高强螺栓连接的计算
高强螺栓长度计算、预拉值选择
长度公式：L=L’+ ns+m+3p
L’—表示连续板厚度mm；
s—表示高强度螺栓垫圈的厚度mm； p—螺栓螺纹的螺距
n—表示垫圈个数（大六角为2、扭剪型为1） 高强度螺栓螺母、螺距、垫圈的厚度（mm）
螺栓 公升直径 螺距（P） m（螺母） s( 垫圈厚）
12 1.75 12.3 3.3
16
20
(22mm) 2.5 23.6 5.3
2 2.5 17.1 20.7 3.3 4.3 摘自《钢结构工制作安装手册》
高强度螺栓连接副施工预拉力标准值（KN） 表B.0.3
螺栓公称直径（mm) 螺栓的 性能等级 8.8S 10.9S M16 75 110 M20 120 170 M22 150 210 M24 170 250
螺栓长度计算公式
高强螺栓规格 螺栓长度L=（大六角) 螺栓长度L=（扭剪性)普通螺栓规格 螺栓长度L=
M10 M12 M16 M20 M22 M24 M27 M30
20+T 25+T 35+T 35+T 40+T 45+T 50+T 55+T
25+T 30+T 35+T 40+T
M12 M14 M16 M18 M20 M22 M24 M27 M30
27+T 29+T 31+T 33+T 35+T 37+T 41+T 44+T 46+T
注明：T为两块连接板板厚之和。
mm）
示垫圈个数（大六角为2、扭剪型为1）；
p—螺栓螺纹的螺距
m） 24 3 24.2 5.3 (27mm) 3 27.6 6.3 30 3.5 30.7 6.3 80.8
高强螺栓锚固长度计算
高强螺栓锚固长度计算一、高强螺栓概述高强螺栓，顾名思义，是一种具有高强度、高韧性的螺栓连接件。
它广泛应用于建筑、桥梁、机械等领域，起着固定和连接作用。
高强螺栓不仅具有较高的抗拉强度，还具有较好的抗震性能，因此在许多重要工程中发挥着重要作用。
二、锚固长度的计算方法1.基本公式高强螺栓的锚固长度计算公式为：L = (πD)^2 / 4πε其中，L表示锚固长度，D表示螺栓直径，ε表示混凝土的膨胀系数。
2.影响因素（1）混凝土强度：混凝土强度越高，允许的锚固长度越短。
（2）螺栓直径：螺栓直径越大，允许的锚固长度越长。
（3）锚固方式：不同锚固方式对锚固长度有不同要求。
例如，埋入式锚固的锚固长度相对较长，而粘结式锚固的锚固长度相对较短。
3.计算实例以一支直径为16mm的高强螺栓为例，根据公式计算：L = (π × 16mm)^2 / 4π × 1 × 10^-5 = 0.0001936m根据规范，16mm直径的高强螺栓允许的锚固长度为0.0001936m。
三、注意事项1.计算锚固长度时，应严格按照规范进行，以确保工程安全。
2.在实际施工中，锚固长度不得小于计算值，以确保螺栓的稳定性能。
3.不同工程结构、不同用途的高强螺栓，其锚固长度计算方法可能有所不同，需根据具体情况选用合适的计算公式。
四、总结高强螺栓的锚固长度计算是工程中一项十分重要的工作。
通过对高强螺栓的概述、锚固长度的计算方法、影响因素和注意事项的介绍，希望对大家在实际工程中计算高强螺栓锚固长度有所帮助。
在施工过程中，要严格按照规范操作，确保工程质量和安全。
高强度螺栓连接的计算
2 2
2
2
(可 )
以上计算偏于保守。因各排螺栓受力不同本 应采用不用强度的螺栓。这里，采用了与最危险 螺栓相同的强度。
3.10高强度螺栓的施工工艺和检验
一、施工工艺 应符合的相关规范：
• 《钢结构用高强度大六角头螺栓》GB1228－19 • 《钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈 技术条件》GB1231－84 • 《钢结构用扭剪型高强度螺栓连接件型式与尺寸》 GB3632－83 • 《钢结构用扭剪型高强度螺栓连接件技术条件》 GB3633－85
N, n1 N σ ＝ ＝（ 1 0.5 ） f An n An
高强螺栓群在扭矩作用下的计算公式与普通螺 栓同。高强螺栓的直径系列、连接中螺栓的排列及 有关构造要求与普通螺栓同。
V=60KN,选用10.9级M20摩擦型高强螺栓，钢材选用 Q235钢，接触面采用喷砂处理。验算此连接强度
e=300
出厂前试验：
（1）钢材的炉号、制作批号、化学性能与机械性能证明或 试验。 （2）螺栓的楔负荷试验。 （3）螺母的保证荷载试验。 （4）螺母和垫圈的硬度试验。 （5）连接件的扭矩系数试验（注明试验温度）。大六角 头 连接件的扭矩系数平均值和标准偏差；扭剪形连接件的紧 固轴力平均值和变异系数。 （6）紧固轴力系数试验。 （7）产品规格、数量、出厂日期、装箱单。
改用M22，孔24，P=190kN，于是=0.906，这样： b Nv = 0.9nt(P-1.25Nt) =0.906×0.9×1×0.45(190-1.25×48)=48kN b Nv=41.6kN＜Nv = 48kN (可)
③ 验算相关公式是否满足
高强螺栓长度计算
高强螺栓长度计算高强螺栓连接必须严格控制螺栓的长度。
扭剪型高强螺栓的长度为螺头下支承面至螺尾切口处的长度；对高强大六角头螺栓应该再加一个垫圈的厚度，见图"（图中!* 为板层的厚度；! 为螺栓长度）。
高强螺栓长度一般计算式如下：L=L＇＇＋△L其中△L=M＋NS＋3P式中L—高强螺栓的长度；L＇＇—连接板层总厚度；△L—附加长度，即紧固长度加长值；M—高强螺母公称厚度；N—垫圈个数，扭剪型高强螺栓为1，高强大六角头螺栓为2S—高强度垫圈公称厚度P—螺纹的螺距。
高强螺栓的紧固长度加长值=螺栓长度-板层厚度。
一般按连接板厚加表L的加长值，并取5mm的整倍数。
高强螺栓紧固长度加长值高强度螺栓施工前，应按出厂批复验高强度螺栓连接副的扭矩系数，每批复验8套，8套扭矩系数的平均值应在0.110～0.150范围之内，其标准偏差应小于或等于0.010。
其扭矩系数复检方法按GB50205《钢结构工程施工质量验收规范》规定进行。
试验后应在较短的时间内进行高强度螺栓的安装。
高强度螺栓的施工扭矩按下式计算确定：Tc=1.05k·Pc·dTc—施工扭矩(N·m)；k—高强度螺栓连接副的扭矩系数的平均值；Pc—高强度螺栓施工预拉力(kN)，见表1；d—高强度螺栓螺杆直径(mm)；表1 高强度螺栓施工预拉力Pc (kN)螺栓性能等螺栓公称直径级M12 M16 M20 (M22) M24 M27 M308.8S 45 75 120 150 170 225 275 10.9S 60 110 170 210 250 320 390高强度螺栓施工前所用的扭矩扳手，在使用前必须校正，其扭矩误差不得大于±5% ，合格后方准使用。
校正用的扭矩扳手，其扭矩误差不得大于±3% 。
高强螺栓长度计算规格图。
高强螺栓连接等强连接计算
计算梁的拼接接点设计型号H900x550x20x30工字钢梁高h=900mm工字钢腹板厚t w=20mm f=295f V=工字钢上翼缘b1=550mm宽工字钢上翼缘t f1=30mm f=265f V=厚工字钢下翼缘b2=550mm宽工字钢下翼缘t f2=30mm f=265f V=厚工字钢腹板高h w=840mm度截面面积A0b=49800mm2中和轴位置h1=450mm h2=450惯性矩I0x b=7234740000mm4截面抵抗矩W0x1b=16077200mm3W0x2b=16077200腹板连接板的h wm=680mm高度初定螺栓型号:M24P=190KN孔径26接触面处理方μ=0.45法:传力摩擦面个n=2数:2.拼接连接计算1) 梁单侧翼缘和腹杆的净截面面积估算和相应的连接螺栓数目估算:净截面面积估A nf1a=14025mm2算:A nf2a=14025mm2A nw a=14280mm2连接螺栓估算:采用n fb1a=21.7346491224n fb2a=21.7346491224n wb a=14.1964912316接连接板的厚度t11=18mm22(-22x550x1 000)t12=18mm22(-22x550x1 000)翼缘内侧拼接连接的宽度bb1=265mm260b2=265mm260翼缘内侧拼接连接板厚度:t21=19.86538462mm25(-25x260x1 000)t22=19.86538462mm25(-25x260x1 000)腹板两侧拼接连接板的厚度,t3=13.35294118mm16(-18x190x6 70)3)梁的截面特性(1)梁上的螺栓孔截面惯性矩:I rR b=1321242347mm4(2)扣除螺栓孔后的净截面惯性矩:I nx b=5913497653mm4(3)梁的净截面抵抗矩:W nx b=13141105.9mm3(4)梁单侧翼缘的净截面面积A nF b=13380mm2(5)梁腹板的净截面面积A nw b=12120mm24)梁的拼接连接按等强设计法的设计内力值弯矩M n b=3482393063N*m m剪力V n b=2060400N始估计的螺栓数目n fb1a=23.40789852<24ok!n fb2a=23.40789852<24ok!n wb=12.04912281<16ok!6)拼接连接板的校核(1)净截面面积的校核单侧翼缘拼接连接板的净截面面积A oF PL=20212>13380ok!腹板拼接连接板的净截面面积A oW PL=15104>12120ok!(2)拼接连接板刚性的校核拼接连接板的毛截面惯性矩I ox PL=8141877933cm4拼接连接板上的螺栓孔截面惯性矩I xR PL=1937869232cm4拼接连接板扣除螺栓孔后的净截面惯性矩I nx PL=6204008701cm4拼接连接板的净截面抵抗矩W nx PL=13144086.23>13141106ok!7)按抗震设计要求对拼接连接节点的最大承载力的校核(1)梁的全塑性弯矩M px b=4122207500N*m m(2)拼接连接节点的最大承载力的校核对弯矩梁翼缘拼接连接般的净截面抗拉最大承载力的相应最大弯矩M u1=8235652080梁翼缘连接高强度螺栓的抗剪最大承载力的相应最大弯矩M u2=9869558400梁翼缘板的边端截面抗拉最大承载力的相应最大弯矩M u3=14720400000>8.24E+09翼缘拼接连接板边端截面抗拉最大承载力的相应最大弯矩M u4=22931676000>8.24E+09M u=8235652080> 4.53E+09ok!对剪力梁腹板净截面面积的抗剪最大承载力:V u1=3288818.073梁腹板拼接连接板净截面面积的抗剪最大承载力:V u2=4098540.279>3288818腹板连接高强度螺栓的抗剪最大承载力V u3=7562880>3288818V u=3288818.073>446572.5ok!(3)螺栓孔对梁截面的削弱校核梁的毛截面面A0=49800mm2积螺栓孔的削弱面积:A R=10400mm2螺栓孔对梁截面的削弱率μr=21%<25%ok!170 155 155。
高强螺栓计算方法
对于损坏的高强螺栓应及时更换，避免影响 整体结构和安全性能。
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高强螺栓具有重要意义。
实验方法与标准
拉伸试验
按照国家标准进行拉伸试验，测定材料的抗 拉强度、屈服强度、延伸率等指标。
金相检验
观察材料的显微组织，评估其冶金质量和热 处理效果。
冲击试验
采用夏比V型缺口冲击试验，测定材料的冲 击韧性。
化学成分分析
检测材料的化学成分，确保其符合标准要求。
影响因素及优化措施
根据高强螺栓使用环境和 重要性，制定合理的定期 检查周期，如每日、每周、 每月等。
明确检查内容
包括螺栓外观、紧固力矩、 预紧力、螺纹磨损情况等。
制定检查计划表
将检查周期、检查内容、 检查人员等信息列入计划 表，以便执行和跟踪。
维护保养项目清单
清洗螺栓表面
定期清除螺栓表面的污垢、油脂和锈蚀物， 保持其表面清洁。
润滑螺栓
对需要润滑的螺栓进行定期润滑，以减少摩 擦和磨损。
检查螺纹磨损
定期检查螺栓螺纹的磨损情况，如磨损严重 应及时更换。
紧固力矩调整
定期对螺栓进行紧固力矩的调整，确保其达 到预紧力要求。
故障诊断与排除方法固。
螺纹损坏
检查螺纹是否损坏，如损坏应更换螺栓。
预紧力丧失
采用锁紧垫圈、涂胶、点焊等防松措施，防止螺栓在振动或冲击载荷下松动。
可靠性评估
对螺栓连接进行可靠性评估，包括连接强度、疲劳寿命、抗振动性能等方面的评估，以确保连接的安全性和可靠 性。
04 高强螺栓制造工艺与质量 控制
制造工艺流程简介
材料准备
热处理
选择优质合金钢或碳素钢作为原材料，进 行切割、锻造等预处理。
高强螺栓计算方法.
V=60KN,选用10.9级M20摩擦型高强螺栓，钢材选用 Q235钢，接触面采用喷砂处理。验算此连接强度
75
75
e=300
• 例题3-13
解：（1）计算单 个摩擦型高强螺栓 的承载能力：
N
b V
0.9n f
μ
P
＝0.9 0.45155
＝60.75KN
70 70
（2）计算单个螺栓在外力作用下承受的最大荷载
3.7 高强度螺栓连接的计算
高强螺栓是高强螺栓和配套螺母、 垫圈的合称，强度等级10.9h和8.8级。
特点：予拉力很大，依直径等级不同，可达80～ 355kN。
分类： 摩擦型——连接件间的剪力完全靠摩擦力传递。 以剪力等于摩喷砂， 使=0.3～0.55。 连接板间摩擦力
（3）扭掉螺栓尾部梅花卡法
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
构件的钢号
3号钢
16锰钢或 15锰钒钢或 16锰桥钢 15锰钒桥钢
喷砂
0.45
0.55
0.55
喷砂后涂无机富锌漆
0.35
0.40
0.40
喷砂后生赤绣
0.45
0.55
0.55
用钢丝刷清除浮锈或未
经处理的干净轧制表面
0.30
0.35
0.35
2、摩擦型高强螺栓群的抗剪计算
分析方法和计算公式与普通螺栓同。
高强螺栓计算
高强螺栓长度计算高强螺栓连接必须严格控制螺栓的长度。
扭剪型高强螺栓的长度为螺头下支承面至螺尾切口处的长度；对高强大六角头螺栓应该再加一个垫圈的厚度，见图"（图中!* 为板层的厚度；! 为螺栓长度）。
高强螺栓长度一般计算式如下：L=L＇＇＋△L其中△L=M＋NS＋3P式中L—高强螺栓的长度；L＇＇—连接板层总厚度；△L—附加长度，即紧固长度加长值；M—高强螺母公称厚度；N—垫圈个数，扭剪型高强螺栓为1，高强大六角头螺栓为2S—高强度垫圈公称厚度P—螺纹的螺距。
高强螺栓的紧固长度加长值=螺栓长度-板层厚度。
一般按连接板厚加表L的加长值，并取5mm的整倍数。
高强螺栓紧固长度加长值高强度螺栓施工前，应按出厂批复验高强度螺栓连接副的扭矩系数，每批复验8套，8套扭矩系数的平均值应在0.110～0.150范围之内，其标准偏差应小于或等于0.010。
其扭矩系数复检方法按GB50205《钢结构工程施工质量验收规范》规定进行。
试验后应在较短的时间内进行高强度螺栓的安装。
高强度螺栓的施工扭矩按下式计算确定：Tc=1.05k·Pc·dTc—施工扭矩(N·m)；k—高强度螺栓连接副的扭矩系数的平均值；Pc—高强度螺栓施工预拉力(kN)，见表1；d—高强度螺栓螺杆直径(mm)；表1 高强度螺栓施工预拉力Pc (kN)螺栓性能等螺栓公称直径级M12 M16 M20 (M22) M24 M27 M308.8S 45 75 120 150 170 225 275 10.9S 60 110 170 210 250 320 390高强度螺栓施工前所用的扭矩扳手，在使用前必须校正，其扭矩误差不得大于±5% ，合格后方准使用。
校正用的扭矩扳手，其扭矩误差不得大于±3% 。
高强螺栓长度计算规格图。
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实际单个螺栓承受的内力 为：
N n
1200 kN 12
100kN
N
b V
111.6kN(满足要求）
（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 1200 103 250 N / mm 2 f 310 N / mm 2
o
％
i
N b V (ti)
0.9n f (P 1.25
Nti )
i 1
P=768kN
保证连接安全的要求：
nt——连接的传力摩擦面数
承压型——连接件间允许相互滑动。传力开始
时在标准荷载作用下动连接件间无滑动，剪力由摩
擦力和螺杆抗剪共同传递。但当荷载很大时，连接
件间有较大塑性变形。接近破坏时，连接件间有相
对滑动，摩擦只起推迟滑移作用。剪力由螺杆传递，
其特点与普通螺栓相同。因此，有与普通螺栓相同
的极限状态—螺栓剪坏，孔壁挤压坏，构件被拉断。
N1VY
V n
60kn 6
10KN
T V•e 600.3 18KN • M
N1TX
T • y1
x
2 i
yi2
18106 75 6 702 4 752
26.01KN
N1TY
T • x1 18106 70 24.3KN
x
2 i
yi2
6 702 4 752
N (N1VY N1TY )2 N1TX (10 24.3)2 26.012 43.04KN
My1 m yi2
0.8P
与普通螺栓连接的区别：
（a）中性轴置于形心轴上
由于有很大的予拉力，连接件间紧密贴合，可认为是一个 截面，且符合平面假设。
（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
A 300 16
构件得静截面强度为：
＝（1－0.5 n1 ) N (1 0.5 4 ) 1200103
n AN
12 (300 4 22)16
294.8N / mm2 f 310N / mm2
3、高强螺栓承受拉力时的计算
（1）一个高强螺栓的抗拉承载力设计值《规范》规定：Nb t0.8P
P—预拉力
N
++ ++
++ ++
N
++ ++
++ ++
l1
设，一侧的螺栓数为n，平均受剪，承受外力N。
每个螺栓承受的剪力为：
Nv
N n
单个螺栓承载力设计条件：
(1).所需螺栓数：
n
N
N
b v
Nv
N n
N
b v
(2).构件净截面强度验算
+ + N+
N
++ +
++ +
++ +
N
N
孔前传力分析
N′
N′
A
N (1 0.5 n1 ) N f
An
n An
受剪连接计算 一个螺栓抗剪承载力
连NV接b 所0需.9螺nf栓μ数P
净截n面强NN度Vb ：考虑50％孔前传力
σ＝ N , ＝（1 0.5 n1 ）N f
An
n An
高强螺栓群在扭矩作用下的计算公式与普通螺 栓同。高强螺栓的直径系列、连接中螺栓的排列及 有关构造要求与普通螺栓同。
（3）扭掉螺栓尾部梅花卡法
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
为什么取0.8P呢？研究表明：连接件刚好被松开 时 的 外 力 N=1.05~1.19P，Ntb=0.8P 时 可 以 保 证 连
接件不被松驰。
（2）受拉力作用的高强螺栓群计算 所需螺栓个数
n N
N
0.8P
(3) 受弯矩作用的高强螺栓群计算
M
1
i yi y1
x
1号螺栓受到最大拉力，验算：
Nt1
8.8
70 110 135 155 205 250
10.9
100 155 190 225 290 355
2、予拉工艺——扭螺帽 （1）扭矩法
工具—能显示扭矩的搬手。
（2）转角法
先用普通扳手把连接件拧紧密，称初拧。 以初拧位置为起点，用电动或风动扳手将螺帽扭 1/2～2/3圈，达到终拧角度。螺栓的拉力即达到预 拉力。终拧角度根据螺栓直径，连接件厚度通过实测 确定。方法简单，但常常出现予拉力比设计值高。
N
b V
60.75KN
所以该连接满足强度要求
例题3-14如图示，截面为－300×16的轴心受拉钢板，用双盖板
和摩擦型高强螺栓连接，已知钢材为Q345钢，螺栓为10.9级
M20，接触面喷砂后涂无机富锌漆，承受轴力N=1200KN，试
验算连接的强度。
解（1）验算螺栓连接
的强度
NbV 0.9nf μ P ＝0.9 2 0.4155 ＝111.6KN
P
0.9 0.9 1.2
fu
Ae
（3-46）
fu——高强螺栓经热处理后的最低抗拉强度； ——屈强比（假定屈服点与最低抗拉强度比值）
Ae——螺栓有效面积 结果按5kN的模数取整得表3-3。摩擦型承压型均适用。
高强螺栓设计予拉力P值（kN）
表3-3
螺栓的性能
螺 栓 公 称 直 径（mm）
等
级 M16 M20 M22 M24 M27 M30
V=60KN,选用10.9级M20摩擦型高强螺栓，钢材选用 Q235钢，接触面采用喷砂处理。验算此连接强度
75
75
e=300
• 例题3-13
解：（1）计算单 个摩擦型高强螺栓 的承载能力：
N
b V
0.9n f
μ
P
＝0.9 0.45155
＝60.75KN
70 70
（2）计算单个螺栓在外力作用下承受的最大荷载
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
使螺栓中的拉应力接近于所用材料的屈服点
（f0.2）,考虑材料不均匀系数0.9、超张拉系数0.9和 剪应力（拧螺母时产生）引起的承载力降低系数1.2,，
予拉力计算式为：
构件的钢号
3号钢
16锰钢或 15锰钒钢或 16锰桥钢 15锰钒桥钢
喷砂
0.45
0.55
0.55
喷砂后涂无机富锌漆
0.35
0.40
0.40
喷砂后生赤绣
0.45
0.55
0.55
用钢丝刷清除浮锈或未
经处理的干净轧制表面
0.30
0.35
0.35
2、摩擦型高强螺栓群的抗剪计算
分析方法和计算公式与普通螺栓同。