宜少于两个栓数不宜少于两个。但根据实践经验，对于组合构。但根据实践经验，对于组合构。但根据实践经验，对于组合构。但根据实践经验，对于组合构n n 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。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。n(2)对直接承受动力荷载的普通螺栓连接应对直接承受动力荷载的普通螺栓连接应采用双螺帽采用双螺帽n 弹簧垫圈弹簧垫圈、将螺帽和螺杆焊将螺帽和螺杆焊死等方法防止螺栓松动。

8、死等方法防止螺栓松动。n(3)当型钢构件的拼接采用高强度螺栓连接时，由于型当型钢构件的拼接采用高强度螺栓连接时，由于型n 钢的抗弯刚度较大，不能保证摩擦面紧密贴合，故钢的抗弯刚度较大，不能保证摩擦面紧密贴合，故n 不能用型钢作为不能用型钢作为拼接件拼接件，而应，而应采用钢板采用钢板。n(4)在高强度螺栓连接范围内，应选择恰当的构件在高强度螺栓连接范围内，应选择恰当的构件接触接触n 面的处理方法面的处理方法n 362 螺栓连接的构造要求螺栓连接的构造要求n(5)C C级级级级螺螺螺螺栓栓栓栓，只只只只宜宜宜宜用用用用于于于于沿沿沿沿螺螺螺螺栓栓栓栓轴轴轴轴线线线线方方方方向向向向受受受受拉拉拉拉

9、的的的的连连连连接接接接，但但但但在在在在承承承承受受受受静静静静力力力力荷荷荷荷载载载载结结结结构构构构的的的的次次次次要要要要连连连连接接接接、可可可可拆拆拆拆卸卸卸卸结结结结构构构构的的的的连连连连接接接接和临时固定构件用的安装连接中，也可用与受剪。和临时固定构件用的安装连接中，也可用与受剪。和临时固定构件用的安装连接中，也可用与受剪。和临时固定构件用的安装连接中，也可用与受剪。n n但但但但在在在在重重重重要要要要的的的的连连连连接接接接中中中中，例例例例如如如如：制制制制动动动动梁梁梁梁或或或或吊吊吊吊车车车车梁梁梁梁上上上上翼翼翼翼缘缘缘缘与与与与柱柱柱柱的的的的连连连连接接接接，

10、由由由由于于于于传传传传递递递递制制制制动动动动梁梁梁梁的的的的水水水水平平平平支支支支承承承承反反反反力力力力，同同同同时时时时受受受受到到到到反反反反复复复复动动动动力力力力荷荷荷荷载载载载作作作作用用用用，不不不不得得得得采采采采用用用用C C级级级级螺螺螺螺栓栓栓栓。柱柱柱柱间间间间支支支支撑撑撑撑与与与与柱柱柱柱的的的的连连连连接接接接，以以以以及及及及在在在在柱柱柱柱间间间间支支支支撑撑撑撑处处处处吊吊吊吊车车车车梁梁梁梁下下下下翼翼翼翼缘缘缘缘的的的的连连连连接接接接，承承承承受受受受着反复的水平制动力和卡轨力，应优先采用高强度螺栓。着反复的水平制动力和卡轨力，应优先采用高强度螺

11、栓。着反复的水平制动力和卡轨力，应优先采用高强度螺栓。着反复的水平制动力和卡轨力，应优先采用高强度螺栓。施工图中螺栓及其孔眼图例施工图中螺栓及其孔眼图例n n螺栓及其孔眼图例见表螺栓及其孔眼图例见表螺栓及其孔眼图例见表螺栓及其孔眼图例见表3.33.3，37 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 n普通螺栓连接按受力情况可分为三类普通螺栓连接按受力情况可分为三类：n n螺栓只承受剪力；螺栓只承受剪力；n n螺栓只承受拉力；螺栓只承受拉力；n n螺栓承受拉力和剪力的共同作用螺栓承受拉力和剪力的共同作用。n下下面面将将分分别别论论述述这这三三类类连连接接的的工工作作性性能能和和计

12、计算算方法方法。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n(1)摩摩摩摩擦擦擦擦传传传传力力力力的的的的线线线线性性性性阶阶阶阶段段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

13、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，可可略去不计。略去不计。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n

14、n(2)(2)滑滑滑滑移移移移阶阶阶阶段段段段当当荷荷载载增增大大，连连接接中中的的剪剪力力达达到到构构件件间间摩摩擦擦力力的的最最大大值值，板板件件间间突突然然产产生生相相对对滑滑移移，其其最最大大滑滑移移量量为为螺螺栓栓杆杆与与孔孔壁壁之之间间的的间间隙隙，直直至至螺螺栓栓杆杆与与孔孔壁壁接接触触，也也就就是是N-图图上上曲曲线线为为为为1,21,2水水水水平平平平线线线线段。段。段。段。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的抗剪连接3 37 71 11 1 抗剪连

15、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n n(3)(3)(3)(3)栓栓栓栓杆杆杆杆直直直直接接接接传传传传力力力力的的的的弹弹弹弹性性性性阶阶阶阶段段段段 如如荷荷载载再再增增加加，连连连连接接接接所所所所承承承承受受受受的的的的外外外外力力力力就就就就主主主主要要要要是是是是靠靠靠靠螺螺螺螺栓栓栓栓与与与与孔孔孔孔壁壁壁壁接接接接触触触触传传传传递递递递。螺螺螺螺栓栓栓栓杆杆杆杆除除除除主主主主要要要要受受受受剪剪剪剪力力力力外外外外，还还还还有有有有弯弯弯弯矩矩矩矩和和和和轴轴轴轴向向向向拉拉拉拉力力力力，而而而而孔孔孔孔壁壁壁壁则则则则受受受受到到到到挤挤挤

16、挤压压压压。由由于于接接头头材材料料的的弹弹性性性性质质，也也由由于于螺螺栓栓杆杆的的伸伸长长受受到到螺螺帽帽的的约约束束，增增大大了了板板件件间间的的压压紧紧力力，使使板板件件间间的的摩摩擦擦力力也也随随之之增增大大。所所以以N N-曲曲线线呈呈上上升升状状态态，达达到到“3”“3”点点时时，表表明明螺螺栓栓或或连连接接板达到板达到弹性极限弹性极限，此阶段结束，此阶段结束。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的抗剪连接3 37 71 11 1 抗剪连接的工作性能抗剪连

17、接的工作性能抗剪连接的工作性能抗剪连接的工作性能n抗抗剪剪螺螺栓栓连连接接达达到到极极限限承承载载力力时时，可可能能的的破破坏坏形形式式有有：当栓杆直径较小，板件较厚时，栓杆可能先当栓杆直径较小，板件较厚时，栓杆可能先被剪断被剪断；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n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

18、螺栓承压破坏；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n n螺栓过长时，栓杆弯曲变形过大。螺栓过长时，栓杆弯曲变形过大。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

19、能抗剪连接的工作性能n n第第第第种种种种破破破破坏坏坏坏形形形形式式式式属属属属于于于于构构构构件件件件的的的的强强强强度度度度计计计计算算算算；第第第第种种种种破破破破坏坏坏坏形形形形式式式式由由由由螺螺螺螺栓栓栓栓端端端端距距距距2222d d d d0 0 0 0来来来来保保保保证证证证，第第第第种种种种破破破破坏坏坏坏形形形形式式式式通通通通过过过过限限限限制制制制夹夹夹夹紧紧紧紧长长长长度度度度在在在在（4646）d d d d内内内内来保证。因此，抗剪螺栓连接的计算只考虑第来保证。因此，抗剪螺栓连接的计算只考虑第来保证。因此，抗剪螺栓连接的计算只考虑第来保证。因此，抗剪螺栓连接的

20、计算只考虑第、种破坏形式种破坏形式种破坏形式种破坏形式。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的抗剪连接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的抗剪连接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的抗剪连接n单个螺栓受剪时的承载力：n

21、Nbmin=min(Nvb,Ncb)下讲内容：下讲内容：”受剪普通螺栓受剪普通螺栓”群群计算计算(1)普通螺栓群轴心受剪普通螺栓群轴心受剪 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的抗剪连接 3.7.1.3 3.7.1.3 3.7.1.3 3.7.1.3 普通螺栓群抗剪连接计算普通螺栓群抗剪连接计算普通螺栓群抗剪连接计算普通螺栓群抗剪连接计算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

22、 普通螺栓的抗剪连接普通螺栓的抗剪连接 3.7.1.3 3.7.1.3 3.7.1.3 3.7.1.3 普通螺栓群抗剪连接计普通螺栓群抗剪连接计普通螺栓群抗剪连接计普通螺栓群抗剪连接计算算算算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的抗剪连接3.7.1.3 3.7.1.3 3.7.1.3 3.7.1.3 普通螺栓群抗剪连接计普通螺栓群抗剪连接计普通螺栓群抗剪连接计普通螺栓群抗剪连接计算算算算3.7.1.3 普通螺栓群抗剪连接计算普通螺栓群抗剪连接计算3

23、 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连接的工作性能和计算普通螺栓连接的工作性能和计算 3.7.2 3.7.2 3.7.2 3.7.2 普通螺栓的抗拉连接普通螺栓的抗拉连接普通螺栓的抗拉连接普通螺栓的抗拉连接n(2)(2)螺螺栓栓垂垂直直连连接接件件的的刚刚度度对对螺螺栓栓抗抗拉拉承承载载力力的的影响影响n 螺栓受拉时，通常不可能使螺栓受拉时，通常不可能使n拉力正好作用在螺栓轴线上，而拉力正好作用在螺栓轴线上，而n是通过与螺杆垂直的板件传递。是通过与螺杆垂直的板件传递。n如图如图3.603.60所示的所示的T T形连接，如果形连接，如果n连接件的刚度较小，

24、受力后与螺连接件的刚度较小，受力后与螺n栓垂直的连接件总会有变形，因栓垂直的连接件总会有变形，因n而形成杠杆作用，螺栓有被撬开而形成杠杆作用，螺栓有被撬开n的趋势，使螺杆中的拉力增加并的趋势，使螺杆中的拉力增加并n产生弯曲现象。产生弯曲现象。n(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螺栓抗拉承载力的影响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螺栓抗拉承载力的影响n n考虑杠杆作用时，螺杆的轴心力为考虑杠杆作用时，螺杆的轴心力为n n式中式中 Q Q由于杠杆作用对由于杠杆作用对n螺栓产生的撬力。螺栓产生的撬力。撬力的大小与连接件撬力的大

25、小与连接件n的刚度有关，连接件的刚度越小，撬力的刚度有关，连接件的刚度越小，撬力n越大；同时撬力也与螺栓直径和螺栓所在越大；同时撬力也与螺栓直径和螺栓所在n位置等因素有关。位置等因素有关。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连接的工作性能和计算普通螺栓连接的工作性能和计算3.7.2 3.7.2 普通螺栓的抗拉连接普通螺栓的抗拉连接3.7.2.1 3.7.2.1 3.7.2.1 3.7.2.1 单个普通螺栓的抗拉承载力单个普通螺栓的抗拉承载力单个普通螺栓的抗拉承载力单个普通螺栓的抗拉承载力n由由于于确确定定撬撬力力比比较较复复杂杂，我我我我国国国国现现现

26、现行行行行钢钢钢钢结结结结构构构构设设设设计计计计规规规规范范范范为为为为了了了了简简简简化化化化，规规规规定定定定普普普普通通通通螺螺螺螺栓栓栓栓抗抗抗抗拉拉拉拉强强强强度度度度设设设设计计计计值值值值 取取取取为为为为螺螺螺螺栓栓栓栓钢钢钢钢材材材材抗抗抗抗拉拉拉拉强强强强度度度度设设设设计计计计值值值值f f f f的的的的0.80.80.80.8倍倍倍倍(即即即即 =0.8f)=0.8f)=0.8f)=0.8f)，以以考考虑虑撬撬力力的的影影响响。此此外外，在在构构造造上上也也可可采采取取一一些些措措施施加加强强连连接接件件的的刚刚度度，如如设设置置加加劲劲肋肋(图图3.61)3.61

27、)，可可以减小甚至消除撬力的影响。以减小甚至消除撬力的影响。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连接的工作性能和计算普通螺栓连接的工作性能和计算3.7.2 3.7.2 普通螺栓的抗拉连接普通螺栓的抗拉连接3.7.2.2 3.7.2.2 3.7.2.2 3.7.2.2 普通螺栓群轴心受拉普通螺栓群轴心受拉普通螺栓群轴心受拉普通螺栓群轴心受拉n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)n式中 一个螺栓的抗拉承载力设计值，按式(3.43)计算。3.7.2.3 3.7.2.3 普通螺栓群弯矩受拉普通

28、螺栓群弯矩受拉n n柱柱柱柱侧侧侧侧牛牛牛牛腿腿腿腿连连连连接接接接：剪剪剪剪力力力力V V V V通通通通过过过过承承承承托托托托板板板板传传传传递递递递；弯弯弯弯矩矩矩矩M M M M由由由由螺螺螺螺栓栓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群和连接件间的受压区传递群和连接件间的受压区传递3.7.2.3 3.7.2.3 普通螺栓群弯矩受拉普通螺栓群弯矩受拉n在在弯弯矩矩作作用用下下，离离中中和和轴轴越越远远的的螺螺栓栓所所受受拉拉力力越越大大，而而压压应应力力则则由由弯弯矩矩指指向向一一侧侧的的部部分分端端板板承承受受，设设中中和和轴轴至至端端板板受受压压边边缘缘的的距距离离

29、为为c.c.这这种种连连接接的的受受力力有有如如下下特特点点:受受拉拉螺螺栓栓截截面面只只是是孤孤立立的的几几个个螺螺栓栓点点，而而端端板板受受压压区区则则是是宽宽度度较大的实体矩形截面（类似钢筋混凝土梁）较大的实体矩形截面（类似钢筋混凝土梁）3.7.2 3.7.2 普通螺栓的抗拉连接普通螺栓的抗拉连接3.7.2.3 3.7.2.3 3.7.2.3 3.7.2.3 普通螺栓群弯矩受拉普通螺栓群弯矩受拉普通螺栓群弯矩受拉普通螺栓群弯矩受拉n计计算算图图c c中中截截面面的的形形心心位位置置，所所求求得得的的端端板板受受压压区区高高度度c c总总是是很很小小，中中和和轴轴通通常常在在弯弯矩矩指指向

30、向一一侧侧最最外外排排螺螺栓栓附附近近的的某某个个位位置置。因因因因此此此此，实实实实际际际际计计计计算算算算时时时时可可可可近近近近似似似似地地地地取取取取中中中中和和和和轴轴轴轴位位位位于于于于最最最最下下下下排排排排螺螺螺螺栓栓栓栓o o o o处处处处，即即认认为为连连接接变变形形为为绕绕o o处处水水平平轴轴转转动动，螺螺栓栓拉拉力力与与o o点点算算起起的的纵纵坐坐标标y y成成正正比比。对对o o处处水水平平轴轴列列弯弯矩矩平平衡衡方方程程时时，偏偏安安全全地地忽忽略略力力臂臂很很小小的的端端板板受受压压区区部部分分的的力力矩矩而而只只考考虑虑受受拉拉螺螺栓栓部部分分，则则得得(

31、各各y y均均自自点点o o算起算起)：3.7.2 3.7.2 普通螺栓的抗拉连接普通螺栓的抗拉连接3.7.2.4 3.7.2.4 普通螺栓群偏心受拉普通螺栓群偏心受拉n n螺螺螺螺拴拴拴拴群群群群偏偏偏偏心心心心受受受受拉拉拉拉相相相相当当当当于于于于连连连连接接接接承承承承受受受受轴轴轴轴心心心心拉拉拉拉力力力力N N N N和和和和弯弯弯弯矩矩矩矩M=NeM=NeM=NeM=Ne的的的的联联联联合合合合作作作作用用用用。按弹性设计法，根据偏偏心心距距的的大大小小可能出现可能出现小偏心受拉小偏心受拉和和大偏心受拉大偏心受拉两种情况。两种情况。3.7.2.4 3.7.2.4 普通螺栓群偏心受

32、拉普通螺栓群偏心受拉(1)(1)小偏心受拉小偏心受拉n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和最小受力螺栓的拉力和满足设计要求的公式如下大和最小受力螺栓的拉力和满足设计要求的公式如下3.7.

33、2 3.7.2 普通螺栓的抗拉连接普通螺栓的抗拉连接3.7.2.4 3.7.2.4 3.7.2.4 3.7.2.4 普通螺栓群偏心受拉普通螺栓群偏心受拉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小偏心受拉小偏心受拉n1(2)大偏心受拉大偏心受拉 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)。n1n137 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n图3.67所示连接，螺螺栓栓群群承承

34、受受剪剪力力V和和偏偏心心拉拉力力N(即即轴轴心心拉拉力力N和和弯弯矩矩M=N e)的联合作用。的联合作用。n承受剪力和拉力联合作用的普通螺栓应考虑两两两两种种种种可可可可能能能能的的的的破破破破坏坏坏坏形形形形式式式式：一一一一是是是是螺螺螺螺杆杆杆杆受受受受剪剪剪剪兼兼兼兼拉拉拉拉破破破破坏坏坏坏；二二二二是是是是孔孔孔孔壁承压破坏。壁承压破坏。壁承压破坏。壁承压破坏。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 3

35、7 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（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）相关曲线）相关曲线）n n 1(3.50b)n式中一个螺栓承受的剪力设计值。n一般假定剪力V由每个螺栓平均承担，n即=V/n。n为螺栓个数。由偏心拉力引n起的螺栓最大拉力Nt仍按上述方法计算；n、一个螺栓的抗剪和抗拉n承载力设计值。n n同时要求孔壁承压满足要求，其计算式为同时要求孔壁承压满足要求，其计算式为同时要求

36、孔壁承压满足要求，其计算式为同时要求孔壁承压满足要求，其计算式为 ：n(3.51)n式中一个螺栓孔壁承压承载力设计值。3 38 8 高强度螺栓连接的工作性能和计算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n n影影影影响响响响高高高高强强强强螺螺螺螺栓栓栓栓承承承承载载载载离离离离的的的的因因因因素素素素：螺螺螺螺栓栓栓栓的的的的预预预预拉拉拉拉力力力力P P(即板件间的法向压紧力)、摩摩摩摩擦

37、擦擦擦面面面面间间间间的的的的抗抗抗抗滑滑滑滑移移移移系系系系数数数数和钢钢钢钢材材材材种种种种类类类类等（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。）3 38 8 高强度螺栓连接的工作性能和计算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n n(1)(1)预拉

38、力的控制方法预拉力的控制方法预拉力的控制方法预拉力的控制方法n高强度螺栓分为大大大大六六六六角角角角头头头头型型型型图3.69(a)和扭扭扭扭剪剪剪剪型型型型 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。它们都是通过拧拧拧拧紧紧紧紧螺螺螺螺帽帽帽帽，使使使使螺接板件间则产生压紧力螺接板件间则产生压紧力螺接板件间则产生压紧力螺接板件间则产生压紧力。3 38 8 高强度螺栓连接的工作性能和计算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高强度螺栓连接的工作性能高强度螺栓连接的工作

39、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n n1 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）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：n力力矩矩法法 一一般般采采用用指指指指针针针针式式式式扭扭扭扭力力力力(测测测测力力力力)扳扳扳扳手手手手或或预预预预置置置置式式式式扭扭扭扭力力力力(定定定定力力力力)扳扳扳扳手手手手。目目前前用用得得多多的的是是电电电电动动动动扭扭扭扭矩矩矩矩扳扳扳扳手手手手。拧拧紧紧力力矩矩可可由由试试验验确确定定，使使施施工工时时控控制制的的预预拉拉力

40、力为为设设计计预预拉拉力力的的1.1倍倍。为为了了克克服服板板件件和和垫垫圈圈等等的的变变形形，基基本本消消除除板板件件之之间间的的间间隙隙，使使拧拧紧紧力力矩矩系系数数有有较较好好的的线线性性度度，从从而而提提高高施施工工控控制制预预拉拉力力值值的的准准确确度度，在在安安装装大大六六角角头头高高强强度度螺螺栓栓时时，应应先先按按拧拧紧紧力力矩矩的的50%进进行行初初拧拧，然然后后按按100%拧拧紧紧力力矩矩进进行行终终拧拧。对对于于大大型型节节点点在在初初拧拧之之后后，还应按初拧力矩进行复拧，然后再行终拧。还应按初拧力矩进行复拧，然后再行终拧。3 38 8 高强度螺栓连接的工作性能和计算高强

41、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n转转角角法法 先先用用普普通通扳扳手手进进行行初初拧拧，使使被被连连接接板板件件相相互互紧紧密密贴贴合合，再再以以初初拧拧位位置置为为起起点点，按按终终拧拧角角度度，用用长长扳扳手手或或风风动动扳扳手手旋旋转转螺螺母，拧至该角度时，螺栓的拉力即达到施工控制预拉力母，拧至该角度时，螺栓的拉力即达到施工控制预拉力。n n2 2）对扭剪型高强度螺栓：）对扭剪型高

42、强度螺栓：）对扭剪型高强度螺栓：）对扭剪型高强度螺栓：n扭剪型高强度螺栓与普通扭剪型高强度螺栓与普通n大六角型高强度螺栓不同大六角型高强度螺栓不同n如图如图3.69(b)所示，所示，螺栓头螺栓头n为盘头，螺纹段端部有一为盘头，螺纹段端部有一n个承受拧紧反力矩的十二个承受拧紧反力矩的十二n角体和一个能在规定力矩角体和一个能在规定力矩n下剪断的断颈槽。下剪断的断颈槽。3811 高强度螺栓的预拉力高强度螺栓的预拉力n n安装过程安装过程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

43、加六角体上；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，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，使螺栓断颈部分承受扭剪，其初拧力矩为拧紧力矩的50%，复，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。安装力矩即为拧紧力矩。安装后一般不拆卸。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n13811 高强度螺栓的预拉力高

44、强度螺栓的预拉力n为为了了弥弥补补施施工工时时高高强强度度螺螺栓栓预预拉拉力力的的松松弛弛损损失失，在在确确定定施施工工控控制制预预拉拉力力时时，考考虑虑了了为为预预拉拉力力设设计计值值的的1/0.9的的超张拉，故式超张拉，故式(3.52)右端分子应考虑超张拉系数右端分子应考虑超张拉系数0.9。n考考虑虑螺螺栓栓材材质质的的不不定定性性系系数数0.9；再再考考虑虑用用 fu而而不不是是用用fy作为标准增加的系数作为标准增加的系数0.9。n各种规格高强度螺栓预拉力的取值见表各种规格高强度螺栓预拉力的取值见表3.8。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

45、度螺栓摩擦面抗滑移系数高强度螺栓摩擦面抗滑移系数n高高强强度度螺螺栓栓摩摩擦擦面面抗抗滑滑移移系系数数的的大大小小与与连连接接处处构构件件接接触触面面的的处处理理方方法法和和构构件件的的钢钢号号有有关关。试试验验表表明明，此此系系数数值值有有随随被被连连接接构构件件接接触触面面间间的的压压紧紧力力减减小小而而降降低低的的现现象象，故故与与物物理理学学中中的的摩摩擦擦系系数数有有区别。区别。n我我国国现现行行钢钢结结构构设设计计规规范范推推荐荐采采用用的的接接触触面面处处理理方方法法有有：喷喷砂砂、喷喷砂砂后后涂涂无无机机富富锌锌漆漆、喷喷砂砂后后生生赤赤锈锈和和钢钢丝丝刷刷消消除除浮浮锈锈或或

46、对对干干净净轧制表面不作处理等轧制表面不作处理等，各种处理方法相应的，各种处理方法相应的 值详见表值详见表3.9。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n钢钢材材表表面面经经喷喷砂砂除除锈锈后后，表表面面看看来来光光滑滑平平整整，实实际际上上金金属属表表面面尚尚存存在在着着微微观观的的凹凹凸凸不不平平，高高强强度度螺螺栓栓连连接接在在很很高高的的压压紧紧力力作作用用下下，被被连连接接构构件件表表面面相相互互啮啮合合，钢钢材材强强度度和和硬硬度度愈愈高高，要要使使这这种种啮啮合合的的面面产产生生滑滑移移的的力力就就愈愈大大，因此，因此，与钢种有关与钢种有关。n试试验验证证

47、明明，摩摩擦擦面面涂涂红红丹丹后后0.15，即即使使经经处处理理后后仍仍很很低低，故故严严禁禁在在摩摩擦擦面面上上涂涂刷刷红红丹丹。另另外外，连连接接在在潮潮湿湿或或淋淋雨雨条条件件下下拼拼装装，也也会会降降低低 值值，故故应应采采取取有有效效措措施施保证连接处表面的干燥。保证连接处表面的干燥。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n n（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摩擦型连接高强度螺栓摩擦型连接n高高强强度度螺螺栓栓在在拧拧紧紧时时，螺螺杆杆中中产产生生了了很很大大的的预预拉拉力力，而而被被连连接接板板件件间间则则产产生生很很大大的的

48、预预压压力力。连连接接受受力力后后，由由于于接接触触面面上上产产生生的的摩摩擦擦力力，能能在在相相当当的的荷荷载载情情况况下下阻阻止止板板件件间间的的相相对对滑滑移移，因因而而弹弹性性工工作作阶阶段段较较长长。如如图图3.52(b)所所示示，当当外外力力超超过过了了板板间间摩摩擦擦力力后后，板板件件间间即即产产生生相相对对滑滑动动。高高高高强强强强度度度度螺螺螺螺栓栓栓栓摩摩摩摩擦擦擦擦型型型型连连连连接接接接是是是是以以以以板板板板件件件件间间间间出出出出现现现现滑滑滑滑动动动动为为为为抗抗抗抗剪剪剪剪承承承承载载载载力力力力极极极极限限限限状状状状态态态态，故故故故它它它它的的的的最最最最

49、大大大大承承承承载载载载力力力力不不不不能能能能取取取取图图图图3.52(b)3.52(b)的的的的最最最最高高高高点点点点，而而而而应应应应取取取取板板板板件件件件产生相对滑动的起始点产生相对滑动的起始点产生相对滑动的起始点产生相对滑动的起始点“1”“1”点点点点。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高强度螺栓摩擦型连接高强度螺栓摩擦型连接n13813 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n n（2 2 2 2）承压型连接

50、）承压型连接）承压型连接）承压型连接n连接达到极限承载力时，即连接达到极限承载力时，即“4”点，由于螺杆伸长，预拉力几乎全点，由于螺杆伸长，预拉力几乎全部消失，部消失，故高强度螺栓承压型连接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，的计算方法与普通螺栓连接相同，仍可用式仍可用式(3.32)和式和式(3.33)计算单个计算单个螺栓的抗剪承载力设计值，螺栓的抗剪承载力设计值，只是应只是应采用承压型连接高强度螺栓的强度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按螺