螺栓连接的强度设计值折减系数
螺栓连接结构与计算
七.高强度螺栓连接计算
高强螺栓由45号、40B和20MnTiB钢加工而成，并经 过热处理
45号－8.8级； 40B和20MnTiB－10.9级 （a）大六角头螺栓 （b）扭剪型螺栓
37
1.高强度螺栓的工作性能及单栓承载力
按受力特征的不同高强度螺栓分为两类： 摩擦型高强度螺栓—通过板件间摩擦力传递内力， 破坏准则为克服摩擦力； 承压型高强度螺栓—受力特征与普通螺栓类似。 (1)高强度螺栓预拉力的建立方法 通过拧紧螺帽的方法，螺帽的紧固方法：
受压区
☻M作用下螺栓连接按弹性设计，其假定为： （1）连接板件绝对刚性，螺栓为弹性； （2）螺栓群的中和轴位于最下排螺栓的形心处，各 螺栓所受拉力与其至中和轴的距离呈正比。
30
显然‘1’号螺栓在M作用下所受拉力最大
1 2 3 4
M
刨平顶紧 承托(板)
M
N1 N2 y1 N3 y y3 2 N4 中和轴
（1）普通螺栓在拉力和剪力的共 同作用下，可能出现两种破坏形 式：螺杆受剪兼受拉破坏、孔 壁的承压破坏； （2）由试验可知，兼受剪力和拉 力的螺杆，其承载力无量纲关系 曲线近似为一“四分之一圆”。 （3）计算时，假定剪力由螺栓群均 匀承担，拉力由受力情况确定。 因此：
1
e V V
M=Ve
0
1
34
规范规定：普通螺栓拉、剪联合作用为了防止
最小容许距离
垂直内力方向
中 间 排 顺内 力方 向 构件受拉力
16do 或 24t
12do 或 18t 3do
构件受压力 沿对角线方向
16do 或 24t _
中 心 至 构 件 边 缘 间 距
顺内力方向 垂直 内力 方向 剪切边或手工气割边 轧制边、自动气 割边或锯割边 高强度螺栓 其他螺栓或铆钉 4do 或 8t
钢结构设计计算公式及计算用表
钢结构设计计算公式及计算用表为保证承重结构的承载能力和防止在一定条件下出现脆性破坏，应根据结构的重要性、荷载特征、结构形式、应力状态、连接方法、钢材厚度和工作环境等因素综合考虑，选用合适的钢材牌号和材性。
承重结构的钢材宜采用Q235钢、Q345钢、Q390钢和Q420钢，其质量应分别符合现行国家标准《碳素结构钢》GB/T700和《低合金高强度结构钢》GB/T 1591的规定。
当采用其他牌号的钢材时，尚应符合相应有关标准的规定和要求。
对Q235钢宜选用镇静钢或半镇静钢。
承重结构的钢材应具有抗拉强度、伸长率、屈服强度和硫、磷含量的合格保证，对焊接结构尚应具有碳含量的合格保证。
焊接承重结构以及重要的非焊接承重结构的钢材还应具有冷弯试验的合格保证。
对于需要验算疲劳的焊接结构的钢材，应具有常温冲击韧性的合格保证。
当结构工作温度等于或低于0℃但高于-20℃时，Q235钢和Q345钢应具有0℃C冲击韧性的合格保证；对Q390钢和Q420钢应具有-20℃冲击韧性的合格保证。
当结构工作温度等于或低于-20℃时，对Q235钢和Q345钢应具有-20℃冲击韧性的合格保证；对Q390钢和Q420钢应具有-40℃冲击韧性的合格保证。
对于需要验算疲劳的非焊接结构的钢材亦应具有常温冲击韧性的合格保证，当结构工作温度等于或低于-20℃时，对Q235钢和Q345钢应具有0℃冲击韧性的合格保证；对Q390钢和Q420钢应具有-20℃冲击韧性的合格保证。
当焊接承重结构为防止钢材的层状撕裂而采用Z向钢时，其材质应符合现行国家标准《厚度方向性能钢板》GB/T 5313的规定。
钢材的强度设计值（材料强度的标准值除以抗力分项系数），应根据钢材厚度或直径按表1采用。
钢铸件的强度设计值应按表2采用。
连接的强度设计值应按表3~5采用。
注：表中厚度系指计算点的钢材厚度，对轴心受力构件系指截面中较厚板件的厚度。
2钢铸件的强度设计值（N/mm2）表2注：（1）自动焊和半自动焊所采用的焊丝和焊剂，应保证其熔敷金属的力学性能不低于现行国家标准《碳素钢埋弧焊用焊剂》GB/T 5293和《低合金钢埋弧焊用焊剂》GB/T 12470中相关的规定；（2）焊缝质量等级应符合现行国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》GB 50205的规定。
普通螺栓连接
第17页/共21页
4、弯矩和拉力共同作用的普通螺栓群计算螺栓群承受轴心拉力N和弯矩M＝Ne的共同作用。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：所有螺栓均承受拉力作用，轴心力由各螺栓均匀承受；弯矩则引起以螺栓群形心O处水平轴为中和轴的三角形应力分布，使上部螺栓受拉，下部螺栓受压；叠加后全部螺栓均为受拉。可得最大和最小受力螺栓的拉力，各y均自O点算起：
孔壁承压的计算式为
第20页/共21页
第4页/共21页
螺栓抗剪连接达到极限承载力时，可能的破坏形式：①栓杆直径较小时，栓杆可能先被剪断；②栓杆直径较大、板件较薄时，板件可能先被挤坏，栓杆和板件的挤压是相对的，也把这种破坏叫做螺栓承压破坏；③板件截面可能因螺栓孔消弱截面太多而被拉断；④端距太小，端距范围内的板件有可能被栓杆冲剪破坏。
第③种破坏形式属于构件的强度计算；第④种破坏形式由螺栓端距≥2d0来保证。因此，抗剪螺栓连接的计算只考虑第①、②种破破形式。
第15页/共21页
2、 轴心拉力作用的普通螺栓群计算螺栓群在轴心力作用下的抗拉连接，通常假定每个螺栓平均受力，则连接所需螺栓数为：
第16页/共21页
3.弯矩作用的普通螺栓群计算剪力V通过承托板传递。离中和轴越远螺栓受拉力越大，压应力由弯矩指向一侧的部分端板承受，设中和轴至端板受压边缘的距离为c。受拉螺栓截面是孤立的几个螺栓点；端板受压区则是宽度较大的实体矩形截面。计算形心位置作为中和轴时，所求得的端板受压区高度c总是很小，中和轴通常在弯矩指向一侧最外排螺栓附近的某个位置。实际计算时可近似地取中和轴位于最下排螺栓O处，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成正比。偏安全忽略力臂很小的端板受压区部分的力矩
钢结构承载计算用表
钢结构承载计算用表为保证承重结构的承载能力和防止在一定条件下出现脆性破坏，应根据结构的重要性、荷载特征、结构形式、应力状态、连接方法、钢材厚度和工作环境等因素综合考虑，选用合适的钢材牌号和材性。
承重结构的钢材宜采用Q235钢、Q345钢、Q390钢和Q420钢，其质量应分别符合现行国家标准《碳素结构钢》GB/T 700和《低合金高强度结构钢》GB/T 1591的规定。
当采用其他牌号的钢材时，尚应符合相应有关标准的规定和要求。
对Q235钢宜选用镇静钢或半镇静钢。
承重结构的钢材应具有抗拉强度、伸长率、屈服强度和硫、磷含量的合格保证，对焊接结构尚应具有碳含量的合格保证。
焊接承重结构以及重要的非焊接承重结构的钢材还应具有冷弯试验的合格保证。
对于需要验算疲劳的焊接结构的钢材，应具有常温冲击韧性的合格保证。
当结构工作温度等于或低于0℃但高于-20℃时，Q235钢和Q345钢应具有0℃C冲击韧性的合格保证；对Q390钢和Q420钢应具有-20℃冲击韧性的合格保证。
当结构工作温度等于或低于-20℃时，对Q235钢和Q345钢应具有-20℃冲击韧性的合格保证；对Q390钢和Q420钢应具有-40℃冲击韧性的合格保证。
对于需要验算疲劳的非焊接结构的钢材亦应具有常温冲击韧性的合格保证，当结构工作温度等于或低于-20℃时，对Q235钢和Q345钢应具有0℃冲击韧性的合格保证；对Q390钢和Q420钢应具有-20℃冲击韧性的合格保证。
当焊接承重结构为防止钢材的层状撕裂而采用Z向钢时，其材质应符合现行国家标准《厚度方向性能钢板》GB/T 5313的规定。
钢材的强度设计值（材料强度的标准值除以抗力分项系数），应根据钢材厚度或直径按表2-77采用。
钢铸件的强度设计值应按表2-78采用。
连接的强度设计值应按表2-79至表2-81采用。
钢材的强度设计值（N/mm2）表2-77注：表中厚度系指计算点的钢材厚度，对轴心受力构件系指截面中较厚板件的厚度。
承压高强螺栓的连接计算
承压型高强螺栓的连接计算
（1） 受剪连接
抗剪：
b v 2v b v )4/(p n f d N ⋅⋅=≤P µv 0.9n 1.3×
抗压：
b c min b c f t d N ⋅Σ⋅=；},{min b c b v b vmin N N N β=
要求：
vmax N ≤b vmin N
其中：
v n ——剪切面数；
d ——螺栓直径；当剪切面在螺纹处时，取螺栓的有效直径； b v f ——螺栓抗剪设计强度；
min t Σ——被连接板中受力一侧的总厚度的较小值； b c f ——螺栓承压设计强度 螺栓的有效直径：t d d e 32413−
=，其中t 是螺距； （2） 螺栓杆轴方向受拉的连接
t N ≤0.8P
（3） 同时承受剪力和杆轴方向拉力的连接
2b t t 2b v v )()(N N N N +≤1 且 v N ≤ 1.2/b c N
其中：t v ,N N ——每个承压型高强螺栓所受剪力和拉力；
b c b t b v ,,N N N ——螺栓的抗剪、抗拉和承压承载力设计值。
（4） 强度折减系数
当受力一边螺栓分布长度0115d l >时，会出现较严重的传力不均匀现 象，故采用强度折减系数对螺栓的承载能力进行折减
011501.1d l −=β 当0160d l >时， 取0.7=β。
这样，设计计算时，对受力最大的
螺栓检验max N ≤{}b c b v ,min N N ⋅β。
钢结构承载计算用表
钢结构承载计算用表为保证承重结构的承载能力和防止在一定条件下出现脆性破坏，应根据结构的重要性、荷载特征、结构形式、应力状态、连接方法、钢材厚度和工作环境等因素综合考虑，选用合适的钢材牌号和材性。
承重结构的钢材宜采用Q235钢、Q345钢、Q390钢和Q420钢，其质量应分别符合现行国家标准《碳素结构钢》GB/T 700和《低合金高强度结构钢》GB/T 1591的规定。
当采用其他牌号的钢材时，尚应符合相应有关标准的规定和要求。
对Q235钢宜选用镇静钢或半镇静钢。
承重结构的钢材应具有抗拉强度、伸长率、屈服强度和硫、磷含量的合格保证，对焊接结构尚应具有碳含量的合格保证。
焊接承重结构以及重要的非焊接承重结构的钢材还应具有冷弯试验的合格保证。
对于需要验算疲劳的焊接结构的钢材，应具有常温冲击韧性的合格保证。
当结构工作温度等于或低于0℃但高于-20℃时，Q235钢和Q345钢应具有0℃C冲击韧性的合格保证；对Q390钢和Q420钢应具有-20℃冲击韧性的合格保证。
当结构工作温度等于或低于-20℃时，对Q235钢和Q345钢应具有-20℃冲击韧性的合格保证；对Q390钢和Q420钢应具有-40℃冲击韧性的合格保证。
对于需要验算疲劳的非焊接结构的钢材亦应具有常温冲击韧性的合格保证，当结构工作温度等于或低于-20℃时，对Q235钢和Q345钢应具有0℃冲击韧性的合格保证；对Q390钢和Q420钢应具有-20℃冲击韧性的合格保证。
当焊接承重结构为防止钢材的层状撕裂而采用Z向钢时，其材质应符合现行国家标准《厚度方向性能钢板》GB/T 5313的规定。
钢材的强度设计值（材料强度的标准值除以抗力分项系数），应根据钢材厚度或直径按表2-77采用。
钢铸件的强度设计值应按表2-78采用。
连接的强度设计值应按表2-79至表2-81采用。
钢材的强度设计值（N/mm2）表2-77注：表中厚度系指计算点的钢材厚度，对轴心受力构件系指截面中较厚板件的厚度。
(整理)钢结构附录
附录附录1 钢材和连接强度设计值附表1-1 钢材的强度设计值（N/mm2）注：表中厚度系指计算点的钢材厚度，对轴心受拉和轴心受压构件系指截面中较厚件的厚度。
附表1-2 焊缝的强度设计值（N/mm2）钢焊丝和焊剂》GB/T 5293和《低合金钢弧焊用焊剂》GB/T 12470 中相关的规定。
2、焊缝质量等级应符合现行国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》GB 50205的规定。
其中厚度小于8mm 钢材的对接焊缝，不应采用超声波探伤确定焊缝质量等级。
3、对接焊缝在受压区的抗弯强度设计值取w c f 。
在受拉区的抗弯强度设计值取w t f 。
4、表中厚度系指计算点的钢材厚度，对轴心受拉和轴心受压构件系指截面中较厚板件的厚度。
附表1-3 螺栓连接的强度设计值（N/mm 2）注：1、A 级螺栓用于d ≤24mm 和l ≤10d 或l ≤150mm （按较小值）的螺栓；B 级螺栓用于d >24mm 或l >10d 或l >150mm （按较小值）螺栓。
d 为公称直径，l 为螺杆公称长度。
2、A 、B 级螺栓孔的精度和孔壁表面粗糙度，C 级螺栓孔的允许偏差和孔壁表面粗糙度，均应符合现行国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205的要求。
附表1-4 铆钉连接的强度设计值（N/mm 2）1）在装配好的构件下按设计孔径钻成的孔；2）在单个零件和构件上按设计孔径分别用钻模钻成的孔；3）在单个零件上先钻成或冲成较小的孔径，然后在装配好的构件上再扩钻到设计孔径的孔。
2、在单个零件上一次冲成或不用钻模钻成设计孔径的孔属于Ⅱ类孔。
附表1-5 结构构件或连接设计强度的折减系数时，取λ=20。
2、当几种情况同时存在时，其折减系数应连乘。
附录2 受弯构件的挠度容许值附录2 受弯构件的挠度容许值附表2 受弯构件挠度容许值注：1、l 为受弯构件的跨度（对悬臂梁和伸臂梁为悬伸长度的2倍）。
2、[v T ]为永久和可变荷载标准值产生的挠度（如有起拱应减去拱度）的容许值；[v Q ]为可变载标准值产生的挠度的容许值。
钢结构设计技术指标汇总表
钢材强度设计值（N/mm2）表 2-3钢材抗拉、抗压和抗弯抗 剪端面承压（刨平顶紧）牌号厚度或直径(mm)f f v f ceQ235钢≤16215（205）125(120)325＞16~40205120＞40~60200115(310)＞60~100190110Q345钢≤16310（300）180(175)400＞16~35295170＞35~50265155(400)＞50~100250145Q390钢≤16350205415＞16~35335190＞35~50315180＞50~100295170Q420钢≤16380220440＞16~35360210＞35~50340195＞50~100325185注：1、表中厚度系指计算点的钢材厚度，对轴心受力构件系指截面中较厚板材的厚度；2、括号中数值适用于薄壁钢。
钢铸件的强度设计值（N/mm2)表 2-4牌号抗拉、抗压和抗弯抗 剪端面承压（刨平顶紧）f f v f ceZG200-40015590260 ZG230-450180105290 ZG270-500210120325 ZG310-570240140370焊缝强度设计值（N/mm22）表 2-5焊接方法和焊条型号构件钢材对接焊缝角焊缝牌号厚度或直径抗压焊缝质量为下列抗剪抗拉、抗压和抗剪（mm）f f w等级时，抗拉 f t wf v w f f w一级、二级三级Q235钢≤16215（205）215（205）185（175）125（120）自动焊、半自动焊和＞16~40205205175120160 E43型焊条的手工焊＞40~60200200170115（140）＞60~100190190160110Q345钢≤16310（300）310（300）265（255）180(175)自动焊、半自动焊和＞16~35295295250170200 E50型焊条的手工焊＞35~50265265225155（195）＞50~100250250210145Q390钢≤16350350300205220自动焊、半自动焊和＞16~35335335285190 E55型焊条的手工焊＞35~50315315270180＞50~100295295250170Q420钢≤16380380320220220自动焊、半自动焊和＞16~35360360305210E55型焊条的手工焊＞35~50340340290195＞50~100325325275185注：同表2-3注。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
螺栓连接的强度设计值折减系数
螺栓连接是机械传动中常用的连接方式之一，它的强度设计值折减系数是一个重要的参数。
本文将从螺栓连接的基本原理、强度设计值折减系数的定义以及影响折减系数的因素等方面进行详细介绍。
一、螺栓连接的基本原理
螺栓连接是通过将螺栓和螺母紧密地连接在一起，使之产生摩擦力和轴向拉力，从而实现连接的目的。
螺栓连接的强度主要取决于两个方面：摩擦力和轴向拉力。
摩擦力是指螺栓和螺母之间的摩擦力，它可以防止连接松动。
轴向拉力是指螺栓受到的拉力，它可以承受连接处的载荷。
二、强度设计值折减系数的定义
强度设计值折减系数是指在设计计算中，根据螺栓连接的可靠性要求，对螺栓的强度设计值进行折减的系数。
它反映了螺栓连接的可靠程度和安全性。
强度设计值折减系数一般用符号η表示，其计算公式为：强度设计值折减系数η=强度设计值/实际应力。
三、影响折减系数的因素
1. 材料强度：螺栓和连接件的材料强度是影响折减系数的重要因素。
材料强度越高，折减系数越小，连接的可靠性越高。
2. 连接方式：不同的连接方式对螺栓的折减系数有不同的影响。
例如，螺纹连接和键连接的折减系数相对较小，而销连接和焊接连接的折减系数相对较大。
3. 连接载荷：连接处所受的载荷越大，折减系数越大，连接的可靠性越低；反之，连接处所受的载荷越小，折减系数越小，连接的可靠性越高。
4. 连接松动：连接松动会导致连接处的摩擦力减小，从而降低连接的可靠性。
因此，对于容易松动的连接，折减系数会相对较大。
四、强度设计值折减系数的意义
强度设计值折减系数是设计螺栓连接时必须考虑的重要参数。
它可以保证连接的可靠性和安全性，避免连接出现松动或失效的情况。
通过合理选择折减系数，可以保证连接的强度和可靠性，从而确保机械传动的正常运行。
螺栓连接的强度设计值折减系数是设计螺栓连接时必须考虑的重要参数。
它可以反映连接的可靠性和安全性，影响连接的强度和可靠性。
因此，在设计螺栓连接时，需要综合考虑螺栓和连接件的材料强度、连接方式、连接载荷以及连接松动等因素，选择合适的折减系数，以确保连接的可靠性和安全性。