第四章 钢结构连接(螺栓)-刘福顺 (1).
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1、4.1 螺栓连接的构造要求螺栓连接的构造要求4.2 螺栓的工作性能及承载力螺栓的工作性能及承载力4.3 螺栓连接的设计、验算螺栓连接的设计、验算本章内容本章内容：螺栓连接形式螺栓连接形式I类孔：制作费工，成本高；螺杆直径比螺栓孔直径小0.30.5mm。 II类孔：允许加工偏差较大，但成本低。螺杆直径比螺栓孔径小1.01.5mm。 高强螺栓的孔为II类孔，采用钻成孔，不能用冲成孔； 螺栓孔制作螺栓孔制作1）在装配好的构件上按设计孔径钻成；2）在单个构件上分别用钻模按设计孔径钻成；3）在单个构件上先钻成或冲成较小孔径，装配好后再扩钻至设计孔径；4）在单个构件上一次冲成或不用钻模钻成设计孔径。原则：
2、螺栓的排列形式应简单、整齐、紧凑。边距边距线距线距线距端距端距线距边距边距端距端距线距并列排列错列排列螺栓孔的排列螺栓孔的排列螺栓在构件上的排列也应符合最大距离要求，以避免受压时被连接的板件间发生张口、鼓出或被连接的构件因接触面不够紧密、潮气进入缝隙而产生腐蚀等现象。螺栓在构件上的排列应符合最小距离要求，以便用扳手拧紧螺帽时有一定的空间，并避免受力时钢板在孔之间以及孔与板端、板边之间发生剪断、截面过分削弱等现象。思考：抗剪螺栓连接破坏形式思考：抗剪螺栓连接破坏形式螺栓只受剪力作用；螺栓只受拉力作用；螺栓受剪力、拉力共同作用。拉拉剪剪剪拉剪拉螺栓的受力形式螺栓的受力形式思考：螺栓设计？思考：螺栓
3、设计？单个螺栓承载力；螺栓群的整体受力； 一种是螺杆剪切破坏；一种是螺杆剪切破坏；一种是钢板孔壁挤压破坏；一种是钢板孔壁挤压破坏；一种是构件本身还有可能由于截面开孔削弱过多而破坏；一种是构件本身还有可能由于截面开孔削弱过多而破坏；一种是由于钢板端部螺孔端距太小而被剪坏；一种是由于钢板端部螺孔端距太小而被剪坏；一种是由于钢板太厚，螺杆直径太小，发生螺杆弯曲破坏。一种是由于钢板太厚，螺杆直径太小，发生螺杆弯曲破坏。螺栓的破坏形式螺栓的破坏形式板端冲剪破坏0C级螺栓高强度螺栓34212134受剪螺栓受剪螺栓1）摩擦传力的弹性阶段；2）滑移阶段；3）螺杆受剪面传力的弹性阶段；4）弹塑性阶段。(1)受剪
4、螺栓的工作性能受剪螺栓的工作性能42bvvbvdfnN 假定螺栓受剪面上的剪应力均匀分布，一个剪力螺栓的抗剪承载力设计值为：单剪双剪（2）普通螺栓和承压型连接高强度螺栓的抗剪承载力）普通螺栓和承压型连接高强度螺栓的抗剪承载力bvf式中： nv 受剪面数目，单剪1；双剪2。 d 螺栓杆公称直径； 螺栓的抗剪强度设计值。假定承压面为半圆柱面的投影面，即螺栓的直径面dt，且压应力均匀分布。d螺栓孔压坏压应力简化分布板端冲剪破坏 一般情况下，一个螺栓的抗剪承载力和抗压承载力不同，那一种承载力较小，螺栓就发生那一种破坏。因此，一个受剪螺栓的承载力应取上两式中的较小值。即： 得一个剪力螺栓的抗压承载力设计
5、值为： bcbcftdN tbcf式中 在同一受力方向的承压构件的较小总厚度； 螺栓的承压强度设计值，取决于构件材料。bvNbcNmin , 综合考虑各种影响因素后，高强度螺栓预拉力值由下式计算： P0.90.90.9fuAe1.2 式中 fu 螺栓经热处理后的最低抗拉强度； Ae 螺纹处的有效面积。 （3）摩擦型连接高强度螺栓的抗剪承载力）摩擦型连接高强度螺栓的抗剪承载力与普通螺栓和承压型连接高强度螺栓不同，摩擦型连接高强度螺栓抗剪不是通过与普通螺栓和承压型连接高强度螺栓不同，摩擦型连接高强度螺栓抗剪不是通过螺栓杆受剪，而是通过紧固螺帽在螺栓杆内产生很大的预拉力使被连接件压紧获螺栓杆受剪，而
6、是通过紧固螺帽在螺栓杆内产生很大的预拉力使被连接件压紧获得摩擦力，由摩擦力抵抗剪力。因此，要确定摩擦型连接高强度螺栓的抗剪承载得摩擦力，由摩擦力抵抗剪力。因此，要确定摩擦型连接高强度螺栓的抗剪承载力（摩擦力），必须先确定高强度螺栓的预拉力。力（摩擦力），必须先确定高强度螺栓的预拉力。PnNfbv9 . 0 设被连接板间接触表面的抗滑移系数为设被连接板间接触表面的抗滑移系数为u，传力的摩擦面数目为，传力的摩擦面数目为nf。则一个摩。则一个摩擦型连接高强度螺拴的受剪承载力标准值擦型连接高强度螺拴的受剪承载力标准值nfuP ；除以；除以抗力分项系数抗力分项系数1.111，得一个摩擦型连接高强度螺拴的
7、受剪承载力设计值：得一个摩擦型连接高强度螺拴的受剪承载力设计值： 螺栓杆受到沿杆轴方向的拉力作用，受拉螺栓的破坏形式为螺栓杆被拉断。因此，一个普通螺栓或承压型连接高强度螺栓的抗拉承载力设计值为： 42ebtebtbtdfAfN 受拉螺栓受拉螺栓(1)普通螺栓和承压型连接高强度螺栓受拉承载力普通螺栓和承压型连接高强度螺栓受拉承载力btf式中 de螺栓在螺纹处的有效直径。 螺栓的抗拉强度设计值。 采用双角钢构成的采用双角钢构成的T形连接来传递拉力时，通常角钢的刚度不大，受拉后，形连接来传递拉力时，通常角钢的刚度不大，受拉后，垂直于拉力作用方向的角钢肢会发生较大的变形，并起杠杆作用，在该肢外侧垂直于
8、拉力作用方向的角钢肢会发生较大的变形，并起杠杆作用，在该肢外侧端部产生撬力端部产生撬力Q。因此，螺栓实际所受拉力。因此，螺栓实际所受拉力N+Q，由于确定，由于确定Q值比较复杂，在值比较复杂，在计算中不计计算中不计Q力，而是采用降低螺栓强度设计值的方法解决，即；力，而是采用降低螺栓强度设计值的方法解决，即； 并采取构造措施加强角钢的刚度。并采取构造措施加强角钢的刚度。 ff8 . 0bt 角钢变形焊加劲肋2）摩擦型连接高强度螺栓受拉承载力）摩擦型连接高强度螺栓受拉承载力 由于高强度螺栓的预拉力作用，被连接构件间在外力作用前已经有较大的挤压力。当连接受拉时，构件间有松开的趋势，挤压力逐步变小。经分
9、析，当构件刚好被拉开时 Pf1.1PbtN 0.8P 为了避免外拉力大于预拉力而使板件松开，规范规定：每个高强度螺栓的抗拉承载力设计值：a）承压型连接高强度螺栓）承压型连接高强度螺栓受拉受拉+受剪受剪我国设计规范规定：同时承受剪力和杆轴方向拉力时，普通螺栓和我国设计规范规定：同时承受剪力和杆轴方向拉力时，普通螺栓和承压型连接的高强度螺栓的承载能力必须满足：承压型连接的高强度螺栓的承载能力必须满足：12btt2bvvNNNNb）摩擦型连接高强度螺栓）摩擦型连接高强度螺栓受拉受拉+受剪受剪01.01.0 1) 根据连接要求选择螺栓类型和排列方式； 2) 初选螺栓的公称直径，按构造要求布置螺栓孔；
10、3) 根据连接承受的荷载，计算螺栓群中各螺栓的受力情况； 4) 确定所需的螺栓数或验算螺栓的承载力。若受力构件的截面有削弱，还需对构件截面进行强度验算。 基本步骤基本步骤平均值 试验证明，沿连接的长度方向分布的各螺栓，其所受剪力并不均匀，两端大，中间小。当l115d0时，考虑连接进入弹塑性阶段后，内力发生重分布，螺栓群中各螺栓受力逐渐接近，可认为轴力N由每个螺栓平均分担。螺栓群均匀受剪螺栓群均匀受剪双盖板螺栓连接螺栓群螺栓群 nbNN连接所需的螺栓数目n为： 但对于图示连接形式，螺栓孔削弱了受拉钢板的截面面积，因此还需对板件进行强度验算，强度计算公式为： nAN 601501dl011501
