螺栓连接的构造

我国规范将螺栓的抗拉强度设计值 降低20%来简化考虑撬力影响即:
ftb＝0.8f 一般来说，只要翼缘板厚度
t≥20mm，且螺栓距离b不要过大， 该简化处理是可靠的。若翼缘板太 薄，可采用加劲肋加强翼缘
❖ 2、 普通螺栓群轴心受拉
对螺栓群轴心受拉情况，由于 垂直于连接板的助板刚度很大， 通常假定各个螺栓平均受拉， 则连接所需的螺栓数为：
（上部螺栓受拉，下部螺栓受压） 叠加后，所有螺栓均承受拉力作用 计算公式如下（yi均自O点算起）：
式（3.48b）为 公式使用条件
大偏心受拉：
偏心距e较大，即e＞ρ＝∑yi/(ny1) 端板底部将出现受压区 近似取中和轴位于最下排螺栓o‘处（偏安全） 按弯距平衡，计算公式如下（e’和yi均自O’点算起）：
螺栓有效直径：螺栓抗拉计算采用的直径既不是净直径
dn，也不是全直径与净直径的平均值dm而是有效直径de以 及由有效直径计算的有效面积Ae
连接件刚度对螺栓抗拉承载力的影响：若与螺栓
直接相连的翼缘板的刚度不是很大，由于翼缘的弯曲， 使螺栓受到撬力的附加作用，杆力增加到：Nt=N+Q
撬力的大小与翼缘板厚度、螺杆直 径、螺栓位置、连接总厚度等因素 有关，准确求值非常困难
§7-6 普通螺栓连接的工作性能和计算
按受力情况分：
➢ 螺栓只承受剪力 ➢ 螺栓只承受拉力 ➢ 螺栓承受拉力和剪力共同作用
一、 普通螺栓的抗剪连接
❖ 1、 抗剪连接的工作性能
➢ 单个螺栓抗剪性能：
摩擦传力的弹性阶段：0－1段，普通 螺栓可略去不计
滑移阶段：1－2段 栓杆直接传力的弹性阶段：2－3段 弹塑性阶段：3－4段
❖ 3、 普通螺栓群弯距受拉
➢ 剪力V通过承托板传递 ➢ 按弹性设计法，弯矩作
用下，离中和轴越远的 螺栓所受拉力越大，而 压力则由部分受压的端 板承受，设中和轴至端 板受压边缘的距离为c
➢ 近似地取中和轴位于最下排螺栓O处（偏安全），即 认为连接变形为绕O处水平轴转动，螺栓拉力与O点 算起的纵坐标y成正：
则：
普通螺栓群偏心受剪
剪力F的作用线至螺栓群中心线的距离为e，故螺栓群 同时受到轴心力F和扭矩T=F•e的联合作用
在轴心力作用下可认为每个螺栓平均受力，即：
在扭距T＝F∙e作用下有如下假定：
➢ 连接板件为绝对刚性，螺栓为弹性体 ➢ 连接板件绕螺栓群形心旋转，各螺栓所受剪力大小
与该螺栓至形心距离ri成正比，其方向与连线将N1T分解为水平分力N1Tx和垂直分力N1Ty：
➢ 受力最大螺栓1所受的合力N1计算式： ➢ 当y1≥3x1时，可取xi＝0简化得：
二、 普通螺栓的抗拉连接
❖ 1、单个普通螺栓的抗拉承载力
➢ 抗拉螺栓连接破坏形式为螺栓杆被拉断
➢ 单个抗拉螺栓的承载力设计值：
❖ 2、单个普通螺栓的抗剪承载力
➢ 普通螺栓受剪承载力主要由栓杆受剪和孔壁承压两 种破坏模式控制，分别计算，取其小值进行设计
单个螺栓抗剪承载力设计值
式中: nv——受剪面数目 d ——螺杆直径 fvb ——螺杆直径
单个螺栓承压承载力设计值
式中: ∑t——在同一受力方向的承压构件 的较小总厚度
fcb ——螺杆承压强度设计值
➢ C级螺栓只宜用于沿其杆轴方向受拉，或承受静力荷载结构的 次要连接、可拆卸结构的连接和临时固定构件的受剪连接； 在重要的连接或受反复动力荷载作用的不得采用C级螺栓
➢ 型钢构件的拼接采用高强度螺栓连接时，应采用钢板作为拼 接件
➢ 在高强度螺栓连接范围内，构件接触面的处理方法应在施工 图中说明
➢ 沿杆轴方向受拉的螺栓连接中的端板（法兰板），应适当加 强其刚度（如加设加劲肋），以减少撬力对螺栓抗拉承载力 的不利影响
构造要求：防止板翘曲后浸入潮气而腐蚀，限制螺孔中矩
最大值；
施工要求：为便于拧紧螺栓，留适当间距（不同的工具有
不同要求）最小中距为3d0；
螺栓或铆钉的最大、最小容许长度
二、 螺栓连接的构造
➢ 每一杆件在节点上以及拼接接头的一端，永久性螺栓数不宜 少于两个
➢ 对直接承受动力荷载的普通螺栓连接应采用防止螺帽松动的 有效措施
三、普通螺栓受剪力和拉力的 联合作用
➢ 承受剪力V和偏心拉力N（即轴心拉力N和弯距M＝N∙e） 联合作用
➢普通螺栓受剪力和拉力作用两种可能 破坏形式：
螺栓杆受剪受拉破坏； 孔壁承压破坏； ➢剪力和拉力无量纲化相关关系曲线得
➢ 抗剪螺栓的破坏形式：
螺栓杆被剪断 板件被挤坏（孔壁承压破坏） 板件被拉断 板件冲剪破坏 螺栓杆弯剪破坏 螺栓双剪破坏
➢ 螺栓杆弯剪和双剪两种破坏形式不常见，计算不考 虑，一般靠构造满足；
➢ 板件被拉断破坏形式属于构件的强度计算；
➢ 板件被冲剪破坏形式由螺栓端距≥2d0来保证；
➢ 抗剪螺栓连接计算只考虑螺栓杆被剪断和孔壁承压 破坏两种破坏形式；
设计时要求受力最大的最外排螺栓1的拉力不超过 单个螺栓的抗拉承载力设计值：
❖ 4、 普通螺栓群偏心受拉
➢ 相当于承受轴心拉力N和弯知M=N•e的联合作用 ➢ 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
小偏心受拉：
轴心拉力N由各螺栓均匀承受 弯矩M则引起以螺栓群形心O为中和轴的三角形内力分布
❖ 3、普通螺栓群抗剪连接计算
普通螺栓群轴心受剪
在长度方向各螺栓受力不均匀，两端受力大，中 间受力小
➢ 连接长度l1≤15d0时，连接工作进入弹塑性阶段后，内力 发生重分布，螺栓群中各螺栓受力逐渐接近，可认为轴心 力N由每个螺栓平均分担，即螺栓数n为：
➢ 连接长度l1>15d0时，连接工作进入弹塑性阶段后，各螺杆 所受内力仍不易均匀，应将承载力设计值乘以折减系数：
§7-5 螺栓连接的构造
一、 螺栓的排列
➢ 简单、统一、整齐而紧凑
➢ 并列和错列两种形式：
并列－比较简单整齐，连接板尺寸 小，但对构件截面削弱较大
错列－可以减小螺栓孔对截面的削 弱，但螺栓孔排列不如并列紧凑， 连接板尺寸较大
➢螺栓的排列要求：
受力要求：
垂直于受力方向：螺孔中距和边距限制 顺力作用方向：端距限制——防止孔端钢板剪断，≥2d0 ；