第四章钢结构连接(螺栓)刘福顺(1)详解
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钢结构的连接-螺栓连接36页PPT
钢结构的连接-螺栓连接
51、没有哪个社会可以制订一部永远来自适用的 宪法， 甚至一 条永远 适用的 法律。 ——杰 斐逊 52、法律源于人的自卫本能。——英 格索尔
53、人们通常会发现，法律就是这样 一种的 网，触 犯法律 的人， 小的可 以穿网 而过， 大的可 以破网 而出， 只有中 等的才 会坠入 网中。 ——申 斯通 54、法律就是法律它是一座雄伟的大 夏，庇 护着我 们大家 ；它的 每一块 砖石都 垒在另 一块砖 石上。 ——高 尔斯华 绥 55、今天的法律未必明天仍是法律。 ——罗·伯顿
16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃
END
51、没有哪个社会可以制订一部永远来自适用的 宪法， 甚至一 条永远 适用的 法律。 ——杰 斐逊 52、法律源于人的自卫本能。——英 格索尔
53、人们通常会发现，法律就是这样 一种的 网，触 犯法律 的人， 小的可 以穿网 而过， 大的可 以破网 而出， 只有中 等的才 会坠入 网中。 ——申 斯通 54、法律就是法律它是一座雄伟的大 夏，庇 护着我 们大家 ；它的 每一块 砖石都 垒在另 一块砖 石上。 ——高 尔斯华 绥 55、今天的法律未必明天仍是法律。 ——罗·伯顿
16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃
END
钢结构的连接-普通螺栓连接ppt课件
四、普通螺栓拉、剪结协作用
1、普通螺栓在拉力和剪力的共同 作用下，能够出现两种破坏形 式：螺杆受剪兼受拉破坏、孔 壁的承压破坏；
Ve V
M=Ve
2、计算方法
假定螺栓接受剪力和弯矩作用，其中剪力由螺栓
群均匀承当。
因此剪力作 用下螺栓受 力为：
NV
V n
规范规定：普通螺栓拉、剪结协作用为了防止螺 杆受剪兼受拉破坏，应满足：
得:M N y 1 1 m y 1 2 y 2 2 y n 2 N y 1 1 m i n 1y i 2
N 1 M n y 1
m y i 2 i 1
因此，设计时只需满足下式，即可：
N 1 N t b
(五〕普通螺栓群在偏心拉力作用下的计算
F
1
N1M
N1F
e
2 3
N2M
4
M
这
N
N
两
种
破
〔5〕栓杆弯曲破坏
坏
螺栓杆过长；栓杆长度不应大于5d
构
造
N/2
处
N
理
N/2
〔二〕抗剪螺栓的单栓承载力设计值
由破坏方式知抗剪螺栓的承载力取决
d
于螺栓杆受剪和孔壁承压两种情况，故
单栓抗剪承载力由以下两式决议:
抗剪承载力：
N v bnv d 42fvb
承压承载力：
N c b dtf c b
应进展板件的净截面验算。 A、螺栓采用并列陈列时: 主板的危险截面为1-1截面:
12
N
b1
t1t
N
b
N f
An,1
12
An,1 bn1d0t; f 钢材强度设 ;d0计 螺 值栓孔直径
钢结构螺栓连接.pdf
第三章钢结构螺栓连接第一节概述螺栓作为钢结构主要连接紧固件，通常用于钢结构中构件间的连接、固定、定位等，钢结构中使用的连接螺栓一般分普通螺栓和高强度螺栓两种。
选用普通螺栓作为连接的紧固件，或选用高强度螺栓但不施加紧固轴力，该连接即为普通螺栓连接，也即通常意义下的螺栓连接；选用高强度螺栓作为连接的紧固件，并通过对螺栓施加紧固轴力而起到连接作用的钢结构连接称高强度螺栓连接。
图!"#"$为两种螺栓连接工作机理的示意，其中图!"#"$（%）为摩擦型高强度螺栓连接的工作机理，通过对高强度螺栓施加紧固轴力，将被连接的连接钢板夹紧产生摩擦效应，当连接节头受外力作用时，外力靠连接板层接触面间的摩擦来传递，应力流通过接触面平滑传递，无应力集中现象。
普通螺栓连接在受外力后，节点连接板即产生滑动，外力通过螺栓杆受剪和连接板孔壁承压来传递，如图!"#"$（&）。
图!"#"$螺栓连接工作机理示意图!"#"’为典型螺栓连接拉伸曲线，从曲线上可以把螺栓连接工作过程分为四个阶段：阶段$为静摩擦抗滑移阶段，即为摩擦型高强度螺栓连接的工作阶段，对普通螺栓连接，阶段$不明显，可忽略不计，连接接头直接进入阶段’；阶段’为荷载克服摩擦阻力，接头产生滑移，螺栓杆与连接板孔壁接触进入承压状态，此阶段为摩擦型高强度螺栓连接的极限破坏状态；阶段#为螺栓和连接板处于弹性变形阶段，荷载—变形曲线呈现线性关系；阶段!为螺栓和连接板处于弹塑性变形阶段，最后螺栓剪断或连接板破坏（拉脱、承压和净截面拉断），整个连接接头破坏，曲线的终点即为普通螺栓连接的极限破坏状态；若采用高强度螺栓，则为承压型高强度螺栓连接的极限破坏状态。
图!"#"$螺栓连接的典型拉伸曲线对于高强度螺栓连接，阶段#和阶段!中连接板面间的摩擦效应仍然存在，该两阶段通称摩擦—承压型高强度螺栓连接，连接的设计计算应采用变形准则方法进行，即给定一个连接接头变形量（!），可以通过连接拉伸曲线（%&’（!））得到相应接头承载力，对于允许连接接头有一定变形的结构，可以采用摩擦—承压型高强度螺栓连接，其优点是比摩擦型连接提高了连接的承载力，避免了接头发生极限破坏（承压型连接）。
钢结构连接(螺栓连接)课程课件
N/2
单个抗剪螺栓的承载力设计值
由破坏形式知抗剪螺栓的承载力取决于
d
螺栓杆受剪和孔壁承压两种情况，故
单个螺栓抗剪承载力由以下两式决定:
抗剪承载力：
承压承载力：
单个螺栓抗剪承载力：
nv—剪切面数目； d—螺栓杆直径； fvb、fcb—螺栓抗剪和承压强度设计值； ∑t—连接接头一侧承压构件总厚度的较小值。
3.5 普通螺栓连接的构造和计算
3.5.1 普通螺栓的排列和构造要求
1.形式和规格
分类
钢材
强度
孔径d0与 栓径d
等级 之差(mm)
加工
C级 普通
粗糙
粗制 螺栓
碳素钢 Q235
4.6 4.8
1.0 ~ 1.5 尺寸不准 成本低
受力 特点
抗剪差 抗拉好
安装
应用
方便
承拉 应用多 临时固定
A级 优质 B级 碳素钢 5.6 精制 45号钢 8.8 螺栓 35号钢
N/2 N/2 l1
平均值 螺栓的内力分布
所以，连接所需螺栓数为：
当l1>15d0(d0为孔径)时，连接进入弹塑性工作状态 后，即使内力重新分布,各个螺栓内力也难以均匀，端 部螺栓首先破坏,然后依次破坏。由试验可得连接的抗 剪强度折减系数β与l1/d0的关系曲线。
当15d 0 l1 60d 0时： β = 1.1 - l1
= N
An
=
1250103 58.32 102
214.3
N/mm2＜
f
= 215N/mm2
符合要求。
普通螺栓的抗拉连接 （一）普通螺栓抗拉连接的工作性能
N
破坏形式
N/2
1）螺栓杆被剪坏 螺栓杆较细而板件较厚时
第4章钢结构连接
Sw--焊缝截面面积 矩；
Iw--焊缝截面惯性矩。
(2)剪应 :m力 a xV Iwtw S2 3lV wtfV w
2、工字形截面梁对接连接计算
M V
1 焊缝截面
σ1
σmax
τmax
τ τ1
(1)正应 :力 max W M wftw
(2)剪应:力 maxVIwtSwfVw
(3)折算: 应 1 23力 1 21.1ftw
缺点：施工条件受限制等。
优点： 焊接速 度快， 焊接质生的热量来熔化金 属，再通过压力使其焊合。 薄壁型钢的焊接常采用电 阻焊。电阻焊适用于板叠 厚度不超过12mm的焊接。
（五）气焊
是利用乙炔在氧气中燃烧
而形成的火焰来熔化焊条，
形成焊缝。气焊用于薄钢
见P42例4-2
1.1—考虑最大折算应力只在局部出现的强度增大系数。
§4.4 角焊缝的构造与计算
一、角焊缝的形式
1、按截面形式：普通型、平坦型、凹面型三种。
（1）普通型角焊缝：由于表面不需特殊处理，成形简单， 因而在钢结构连接中经常选用；但其应力线弯折，应力集中严 重，不适合承受动力荷的结构中。
（2）平坦型、凹面型：受力平缓，对承受动力荷载的结构 正面角焊缝处理成平坦形，侧面角焊缝处理成凹面型角焊缝。
按 h e= 0 .7 h f α hf
hf
hf
按
he= hf
cos
α 2
α hf
按
he= hf
cos
α 2
α hf
hf
(a)
(b )
斜角角焊缝 a） 锐 角 角 焊 缝 ； b） 钝 角 角 焊 缝
对于α>135o 或α<60o斜角
钢结构钢结构的连接螺栓
3.7 普通螺栓连接的构造和强度计算
普通螺栓连接按其受力方式分类：
抗剪螺栓 抗拉螺栓 同时抗剪抗拉螺栓
3.7.1普通螺栓的抗剪连接
3.7.1.1抗剪连接工作性能
抗剪螺栓连接的受力性能：静摩擦力阶段、相对滑移阶段、螺杆与 孔壁挤压传力的弹塑性阶段、破坏阶段。
01/07/2020
3.7 普通螺栓连接的构造和强度计算
构造要求：栓距和线距不宜过大 施工要求：有一定的施工空间
01/07/2020
3.6螺栓的构造
3.6.2 螺栓的排列
螺栓排列和最小距离：
01/07/2020
3.6螺栓的构造
3.6.2 螺栓的排列
螺栓排列最大距离：
对于角钢、工字钢和 槽钢的螺栓排列见附 录四（型钢的螺栓准 线表）
01/07/2020
单个螺栓的承压承载力设计值为：
Ncb d
t
f
b c
20 10 305
61000N
61.0 kN
则单个螺栓的抗剪承载力设计值取两者的较小值：
N
b m
in
N
b v
43.96 kN
2.内力计算 将F平移至螺栓群的中心线，则螺栓群承受轴心剪力
V=F和扭矩T作用。
T Fe 100 0.4 40kN m
3.7.1普通螺栓的抗剪连接 3.7.1.2 螺栓群的计算
2）.扭矩作用下螺栓群的抗剪计算
基本假定： ① 被连接构件是绝对刚性的，
而螺栓则是弹性的； ② 各螺栓绕螺栓群形心o旋转，
其受力大小与其至螺栓群形心o 的距离r成正比，力的方向与其 至螺栓群形心的连线相垂直。
01/073.6.2 螺栓的排列
排列原则：简单 统一 整齐 紧凑 排列方式： 并列（简单整齐，连接板尺寸小， 构件截面削弱较大） 错列（可减小螺栓孔对截面削弱，但排列较复杂，且连接
钢结构螺栓连接PPT课件
未来发展方向
基于当前的技术现状和市场趋势，提出了钢结构螺栓连接未来可能的 发展方向和挑战。
展望
新材料与新工艺的应用
探讨了新型材料如高强度轻质 材料、耐腐蚀材料在螺栓连接 中的潜在应用，以及激光焊接 、摩擦焊接等新工艺与螺栓连 接的结合使用。
智能化与自动化技术的应 用
分析了人工智能、机器学习等 技术在螺栓连接质量检测、施 工监控等方面的应用前景，以 及自动化设备在提高螺栓连接 效率和质量方面的作用。
钢结构螺栓连接ppt课件
• 引言 • 钢结构螺栓连接的基本知识 • 钢结构螺栓连接的设计与计算 • 钢结构螺栓连接的施工工艺 • 钢结构螺栓连接的实例分析 • 总结与展望
01
引言
主题简介
钢结构螺栓连接
01
介绍钢结构螺栓连接的基本概念、应用场景和重要性。
螺栓连接分类
02
根据不同的分类标准，如连接方式、材料等，对螺栓连接进行
分类。
螺栓连接与焊接、铆接的比较
03
比较钢结构螺栓连接、焊接和铆接的优缺点，说明螺栓连接在
钢结构中的适用性。
目的和意义
提高钢结构可靠性
通过螺栓连接，可以提高钢结构的可 靠性和稳定性，减少因焊接、铆接等 连接方式带来的潜在问题。
降低维护成本
促进钢结构行业的发展
随着钢结构在建筑、桥梁、船舶等领 域的应用越来越广泛，提高螺栓连接 的技术水平，有利于推动钢结构行业 的发展。
螺栓连接的强度计算应根据受力分析结果和螺栓材料的 机械性能进行。
强度计算应考虑各种可能的载荷和应力组合，以及各种 可能的工况和环境条件。
强度计算应采用合适的计算公式和方法，如安全系数法 和极限状态法等。
强度计算应考虑螺栓连接的疲劳性能和耐久性要求，以 确保螺栓连接在使用寿命内的安全性。
基于当前的技术现状和市场趋势，提出了钢结构螺栓连接未来可能的 发展方向和挑战。
展望
新材料与新工艺的应用
探讨了新型材料如高强度轻质 材料、耐腐蚀材料在螺栓连接 中的潜在应用，以及激光焊接 、摩擦焊接等新工艺与螺栓连 接的结合使用。
智能化与自动化技术的应 用
分析了人工智能、机器学习等 技术在螺栓连接质量检测、施 工监控等方面的应用前景，以 及自动化设备在提高螺栓连接 效率和质量方面的作用。
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• 引言 • 钢结构螺栓连接的基本知识 • 钢结构螺栓连接的设计与计算 • 钢结构螺栓连接的施工工艺 • 钢结构螺栓连接的实例分析 • 总结与展望
01
引言
主题简介
钢结构螺栓连接
01
介绍钢结构螺栓连接的基本概念、应用场景和重要性。
螺栓连接分类
02
根据不同的分类标准，如连接方式、材料等，对螺栓连接进行
分类。
螺栓连接与焊接、铆接的比较
03
比较钢结构螺栓连接、焊接和铆接的优缺点，说明螺栓连接在
钢结构中的适用性。
目的和意义
提高钢结构可靠性
通过螺栓连接，可以提高钢结构的可 靠性和稳定性，减少因焊接、铆接等 连接方式带来的潜在问题。
降低维护成本
促进钢结构行业的发展
随着钢结构在建筑、桥梁、船舶等领 域的应用越来越广泛，提高螺栓连接 的技术水平，有利于推动钢结构行业 的发展。
螺栓连接的强度计算应根据受力分析结果和螺栓材料的 机械性能进行。
强度计算应考虑各种可能的载荷和应力组合，以及各种 可能的工况和环境条件。
强度计算应采用合适的计算公式和方法，如安全系数法 和极限状态法等。
强度计算应考虑螺栓连接的疲劳性能和耐久性要求，以 确保螺栓连接在使用寿命内的安全性。
水工钢结构-3.钢结构的连接(螺栓)PPT课件
电动扳手-初拧、复拧、终拧
扭矩扳手-检查
试验证明，摩擦面涂红丹防锈漆后，抗滑移系数小于0.15，故 摩擦面应严禁涂红丹。另外，连接在潮湿或淋雨条件下拼装，也会 降低值，故应采取有效措施保证连接处表面的干燥。
摩擦型高强螺栓
单个螺栓抗剪承载力
单个螺栓抗拉承载力
N
b v
n f P R
0.9n f
A级 d≤24mm， B级 d>24mm。 粗制螺栓（C级）：加工精度低，栓径与孔径之差为1~1.5mm，II类 孔。其抗剪性能较差，但成本较低。材料性能等级为4.6S、4.8S。 注：4.6级（4.6S), 4表示螺栓抗拉强度为400MPa，.6表示屈服强度与 抗拉强度之比。
高强螺栓—中碳钢或合金钢经热处理（淬火并回火），
1
N1
M
2 34
M N2
y1
N3 y2 中
N4
和
轴
由力学知识可得：
N1 N2 N3 Nn
y1 y2 y3
yn
M N1 y1 N2 y2 Nn yn
因此，设计时只要满足下式即可：
N1
M
n
y1
N
b t
yi2
i 1
受压区
（3）高强度螺栓群偏心受拉
N
e
123
N1
N2
y1
4
N M=N·e
边距 轧制边 s 1.2d0 ；切割边 s 1.5d0 （考虑切割尺寸误差） 确定原则—保证净截面抗拉强度大于或等于毛截面的屈服强度。
1.5d0
3d0
边距
1.5d0
边距
线距
3d0
1.5d0
(1.2d0)
1.5d0
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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： P＝0.9×0.9×0.9×fu×Ae／1.2
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。
二、螺栓的工作性能及承载力
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nf。则一个摩 擦型连接高强度螺拴的受剪承载力标准值＝nfuP ；除以抗力分项系数1.111， 得一个摩擦型连接高强度螺拴的受剪承载力设计值：
得一个剪力螺栓的抗压承载力设计值为：
N
b c
d t
f
b c
式中 t —— 在同一受力方向的承压构件的较小总厚度；
f
b c
—— 螺栓的承压强度设计值，取决于构件材料。
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：
第四章 钢结构连接-螺栓
本章内容：
4.1 螺栓连接的构造要求 4.2 螺栓的工作性能及承载力 4.3 螺栓连接的设计、验算
一、螺栓连接的构造要求 螺栓连接形式
一、螺栓连接的构造要求
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。
N
b v
0.9nf
μP
二、螺栓的工作性能及承载力
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
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：
N
b t
f
b t
Ae
f
b t
π
de2
4
式中 de——螺栓在螺纹处的有效直径。
N
b v
nv
fvbπd 2
4
式中： nv ——受剪面数目，单剪＝1；双剪＝2。
d ——螺栓杆公称直径；
f
b v
——螺栓的抗剪强度设计值。
二、螺栓的工作性能及承载力
板端冲剪破坏
假定承压面为半圆柱面的投影面，即螺栓的直径面d×t，且压应 力均匀分布。
d
螺栓孔压坏
压应力简化分布
二、螺栓的工作性能及承载力
三、螺栓连接的设计、验算
基本步骤
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； 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。
三、螺栓连接的设计、验算
I类孔：制作费工，成本高；螺杆直径比螺栓孔直径小0.3－0.5mm。 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1.0－ 1.5mm。 高强螺栓的孔为II类孔，采用钻成孔，不能用冲成孔；
一、螺栓连接的构造要求
螺栓孔的排列
思考：抗剪螺栓连接破坏形式
原则：螺栓的排列形式应简单、整齐、紧凑。
二、螺栓的工作性能及承载力
螺栓的受力形式
Байду номын сангаас①螺栓只受剪力作用； ②螺栓只受拉力作用； ③螺栓受剪力、拉力共同作用。
拉
思考：螺栓设计？ ①单个螺栓承载力； ②螺栓群的整体受力；
剪
剪拉
二、螺栓的工作性能及承载力
螺栓的破坏形式
板端冲剪破坏
➢ 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； ➢一种是由于钢板太厚，螺杆直径太小，发生螺杆弯曲破坏。
二、螺栓的工作性能及承载力
受剪螺栓 (1)受剪螺栓的工作性能
τ
4 高强度螺栓
3
12 3
4 C级螺栓
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。
12
0
δ
二、螺栓的工作性能及承载力
（2）普通螺栓和承压型连接高强度螺栓的抗剪承载力
单剪
双剪
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：
min[
N
b v
,
N
b c
]
二、螺栓的工作性能及承载力
（3）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。
N
b t
＝0.8P
二、螺栓的工作性能及承载力
受拉+受剪
a）承压型连接高强度螺栓
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：
Nv
Nvb 2
Nt
N
b t
2
1
二、螺栓的工作性能及承载力
受拉+受剪 b）摩擦型连接高强度螺栓
1.0
0
1.0
f
b t
——螺栓的抗拉强度设计值。
二、螺栓的工作性能及承载力
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， 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 端部产生撬力Q。因此，螺栓实际所受拉力＝N+Q，由于确定Q值比较复杂，
在并计采算取中构不造计措施Q力加，强而角是钢采的用刚降度低。螺栓强度设计值的方法解决，即；ftb 0.8 f
端距 线距 线距 端距
端距
端距
边距
边距线距 线距 边距
边距
线距
并列排列
错列排列
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。
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。
螺栓群均匀受剪
螺栓群
平均值
双盖板螺栓连接
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l1≤15d0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。
角钢变形
焊加劲肋
二、螺栓的工作性能及承载力
2）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。经分析，当构件刚好被拉开时
Pf＝1.1P 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：
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。
二、螺栓的工作性能及承载力
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nf。则一个摩 擦型连接高强度螺拴的受剪承载力标准值＝nfuP ；除以抗力分项系数1.111， 得一个摩擦型连接高强度螺拴的受剪承载力设计值：
得一个剪力螺栓的抗压承载力设计值为：
N
b c
d t
f
b c
式中 t —— 在同一受力方向的承压构件的较小总厚度；
f
b c
—— 螺栓的承压强度设计值，取决于构件材料。
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：
第四章 钢结构连接-螺栓
本章内容：
4.1 螺栓连接的构造要求 4.2 螺栓的工作性能及承载力 4.3 螺栓连接的设计、验算
一、螺栓连接的构造要求 螺栓连接形式
一、螺栓连接的构造要求
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。
N
b v
0.9nf
μP
二、螺栓的工作性能及承载力
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
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：
N
b t
f
b t
Ae
f
b t
π
de2
4
式中 de——螺栓在螺纹处的有效直径。
N
b v
nv
fvbπd 2
4
式中： nv ——受剪面数目，单剪＝1；双剪＝2。
d ——螺栓杆公称直径；
f
b v
——螺栓的抗剪强度设计值。
二、螺栓的工作性能及承载力
板端冲剪破坏
假定承压面为半圆柱面的投影面，即螺栓的直径面d×t，且压应 力均匀分布。
d
螺栓孔压坏
压应力简化分布
二、螺栓的工作性能及承载力
三、螺栓连接的设计、验算
基本步骤
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； 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。
三、螺栓连接的设计、验算
I类孔：制作费工，成本高；螺杆直径比螺栓孔直径小0.3－0.5mm。 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1.0－ 1.5mm。 高强螺栓的孔为II类孔，采用钻成孔，不能用冲成孔；
一、螺栓连接的构造要求
螺栓孔的排列
思考：抗剪螺栓连接破坏形式
原则：螺栓的排列形式应简单、整齐、紧凑。
二、螺栓的工作性能及承载力
螺栓的受力形式
Байду номын сангаас①螺栓只受剪力作用； ②螺栓只受拉力作用； ③螺栓受剪力、拉力共同作用。
拉
思考：螺栓设计？ ①单个螺栓承载力； ②螺栓群的整体受力；
剪
剪拉
二、螺栓的工作性能及承载力
螺栓的破坏形式
板端冲剪破坏
➢ 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； ➢一种是由于钢板太厚，螺杆直径太小，发生螺杆弯曲破坏。
二、螺栓的工作性能及承载力
受剪螺栓 (1)受剪螺栓的工作性能
τ
4 高强度螺栓
3
12 3
4 C级螺栓
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。
12
0
δ
二、螺栓的工作性能及承载力
（2）普通螺栓和承压型连接高强度螺栓的抗剪承载力
单剪
双剪
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：
min[
N
b v
,
N
b c
]
二、螺栓的工作性能及承载力
（3）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。
N
b t
＝0.8P
二、螺栓的工作性能及承载力
受拉+受剪
a）承压型连接高强度螺栓
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：
Nv
Nvb 2
Nt
N
b t
2
1
二、螺栓的工作性能及承载力
受拉+受剪 b）摩擦型连接高强度螺栓
1.0
0
1.0
f
b t
——螺栓的抗拉强度设计值。
二、螺栓的工作性能及承载力
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， 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 端部产生撬力Q。因此，螺栓实际所受拉力＝N+Q，由于确定Q值比较复杂，
在并计采算取中构不造计措施Q力加，强而角是钢采的用刚降度低。螺栓强度设计值的方法解决，即；ftb 0.8 f
端距 线距 线距 端距
端距
端距
边距
边距线距 线距 边距
边距
线距
并列排列
错列排列
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。
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。
螺栓群均匀受剪
螺栓群
平均值
双盖板螺栓连接
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l1≤15d0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。
角钢变形
焊加劲肋
二、螺栓的工作性能及承载力
2）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。经分析，当构件刚好被拉开时
Pf＝1.1P 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：