普通螺栓的连接
普通螺栓连接的计算最新实用版
b et
2 eb
t
n
N Ntb
③偏心拉力作用时
An——构件或连接板的净截面面积
(1)受剪螺栓的五种破坏形式
后两种构造满足:选用最小容许端距2d和使螺栓的夹紧长度不超过4～6倍螺栓直径的条件下，均不会产生。
An——构件或连接板的净截面面积
栓杆被拉断，其部位多在被螺纹削弱的截面处。
前三种计算(设计)满足。
An——构件或连接板的净截面面积
① 单个受拉螺栓的承载力设计值
An——构件或连接板的净截面面积
前三种计算(设计)满足。
An——构件或连接板的净截面面积
① 单个受拉螺栓的承载力设计值
前三种计算(设计)满足。 An——构件或连接板的净截面面积
构件净截面
①单个受剪螺栓承载力设计值
An b n1d0 t
N1max
Fe' y1' myI ' 2
N
b t
③螺栓群受弯矩作用时
N1max
Fe' y1' myI ' 2
N
b t
二 普通螺栓连接的计算 1．受剪普通螺栓连接 (1)受剪螺栓的五种破坏形式 ①栓杆剪断 ②孔壁挤压坏 ③钢板拉断 ④端部钢板剪断 ⑤栓杆受弯破坏
后两种构造满足:选用最小容许端距2d和使螺栓的夹紧长度 不超过4～6倍螺栓直径的条件下，均不会产生。
前三种计算(设计)满足。
(2)、计算方法： ①单个受剪螺栓承载力设计值
N Ney 后两种构造满足:选用最小容许端距2d和使螺栓的夹紧长度不超过4～6倍螺栓直径的条件下，均不1'会产生。
N 0 栓杆被拉断，其部位多在被螺纹削弱的截面处。
1 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱin
普通螺栓连接
6.2 普通螺栓连接钢结构普通螺栓连接即将普通螺栓、螺母、垫圈机械地和连接件连接在一起形成的一种连接形式。
从连接的工作机理看，荷载是通过螺栓杆受剪、连接板孔壁承压来传递的，这种连接螺栓和连接板孔壁之间有间隙，接头受力后会产生较大的滑移变形，因此一般受力较大的结构或承受动荷载的结构，当采用普通螺栓连接时，螺栓应采用精制螺栓以减小接头的变形量。
精制螺栓连接是一种紧配合连接，即螺栓孔径和螺栓直径差一般在0.2-0.5mm，有的要求螺栓孔径与螺栓直径相等，施工时需要强行打入。
精制螺栓连接加工费用高、施工难度大，工程上已极少使用，逐渐地被高强度螺栓连接所替代。
6.2.1 普通螺栓种类6.2.1.1 普通螺栓的材性螺栓按照性能等级分3.6、4.6、4.8、5.6、5.8、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9等十个等级，其中8.8级以上螺栓材质为低碳合金钢或中碳钢并经热处理(淬火、回火)，通称为高强度螺栓，8.8级以下(不含8.8级)通称普通螺栓。
螺栓性能等级标号由两部分数字组成，分别表示螺栓的公称抗拉强度和材质的屈强比。
例如性能等级4.6级的螺栓其含意为：第一部分数字(4.6中的“4”)为螺栓材质公称抗拉强度(N/mm2)的1/100；第二部分数字(4.6中的“6”)为螺栓材质屈服比的10倍；两部分数字的乘积(4×6=“24')为螺栓材质公称屈服点(N/mm2)的1/10。
普通螺栓各性能等级材性见下表。
6.2.1.2 普通螺栓的规格普通螺栓按照形式可分为六角头螺栓、双头螺栓、沉头螺栓等；按制作精度可分为A、B、C级三个等级，A、B级为精制螺栓，C级为粗制螺栓，钢结构用连接螺栓，除特别注明外，一般即为普通粗制C级螺栓。
钢结构常用普通螺栓技术规格有：（1）六角头螺栓—C级(GB 5780)和六角头螺栓—全螺纹—C级(GB 5781)的技术规格见下表。
注：1.b不包括螺尾。
2.M5-M36为商品规格，为销售贮备的产品最通用的规格。
普通螺栓连接的构造和计算
二、螺栓的排列
端距 中距 中距 边距 边距
A 并列
B 错列
螺栓的排列应满足： 受力要求 构造要求 施工要求
1）受力要求 任意方向的中距、边距和端距不能过小，以防 止钢板截面过度削弱而承载力不足； 对于受压构件，中距不能太大，以防止连接板 件发生鼓曲。
2）构造要求
螺栓的边距和中距不宜太大，以免板件间贴合 不密，潮气侵入腐蚀钢材。 3）施工要求
拼接板强度验算:
N
0.5 N An f
c1 b1 c 3 c2
2 2’ b 2 2’
t1 t
N
对于2 2截面：An b1 m d 0 t 1 ;
2 2 对于2’2’ 截面：An 2c 4 m 1 c1 c 2 m d 0 t 1 ;
i 1 n 2 yi
b Nt
（四）普通螺栓拉、剪联合作用
1、两种破坏形式 螺杆受剪兼受拉破坏 孔壁承压破坏；
NV
e V V
M=Ve
2、拉剪相关曲线 “四分之一圆”
NV
b
1
b a
1 N t N tb
0
为防止螺杆受剪兼受拉破坏，应满足：
NV
Nv Nt 1 Nb Nb v t
☻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。
‘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 y N3 y2 1 y N4 3 中和轴
普通螺栓连接
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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
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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。
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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：
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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
第六节普通螺栓的连接
Nb min
min
N
b V
;
N
b C
轴力作用受剪螺栓群的连接计算
受力特性：沿受力方向，受力分配不均，两端大中间小，
在一定范围内，靠塑变可以均布内力，过大时，设计计算
时仍按均布，但强度需乘折减系数β，当l1≥15d0时：
β 1.1 l1 0.7 150d0
当l1≥60d0时β＝0.7
连接所需螺栓数量：
yn
N1M
M m
y1 yi2
N
b t
M、N共同作用（偏心受拉）螺栓计算
•
小偏心：
N
M min
M y5 m yi2
N5N
N n
• 大偏心:
N
M min
M y5 m yi2
N5N
N n
N1
F n
Fey1 m yi2
(
Fey1, m yi,2
)
拉剪共同作用螺栓连接计算
NV
N
b V
2
N1Vx
V n
轴力扭矩共同作用下最大受力螺栓
N TNV 1
( N1Tx
N1Nx )2
(N1Ty
N1Vy )2
N
b min
受拉螺栓连接
受力性能与承载力
N
b t
1πd 4
2 e
f
b t
Nt
N n
N
b t
受弯矩作用螺栓连接计算
M m
N1M y1 N M2
N
M n
N1M
N
M 2
N
M n
y1
y2
2、受剪连接 受力性能与破坏形式 五种破坏形式
➢ 螺栓受剪破坏 ➢ 孔壁挤压破坏 ➢ 连接板净截面破坏 ➢ 螺栓受弯破坏 ➢ 连接板冲剪破坏
简述普通螺栓受剪连接的五种可能破坏形式。
简述普通螺栓受剪连接的五种可能破坏形式。
普通螺栓受剪连接是指通过螺栓将两个或多个构件连接在一起。
在受到剪切力的作用下，螺栓可能会发生破坏，导致连接失效。
下面将介绍普通螺栓受剪连接的五种可能破坏形式。
1. 螺栓抗剪强度不足破坏：当受到剪切力时，螺栓的抗剪强度不足可能导致螺栓本身发生破坏。
这种破坏形式主要是由于螺栓本身的材料或制造工艺存在问题造成的。
例如，螺栓的材料强度不符合要求、螺纹加工不精确等。
2. 剪切面破坏：当受到剪切力时，螺栓与构件之间的接触面可能发生破坏。
这种破坏形式主要是由于螺栓与构件之间的接触面不均匀或存在间隙，导致局部受力过大，从而引发剪切面破坏。
3. 剪切面滑移破坏：当受到剪切力时，螺栓与构件之间的接触面可能发生滑移，从而导致连接失效。
这种破坏形式主要是由于螺栓与构件之间的接触面摩擦不足或存在松动，无法有效传递剪切力，从而引发剪切面滑移破坏。
4. 构件抗剪强度不足破坏：当受到剪切力时，连接的构件本身的抗剪强度不足可能导致构件发生破坏。
这种破坏形式主要是由于构件的材料或制造工艺存在问题造成的。
例如，构件的材料强度不符合要求、构件的截面形状设计不合理等。
5. 螺栓挤压破坏：当受到剪切力时，螺栓可能会发生挤压破坏。
这种破坏形式主要是由于剪切力作用下，螺栓与构件之间的接触面上产生了极高的接触压力，从而引发螺栓的挤压破坏。
为了避免普通螺栓受剪连接的破坏，需要注意以下几点：1. 选择合适的螺栓材料和级别，确保螺栓的抗剪强度满足设计要求；2. 加强螺栓的制造工艺控制，确保螺栓的质量和精度；3. 注意螺栓与构件之间的接触面的光洁度和平整度，避免间隙和不均匀接触；4. 使用适当的紧固力和预紧力，确保螺栓与构件之间的接触紧密，避免滑移和挤压破坏；5. 对于需要经常拆卸和装配的连接，定期检查螺栓的紧固状态，确保连接的可靠性。
普通螺栓受剪连接可能发生的破坏形式有螺栓抗剪强度不足破坏、剪切面破坏、剪切面滑移破坏、构件抗剪强度不足破坏和螺栓挤压破坏。
简述普通螺栓受剪连接的五种可能破坏形式
简述普通螺栓受剪连接的五种可能破坏形式一、螺栓断裂螺栓断裂是普通螺栓受剪连接中最常见的破坏形式之一。
当受到剪力作用时，螺栓可能会发生断裂，导致连接失效。
螺栓断裂通常发生在螺纹部分或螺栓头部。
造成螺栓断裂的原因主要有以下几点：材料强度不足、过度紧固或过度加载、腐蚀等。
二、剪切面破坏受剪连接时，螺栓和连接材料之间会产生剪切力，如果剪切力过大，就会导致连接材料的剪切面破坏。
这种破坏形式主要发生在连接材料中，破坏形式为剪切面的断裂。
剪切面破坏的原因有：连接材料强度不足、过度加载或过度紧固、连接材料质量问题等。
三、剥离破坏剥离破坏是指连接材料表面被剪切力撕裂、剥离的破坏形式。
当受到剪切力时，连接材料表面可能会发生剪切面的剥离，导致连接材料的破坏。
剥离破坏的原因主要有：连接材料强度不足、连接材料表面处理不当、连接材料与螺栓之间存在松动等。
四、剪切滑移破坏剪切滑移破坏是指连接材料中的晶粒出现滑移现象，导致连接材料的破坏。
当受到剪切力时，连接材料中的晶粒可能会发生滑移，从而破坏连接材料的结构。
剪切滑移破坏通常发生在连接材料中，破坏形式为晶粒的滑移和变形。
五、剪切变形破坏剪切变形破坏是指连接材料在受到剪切力作用下发生的变形破坏。
当受到剪切力时，连接材料会发生剪切变形，从而导致连接材料的破坏。
剪切变形破坏主要发生在连接材料中，破坏形式为连接材料的变形和破碎。
总结起来，普通螺栓受剪连接的五种可能破坏形式为：螺栓断裂、剪切面破坏、剥离破坏、剪切滑移破坏和剪切变形破坏。
这些破坏形式的发生与连接材料的强度、连接方式的紧固力、螺栓材料的质量等因素密切相关。
为了确保连接的可靠性，需要选择合适的螺栓和连接材料，并正确进行连接和紧固操作，以避免以上破坏形式的发生。
螺纹连接的基本形式
螺纹连接的基本形式
螺纹连接的基本形式包括以下几种：
1. 螺栓连接：螺栓连接是将螺栓穿过被连接件的孔，然后拧紧螺母，将被连接件连接起来。
根据螺栓的类型和被连接件的情况，可以分为普通螺栓连接和配合螺栓连接。
普通螺栓连接的螺栓杆与孔壁之间留有间隙，而配合螺栓连接的螺栓杆与孔壁之间没有间隙，常采用基孔制过渡配合。
2. 双头螺柱连接：双头螺柱连接是将双头螺柱的一端旋紧在被连接件之一的螺纹孔中，另一端则穿过其余被连接件的通孔，然后拧紧螺母，将被连接件连接起来。
这种连接方式适用于被连接件之一太厚，不能采用螺栓连接或希望连接结构较紧凑，且需经常装拆的场合。
3. 螺钉连接：螺钉连接是将螺钉穿过一被连接件的通孔，然后旋入另一被连接件的螺纹孔中。
这种连接方式不用螺母，有光整的外露表面。
它适用于被连接件之一太厚且不经常装拆的场合。
4. 紧定螺钉连接：紧定螺钉连接是将紧定螺钉旋入被连接件之一的螺纹孔中，并以其末端顶住另一被连接件的表面或顶入相应的凹坑中，以固定两个零件的相互位置。
这种连接方式多用于轴与轴上零件的连接，并可传递不大的载荷。
以上是螺纹连接的几种基本形式。
每种形式都有其特定的应用场合和特点，需要根据实际情况选择合适的连接方式。
同
时，螺纹连接件也有多种类型，如螺栓、双头螺柱、螺钉、紧定螺钉、螺母、垫圈、防松零件等，需要根据需要进行选择。
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正常使用极限状态的要求用构件的长细比来控制；承载能力 极限状态包括强度、整体稳定、局部稳定三方面的要求。
稳定问题是钢构件的重点问题，所有钢构件都涉及到稳定问 题，是钢构件设计的重点与难点。本章将简单讲述钢结构的 钢结构稳定理论的一般概念，为下序章节打基础。
轴心受力构件的截面分：实腹式与格构式两类（P97图4.2） 实腹式又分型钢截面（包括普通型钢与薄壁型钢），组合截
拉、剪共同作用连接计算
三、承压型高强螺栓连接
受力性能同普通螺栓，拉剪作用时以栓杆抗剪及孔壁 承压承力；受拉同摩擦型，计算公式总结如表3.11。
本章重点
1、角焊缝的构造与计算； 2、焊接残余应力与变形的产生机理与影响； 2、普通螺栓受剪连接的破坏形式与机理； 3、高强螺栓连接的构造与计算。
第四章轴心受力构件
二、受力性能与计算
1、受力分类
螺栓根据作用不同，按螺栓受力可以分为：受剪、受拉及 剪拉共同作用
2、受剪连接 受力性能与破坏形式 五种破坏形式
➢ 螺栓受剪破坏 ➢ 孔壁挤压破坏 ➢ 连接板净截面破坏 ➢ 螺栓受弯破坏 ➢ 连接板冲剪破坏
t 5d
单个受剪螺栓的承载力计算 螺栓抗剪： 孔壁承压： 最大承载力：
⑵、初始偏心的影响
⑶、残余应力的影响 前面已讲：钢构件在轧制、焊接、剪切等过程中，会
在钢构件中产生内部自相平衡的残余应力，残余应力对构件 的强度无影响，但会对构件的稳定承载力产生不利影响。
注：残余应力对弱轴的影响大于对 强轴的影响
4、实际轴压构件的工程计算方法 初始弯曲与初始偏心的影响规律相同，按概率理论两
稳定问题为钢结构的重点问题，所有钢结构构件均件均 存在稳定问题，稳定问题分构件的整体稳定和局部稳定。
二、理想轴心受压构件的整体失稳
1、理想条件：绝对直杆、材料均质、无荷载偏心、无初始应 力、完全弹性。
2、典型失稳形式（p101，图4.5）
弯曲失稳－只有弯曲变形；
扭转失稳－只有扭转变形。
弯扭失稳－弯曲变形的同时伴随有扭转变形。
ห้องสมุดไป่ตู้
高强螺栓的预拉力（P85表3.9）
二、摩擦型高强螺栓连接计算 受剪连接计算 一个螺栓抗剪承载力 连接所需螺栓数
净截面强度：考虑50％孔前传力
受拉连接高强螺栓计算
由于高强螺栓的基本承载力为摩擦力，而摩擦力预正压力有 关，为保证板件间保留一定的压紧力《规范》规定:
受弯连接结算（形心轴在中排）
轴力作用受剪螺栓群的连接计算
受力特性：沿受力方向，受力分配不均，两端大中间小， 在一定范围内，靠塑变可以均布内力，过大时，设计计算 时仍按均布，但强度需乘折减系数β，当l1≥15d0时： 当l1≥60d0时β＝0.7
连接所需螺栓数量：
连接板净截面强度
扭矩、轴力及剪力共同作用受剪螺栓群计算 扭矩作用：
单对称截面绕对称轴（或不对称截面）弯曲失稳时，由 于截面的形心（内力作用点）与剪心（截面的扭转中心）不 重合，截面内的内力分量相对于剪心产生偏心产生扭矩，从 而产生扭转变形。失稳承载力低于弯曲失稳承载力。
只有类似于十字型截面扭转失稳承载力小于弯曲失稳承 载力，其他截面一般来说弯曲稳定承载力均大于扭转失稳承 载力。
轴力及剪力作用
轴力扭矩共同作用下最大受力螺栓
受拉螺栓连接
受力性能与承载力
受弯矩作用螺栓连接计算
M、N共同作用（偏心受拉）螺栓计算
• 小偏心： • 大偏心:
拉剪共同作用螺栓连接计算
注：此类连接因无支托板，一般应考虑精制螺栓连接，以减 少连接变形。
第七节 高强度螺栓连接
一、概述
按受力特性分：摩擦型与承压型 抗剪连接时摩擦型以板件间最大摩擦力为承载力极限状态；
第一节 概 述 第二节 轴心受力构件的强度与刚度 第三节 实腹式轴心受压构件的整体稳定 第四节 实腹式轴心受压构件的局部稳定 第五节 实腹式轴心受压构件的截面设计 第六节 格构式轴心受压构件
第一节 概 述
轴心受力构件分轴心受拉及受压两类构件，作为一种受力构 件，就应满足承载能力与正常使用两种极限状态的要求。
者同时取最大值的几率很小，工程中把初弯曲考虑为最大 （杆长的千分之一）以兼并考虑初弯曲的影响；按弯曲失 稳理论计算，考虑弯扭失稳的影响，同时考虑残余应力的 影响，根据各类影响因素的不同将构件截面类型分为a、b、 c及d四类（详见p112，图4.16及p113，表4.4a）。
a类为残余应力影响较小，c类为残余应力影响较大， 并有弯扭失稳影响，a、c类之间为b类，d类厚板工字钢绕 弱轴。
面（钢板组合与型钢组合截面） 格构式截面又分缀条式截面与缀板式截面
第二节 轴心受力构件的强度与刚度
一、轴心受力构件的强度
以净截面的平均应力强度为准则：即
二、轴心受力构件的刚度
以构件的长细比来控制，即
第三节 实腹式轴心受压构件的整体稳定
一、稳定问题的概述
所谓的稳定是指结构或构件受载变形后，所处平衡状 态的属性。如图4.4，稳定分稳定平衡、随遇平衡、不稳定 平衡。结构或构件失稳实际上为从稳定平衡状态经过临界平 衡状态，进入不稳定状态，临界状态的荷载即为结构或构件 的稳定极限荷载，构件必须工作在临界荷载之前。
承压型允许克服最大摩擦力后，以螺杆抗剪与孔壁承压破坏 为承载力极限状态（同普通螺栓）。受拉时两者无区别。 高强螺栓采用Ⅱ级孔，便于施工。 受传力机理的要求，构造上除连接板的边、端距≥1.5d0外其 它同普通螺栓。 高强螺栓的材料与强度等级 由高强材料经热处理制成，按强度等级分10.9与8.8级。 ➢ 10.9级一般为20MnTiB、40Cr等材料，fu≥1000N/mm2， fu/fy≥0.9；8.8级一般为45＃钢制成， fu≥800N/mm2， fu/fy≥0.8。
3、理想构件的弹性弯曲失稳 根据右图列平衡方程
解平衡方程：得
4、理想构件的弹塑性弯曲失稳 构件失稳时如果截面应力超出弹性 极限，则构件进入弹塑性工作阶段， 这时应按切线模量理论进行分析
3、实际构件的整体稳定 实际构件与理想构件间存在着初始缺陷，缺陷主要有：
初始弯曲、残余应力、初始偏心。 ⑴、初始弯曲的影响