4.10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共30页文档
35、不要以为自己成功一次就可以了 ，也不 要以为 过去的 光荣可 以被永 远肯定 。
31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东连接的工作性能 和计算
31、别人笑我太疯癫，我笑他人看不 穿。(名 言网) 32、我不想听失意者的哭泣，抱怨者 的牢骚 ，这是 羊群中 的瘟疫 ，我不 能被它 传染。 我要尽 量避免 绝望， 辛勤耕 耘，忍 受苦楚 。我一 试再试 ，争取 每天的 成功， 避免以 失败收 常在别 人停滞 不前时 ，我继 续拼搏 。
高强度螺栓连接的计算32页PPT
二、摩擦型高强螺栓的计算
1、单个高强螺栓抗剪承载力设计值
NVb=0.9nfP
NVb——单个高强螺栓抗剪承载力设计值 P——予拉力 ——抗滑移（摩擦）系数，见表3-4 nf——传力摩擦面数 0.9——螺栓受力非均匀系数
抗剪承载力由摩擦力确定。
摩擦面抗滑移系数值
表3-4
连接处接触面 处理方法
N 1 T Y x T i2• x1yi26 17 8 2 1 0 6 4 0 7 72 0 5 2.3 4 KN
N (N 1 V Y N 1 T Y )2 N 1 T X(1 0 2.3 4 )2 2.0 6 21 4.0 3K 4 N N b V 6.7 0K 5 N
所以该连接满足强度要求
实际单个螺栓承受的内力 为：
N n1122k 0N 0 10k0N Nb V11.6k 1N (满足
（2）验算钢板强度 构件厚度t=16mm<2t1=20mm,故应验算构件截面。查表得
f=310N/mm2
构件得毛截面强度为
＝ N 12 10 30 0 2N 5/m 02 m f 3N 1/m 02m A3 0 10 6
（b）Ntb=0.8P（普通螺栓 Ntb = Aeftb ）
(4) 受剪力与拉力同时作用的高强螺栓群计算
单个高强螺栓的抗剪承载力
1
考虑会减小，
将Nti放大25
o
％
i
Nb V(ti)
0.9nf
(P1.25Nti)
变形大，不适于受动荷载的连接。
螺杆剪力
抗拉时与普通螺栓 N 相同，但变形
小，可减少锈
蚀，改善疲劳
一、高强螺栓的予拉力的建立
1、确定予拉力P数值
建筑钢结构工程技术 4.10 梁的拼接
梁的拼接梁的拼接按施工条件分为工厂拼接和工地拼接两种。
一、工厂拼接如果梁的长度、高度大于钢材的尺寸，常需要先将腹板和翼缘用几段钢材拼接起来，然后再焊接成梁。
这些工作一般在工厂进行，因此称为工厂拼接。
工厂拼接常采用焊接方法。
型钢梁常在同一截面处采用对接焊缝或加盖板的角焊缝拼接，其位置宜放在弯矩较小处。
组合梁拼接的位置由钢材尺寸并考虑梁的受力确定。
腹板和翼缘的拼接位置最好错开，同时也要与加劲肋和次梁连接位置错开，错开距离不小于10t w，以便各种焊缝布置分散，避免密集与交叉，减小焊接应力及变形（图4-38）。
施工时，先将梁的翼缘和腹板分别接长，然后再拼装成整体。
翼缘、腹板宜采用对接焊缝拼接，施焊时使用引弧板。
这样当用一、二级焊缝时，拼接处与钢材截面可以达到强度相等，因此拼接可以设在梁的任何位置。
但是当用三级焊缝时，由于焊缝抗拉强度低于钢材的抗拉强度，这时应将拼接布置在梁弯矩较小的位置，或者采用斜焊缝。
但斜焊缝连接比较费料费工，特别是对于宽的腹板最好不用。
必要时，可以考虑将拼接的截面位置调整到弯曲正应力较小处来解决。
图4-38 焊接梁的工厂拼接二、工地拼接跨度大的梁，可能由于运输或吊装条件限制，需将梁分成几段运至工地或吊至高空就位后再拼接起来。
由于这种拼接是在工地进行，因此称为工地拼接。
（一）工地焊缝拼接工地拼接一般布置在梁弯矩较小的地方，并且常常将腹板和翼缘在同一截面断开（图4-39a），以便于运输和吊装。
拼接处一般采用对接焊缝，上、下翼缘做成向上的V形坡口，为方便工地实施俯焊。
同时为了减小焊接应力，应将工厂焊的翼缘焊缝端部留出500mm 左右不焊，留到工地拼接时按图中施焊顺序最后焊接。
这样可以使焊接时有较多的自由收缩余地，从而减小焊接应力。
图4-39 焊接梁的工地拼接为了改善拼接处受力情况，工地拼接的梁也可以将翼缘和腹板拼接位置略微错开，如图4-39（b）所示。
但是这种方式在运输、吊装时需要对端部凸出部分加以保护，以免碰损。
高强度螺栓连接的构造和计算
高强度螺栓连接的构造和计算一、高强度螺栓连接的工作性能1、高强度螺栓的抗剪性能由图3.5.2中可以看出，由于高强度螺栓连接有较大的预拉力，从而使被连板叠中有很大的预压力，当连接受剪时，主要依靠摩擦力传力的高强度螺栓连接的抗剪承载力可达到1点。
通过1点后，连接产生了滑解，当栓杆与孔壁接触后，连接又可继续承载直到破坏。
如果连接的承载力只用到1点，即为高强度螺栓摩擦型连接；如果连接的承载力用到4点，即为高强度螺栓承压型连接。
2、高强度螺栓的抗拉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3.6.1a）。
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ÄP，同时把压紧的板件拉松，使压力C减少ÄC（图3.6.1b）。
计算表明，当加于螺杆上的外拉力Nt为预拉力P的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。
同时由实验得知，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%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。
但上述取值没有考虑杠杆作用而引起的撬力影响。
实际上这种杠杆作用存在于所有螺栓的抗拉连接中。
研究表明，当外拉力Nt≤0.5P时，不出现撬力，如图3.6.2所示，撬力Q大约在Nt达到0.5P 时开始出现，起初增加缓慢，以后逐渐加快，到临近破坏时因螺栓开始屈服而又有所下降。
由于撬力Q的存在，外拉力的极限值由Nu下降到N'u。
因此，如果在设计中不计算撬力Q，应使N≤0.5P；或者增大T 形连接件翼缘板的刚度。
分析表明，当翼缘板的厚度t1不小于2倍螺栓直径时，螺栓中可完全不产生撬力。
实际上很难满足这一条件，可采用图3.5.7所示的加劲肋代替。
在直接承受动力荷载的结构中，由于高强度螺栓连接受拉时的疲劳强度较低，每个高强度螺栓的外拉力不宜超过0.5P。
高强度螺栓连接计算课件
速度先慢后快。
橇力Q的存在导致连接的极限承
300 250 200 150 100 50 0
载力由Nu降至Nu’。
所以，如设计时不考虑橇力的
Q 板被拉开
破坏
影响,应使Nt≤0.5P或增加连接 板件的刚度（如设加劲肋）。
Nu ’ Nu
50 100 150 200 250 300
Nt (KN)
B、承压型高强度螺栓的单栓抗拉承载力，因其破 坏准则为螺栓杆被拉断，故计算方法与普通螺栓 相同，即：
N M
N M=N·e
y2
M作用下
中 和 轴 N作用下 V作用下
1、采用高强度螺栓摩擦型连接时 1号螺栓在N、M作用下所受拉力如前所述应满足：
N t1
N M y1 b N t 0.8 P n mn 2 m yi
规范给出了不同钢材在不同接触面的处理方法下的
抗滑移系数μ,如下表
4、高强度螺栓抗剪连接的工作性能和单栓承载力
(1)抗剪连接工作性能 受力过程与普通螺栓相似， 分为四个阶段：摩擦传力的弹性 阶段、滑移阶段、栓杆传力的弹
1
N
3 2 3
4 4
高强度 螺栓
普通螺栓
性阶段、弹塑性阶段。
但比较两条N—δ曲线可知，
因此，预拉力： P 0.9 0.9 0.9 A f (5 30) e u 1.2 Ae—螺栓螺纹处有效截面积； fu—螺栓热处理后的最低抗拉强度； 8.8级，取fu =830N/mm2，10.9级，取fu =1040N/mm2
预拉力P见表5.4所示
3、高强度螺栓摩擦面抗滑移系数μ
N 1F
F n
扭矩T作用下：
N 1Tx T r1
高强度螺栓的工作性能教材
高强度螺栓连接的工作性能和计算1） 高强度螺栓连接的工作性能高强度螺栓的杆身、螺帽和垫圈都要用抗拉强度很高的钢材制作。
螺杆一般采用45号钢或40硼钢制成，螺母和垫圈用45号钢制成，且都要经过热处理以提高其强度。
现在工程中已逐渐采用20锰钛硼钢作为高强度螺栓的专用钢。
高强度螺栓的预拉力是通过扭紧螺母实现的。
一般采用扭矩法和扭剪法。
扭矩法是采用可直接显示扭矩的特制扳手，根据事先测定的扭矩和螺栓拉力之间的关系施加扭矩，使之达到预定预拉力。
扭剪法是采用扭剪型高强度螺栓，该螺栓端部设有梅花头，拧紧螺母时，靠拧断螺栓梅花头切口处截面来控制预拉力值。
高强度螺栓有摩擦型和承压型两种。
在外力作用下，螺栓承受剪力或拉力。
2） 高强度螺栓抗剪连接的工作性能（1） 高强度螺栓摩擦型连接高强度螺栓安装时将螺栓拧紧，使螺杆产生很大的预拉力，而被连接板件间则产生很大的预压力。
连接受力后，接触面产生的摩擦力阻止板件的相互滑移，以达到传递外力的目的。
高强度螺栓摩擦型连接与普通螺栓连接的重要区别在于完全不靠螺杆的抗剪和孔壁 的承压来传力，而是靠钢板间接触面的摩擦力传力。
摩擦型连接的承载力取决于构件接触面的摩擦力，而此摩擦力的大小与螺栓所受预拉力和摩擦面的抗滑系数以及连接的传力摩擦面数有关。
一个摩擦型连接高强度螺栓的抗剪承载力设计值为0.9bv f N n P μ= (公式1)式中 0.9—抗力分项系数R γ的倒数，即取R γ=1/0.9=1.111； f n —传力摩擦面数目：单剪时，f n =1；双剪时，f n =2； μ—摩擦面的抗滑移系数，按表1采用； P —每个高强度螺栓的预拉力，按表2采用。
表1 摩擦面的抗滑移系数μ值表3 螺栓的有效面积高强度螺栓预拉力取值应考虑：①在扭紧螺栓时扭矩使螺栓产生的剪力将降低螺栓的抗拉承载力；②施加预应力时补偿应力损失的超张拉；③材料抗力的变异等因素。
预拉力设计值由公式2计算：0.90.9/1.20.675y e y e P f A f A =⨯= (公式2)式中 y f —高强度螺栓的屈服强度。
高强度螺栓的基本介绍与计算
在轴心力和剪力作用下的螺栓群受剪，（a）并列，（b）错列
当轴心力和剪力同时作用时，则一个螺栓所分担的全剪力为NS， 设计时要求：
3）螺栓群在扭矩T、剪力V和轴心力N共同作用下的剪力计算：
如图，计算时假定被连接的构件是刚性的，在扭矩T的作用下，各 螺栓绕螺栓群形心C旋转，各螺栓受力的大小与其至螺栓群形心的 距离成正比，力的方向与其和螺栓群形心的连线相垂直。由扭矩引 起的受力最大的1号螺栓在x、y轴方向的分剪力分别为：
（机械设计手册 第1卷 第3篇 第1章 钢材-型钢）
注意：本公司常用螺栓的适用场合详细信息请参考本公司 《新进工程人员增培训资料：第五章 螺栓基础知识》
4、各类型下极限状态原则： 摩擦型高强螺栓：在荷载设计值下，连接件之 间产生相对滑移，作为其承载能力的极限状态。 承压型连接高强螺栓：在荷载设计值下，螺栓 或连接件达到最大承载能力，作为其承载能力 极限状态；在荷载标准值下，连接件产生相对 滑移，作为其正常的使用极限状态。
x1、y1：所验算螺栓（受力最大的1号螺栓）至螺栓群形心C的水平和竖 直距离； xi、yi：第i个螺栓至螺栓群形心C的湮没水平和竖直距离。
螺栓群受扭矩、剪力、轴心力
以上各力对螺栓而言均为剪力，故受力最大的1号螺栓所承受的合 力NS1，应满足下式要求：
4）螺栓群在弯矩作用下的抗拉计算：
如下图，高强度螺栓预拉力的作用，在弯矩M作用下，被连接构件 的接触面保持紧密贴合，可认为所有高强度螺栓绕螺栓群形心轴回 转，故最上端螺栓应力应满足：
摩擦型承压型高强螺栓均适用
2、摩擦型高强螺栓计算：
摩擦型连接中（承受垂直于螺栓杆轴方向的内力）， 一个高强螺栓受剪承载力应按下式计算：
连接处构件接触面的处理方法 普通 钢结构 冷弯 薄壁型 钢结构 喷砂（丸） 喷砂（丸）后生赤锈 钢丝刷清除浮锈或未经处理的 干净轧制表面 喷砂（丸） 热轧钢材轧制表面清除浮锈 冷轧钢材轧制表面清除浮锈
4.10高强度螺栓连接的工作性能和计算
N = 0.9n f µ (P − 1.25 N t )
b v
西南科技大学网络教育课程
摩擦型连接高强度螺栓的抗剪强度： 摩擦型连接高强度螺栓的抗剪强度：
V ≤ n0 (0.9n f µP ) +
0.9n f µ [(P − 1.25 N t1 ) + (P − 1.25 N t 2 ) + ...]
b t
M ⋅ y1 b N1 = ≤ Nt 2 ∑ yi
y1
－螺栓群形心轴至 螺栓的最大距离； 螺栓的最大距离；
2 i
∑y
－形心轴上、下各螺栓至形心轴距离的平方和。 形心轴上、下各螺栓至形心轴距离的平方和。
西南科技大学网络教育课程
3、高强度螺栓群偏心受拉 高强度螺栓偏心受拉时，螺栓的最大拉力不得超过0.8P，能够保证 高强度螺栓偏心受拉时，螺栓的最大拉力不得超过0.8P 0.8 板层之间始终保持紧密贴合，端板不会拉开， 板层之间始终保持紧密贴合，端板不会拉开，故摩擦型连接高强度 计算。 螺栓和承压型连接高强度螺栓均可按普通螺栓小偏心受拉计算。
4.10 高强度螺栓摩擦型连接的工作性能和计算
一、摩擦型连接受剪高强度螺栓的受力性能和计算 1.受力性能 1.受力性能 2.计算方法 2.计算方法 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。 法和构件的钢号有关。 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、 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、 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。 表面不作总数； 螺栓承受拉力的总和。 N －螺栓承受拉力的总和。