高强螺栓承载力设计值
第三章连接课后习题参考答案
焊接连接参考答案一、概念题3．1 从功能上分类，连接有哪几种基本类型？3．2 焊缝有两种基本类型—对接坡口焊缝和贴角焊缝，二者在施工、受力、适用范围上各有哪些特点？3．3 对接接头连接需使用对接焊缝，角接接头连接需采用角焊缝，这么说对吗？ 3．4 h f 和lw 相同时，吊车梁上的焊缝采用正面角焊缝比采用侧面角焊缝承载力高？ 3．5 为何对角焊缝焊脚尺寸有最大和最小取值的限制？对侧面角焊缝的长度有何要求？为什么？【答】（1）最小焊脚尺寸：角焊缝的焊脚尺寸不能过小，否则焊接时产生的热量较小，致使施焊时冷却速度过快，导致母材开裂。
《规范》规定：h f ≥1.52t ，式中： t 2——较厚焊件厚度，单位为mm 。
计算时，焊脚尺寸取整数。
自动焊熔深较大，所取最小焊脚尺寸可减小1mm ；T 形连接的单面角焊缝，应增加1mm ；当焊件厚度小于或等于4mm 时，则取与焊件厚度相同。
（2）最大焊脚尺寸：为了避免焊缝区的主体金属“过热”，减小焊件的焊接残余应力和残余变形，角焊缝的焊脚尺寸应满足 12.1t h f 式中： t 1——较薄焊件的厚度，单位为mm 。
（3）侧面角焊缝的最大计算长度侧面角焊缝在弹性阶段沿长度方向受力不均匀，两端大而中间小，可能首先在焊缝的两端破坏，故规定侧面角焊缝的计算长度l w ≤60h f 。
若内力沿侧面角焊缝全长分布，例如焊接梁翼缘与腹板的连接焊缝，可不受上述限制。
3．6 简述焊接残余应力产生的实质，其最大分布特点是什么？ 3．7 画出焊接H 形截面和焊接箱形截面的焊接残余应力分布图。
3．8 贴角焊缝中，何为端焊缝？何为侧焊缝？二者破坏截面上的应力性质有何区别？ 3．9 规范规定：侧焊缝的计算长度不得大于焊脚尺寸的某个倍数，原因何在？规范同时有焊缝最小尺寸的规定，原因何在？3.10 规范禁止3条相互垂直的焊缝相交，为什么。
3.11 举3～5例说明焊接设计中减小应力集中的构造措施。
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
《高强螺栓规程》word版
《钢结构高强度螺栓连接技术规程》JGJ82征求意见稿规程JGJ82编制组2005年10月1.总则1.0.1为在钢结构高强度螺栓连接的设计、施工中做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量，特制定本规程。
1.0.2本规程适用于工业与民用房屋和构筑物钢结构工程中，高强度螺栓连接的设计、施工与质量验收。
1.0.3 本规程制定的主要依据是现行国家标准《钢结构设计规范》GB50017、《冷弯薄壁钢结构技术规范》GB50018及《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205，对特殊条件（疲劳、高温或腐蚀等）下高强度螺栓连接的设计与施工，尚应符合现行有关标准的规定。
1.0.4高强度螺栓连接的设计与施工，应结合工程实际，合理选用材料、连接型式、构造措施及施工方法，保证连接接头在运输、安装和使用过程中满足强度和刚度要求，并符合防火、防腐要求。
1.0.5在钢结构设计文件中，应注明所用高强度螺栓连接副的性能等级、规格、连接型式、预拉力与抗滑移系数等要求。
2.术语、符号2.1术语2.1.1 大六角高强度螺栓连接副 heavy-hex high strength bolt assembly由一个高强度大六角头螺栓，一个高强度大六角螺母和两个高强度平垫圈组成的结构连接紧固件。
2.1.2 扭剪型高强度螺栓连接副 twist-off-type high strength bolt assembly由一个扭剪型高强度螺栓，一个高强度六角螺母和一个高强度平垫圈组成的结构连接紧固件。
2.1.3 摩擦面 faying surface高强度螺栓连接件板层之间接触面。
2.1.4 预拉力（紧固轴力） pretension通过紧固高强度螺栓连接副而在螺栓杆轴方向产生的符合连接设计所要求的拉力。
2.1.5 摩擦型连接 slip critical joint通过对高强度螺栓连接副紧固所得到预拉力（紧固轴力），使连接板层贴紧并施加接触压力，利用由此产生于连接件板层之间接触面间的摩擦力来传递外力的高强度螺栓连接。
普通及高强螺栓承载力计算
M10 M12 M14 M16 M20 M24 M30
220 270 300 310 420 520 700
110 135 150 155 210 260 350
90 110 120 125 170 210 280
45 55 60 65 85 105 140
140 160 170 175 220 260 330
μ
0.45 0.35 0.3
M16
32.4 25.2 21.6 36 28.8 25.2 36 28.8 40.5 31.5 27 45 36 31.5 45 36
M20
50.625 39.375 33.75 56.25 45 39.375 56.25 45 62.775 48.825 41.85 69.75 55.8 48.825 69.75 55.8
螺栓 等级
ftb 170 210 400
N/mm2 N/mm2
C 级 4.6、4.8 A、B 5.6 级 8.8
fvb 承压板承压 fcb N/mm2 140 C 级 199 薄壁型钢 320 A、B级
Q235 305 290 405
钢号 Q345 Q420 385 425 370 510 560
当承压板厚t(mm)为
14.33 15.83 19.62 21.55 26.63 28.15 32.72 35.63 41.62 43.98 51.58 53.22 59.93 63.33 78.1 95.3 80.16 98.96
螺栓 ftb fvb 承压板 fcb 等级 N/mm2 N/mm2 钢号 N/mm2
8.8 400 10.9 500
16
64.8 50.4 43.2 72 57.6 50.4 72 57.6 81 63 54 90 72 63 90 72
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。
【2019年整理】2-3螺栓连接
N nv
b v
d 2
4
f
b v
d
式中： nv ——受剪面数目，单剪=1；双剪=2。 d ——螺栓杆公称直径；
fvb ——螺栓的抗剪强度设计值。
t2
t1
N/2 N
t2
ห้องสมุดไป่ตู้
N
N
t3 t1
N/2
单剪：nv 1
双剪：nv 2
（2）螺杆受剪的同时，孔壁与螺杆柱面发生挤压， 挤压应力分布在半圆柱面上。当螺杆较粗，板件相对较 薄，薄板的孔壁可能发生挤压破坏。承压计算时，假定 挤压力沿栓杆直径平面（实际上是相应于栓杆直径平面 的孔壁部分）均匀分布，则单栓承压设计承载力：
二、普通螺栓连接的受力性能和计算
1、受剪螺栓连接——外力与栓杆垂直 以螺栓抗剪形式使连接件紧密连接。 2、受拉螺栓连接——外力于栓干平行 通过螺栓抗拉保持连接。
N
3、同时受拉剪螺栓连接
N a) N
b)
c)
N
N
螺栓受剪
上两排螺栓受拉
一、受剪的普通螺栓连接 1、五种破坏形式
a) B b)
A
B A
c)
由几何关系，有
Nn N1 N 2 N3 y1 y2 y3 yn
y3
N1M M N2 N 3M
1
o
M
N1 2 N 2 2 N 3 2 Nn 2 M /m y1 y2 y3 yn y1 y2 y3 yn
得
N1 m
N1 y1
式中， N1——由弯矩M产生的1号螺栓上 的轴心拉力； y1——1号螺栓到旋转中心O的距离； yi——第i号螺栓到O点的距离； 2 ∑yi ——各排螺栓到O点距离的平方和。
土木工程本科题库与答案：钢结构设计
钢结构设计参考资料一、判断题（本大题共0分，共 40 小题，每小题 0 分）1. 对于单轴对称截面的压弯构件，其强度计算时截面可能在弯矩受压侧破坏，也可能在弯矩受拉侧破坏。
2. 应力集中会大大降低轴心受压构件的强度承载力。
3. 连续次梁承担的弯矩通过支座直接传给主梁。
4. 需要进行疲劳计算或直接承受动载的构件，垂直于作用力方向的横向对接焊缝受拉时可以按三级检验。
5. 工字形截面翼缘和腹板均可利用屈曲后强度。
6. 与腹板配置加劲肋已保证腹板局部稳定的梁相比，利用屈曲后强度的相同梁的抗弯承载力相对较大。
7. 框架柱在框架平面内的计算长度系数是根据横梁线刚度之和与柱子线刚度之和的比值查表确定的。
8. 压弯构件的受压翼缘板，其应力情况、局部失稳形式与梁受压翼缘基本相同。
9. 一般来说，焊接时最后冷却的部位通常受残余拉应力。
10. 结构的轻质性可用材料的质量密度与强度的比值a衡量，a越小，结构就相对越轻。
11. 提高钢材的强度可较大幅度提高轴心受压构件的稳定承载力。
12. 焊接结构的疲劳强度与应力幅有关，而与名义最大应力和应力比无关。
13. 位于地震区的建筑宜采用钢结构。
14. 梁柱刚接连接将同时传递梁端的弯矩和剪力。
15. 格构式构件设置横隔的目的是为了提高构件的稳定承载力。
16. 工字钢与H形钢承受横向荷载时具有较大的抗弯刚度，因此是受弯构件中最经济的截面形式，用于梁的H型钢宜采用宽翼缘型（HＫ型）。
17. 弯矩绕虚轴作用的格构式框架柱弯矩作用平面内的整体稳定计算公式中的，其中y0为由x轴（虚轴）到压力较大分肢轴线的距离。
18. 普通螺栓受拉时，撬力的大小与连接件的刚度有关，连接件的刚度越小撬力越大；同时撬力也与螺栓直径和螺栓所在位置等因素有关。
19. 单层工业厂房的框架可以简化为平面框架进行计算。
20. 钢框架结构中的梁柱连接一般采用刚接。
21. 大型实腹式柱的横隔和横向加劲肋的作用和形式完全相同。
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。