钢结构的连接-螺栓连接资料
钢结构的连接-螺栓连接
刨平顶紧 承托(板)
N1 M NNN34中2 y和3 y轴2 y1
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。
显然‘1’号螺栓在M作用下所受拉力最大
1
2
M
3 4
刨平顶紧 承托(板)
x1 r1
N1T r1
n
T x1 rx3；i2 NnnTy
2
i
Nr11(T3rn44)
(3 40)
i 1
i 1
i 1
i 1
由此可得螺栓1的强度验算公式为:
N
2 1Tx
N 1Ty N 1F
2
N
b min
(3 45)
另外,当螺栓布置比较狭长(如y1≥3x1)时,可进行如下 简化计算：
令:xi=0，则N1Ty=0
由力学及假定可得：
N1 M NNN34中2 y和3 y轴2 y1
受压区
N1 N2 N3 Nn
y1
y2
y3
yn
(3 52)
M N 1 y1 N 2 y2 N n yn (3 53)
由式3--52得:
N2
N1 y1
y2；N 3
N1 y1
y3；
Nn
N1 y1
yn
(3 54)
将式3--54代入式3--53得:
(3 42)
y 1 N1Tx
r1
N1T
N1Tx
T r1
n
n
x
2 i
y1
y
2 i
r1
T y1
n
钢结构的连接-螺栓
钢结构的连接-螺栓钢结构的连接-螺栓1. 引言钢结构连接是钢结构设计和施工中的重要环节。
螺栓连接是一种常用的连接方式，它具有承载能力强、安装方便等优点，在钢结构工程中得到广泛的应用。
本文就钢结构的连接-螺栓进行详细介绍和解析。
2. 螺栓连接的基本原理2.1 螺栓的组成及分类螺栓由螺杆、螺母和垫圈组成，根据螺杆和螺母的形状和螺纹特征，可以将螺栓分为普通螺栓、高强度螺栓和特殊螺栓等几类。
2.2 螺栓连接的受力特点螺栓连接受力主要包括剪切力、压力和拉力，不同受力情况下，需要采取不同的螺栓连接方式和计算方法。
3. 螺栓连接的设计与计算3.1 螺栓的选用根据钢结构的受力特点和设计要求，选择适当的螺栓规格和等级进行连接。
考虑到安装的便捷性和经济性，还需考虑螺栓的标准化和模块化。
3.2 螺栓的预紧力和紧固力控制螺栓连接的预紧力和紧固力控制是保证连接质量和可靠性的关键。
本章介绍螺栓的预紧力计算方法、螺栓松动的问题及解决办法。
3.3 摩擦型和非摩擦型连接根据钢结构连接的要求和设计荷载，螺栓连接可以采取摩擦型或非摩擦型的连接方式。
本章介绍了两种连接方式的原理、计算方法和适用范围。
4. 螺栓连接的施工要点4.1 螺栓的安装顺序和步骤在钢结构的安装过程中，正确的螺栓安装顺序和步骤是保证连接质量的重要因素。
本章介绍了螺栓连接的安装要点和注意事项。
4.2 螺栓连接的检验与验收为了确保螺栓连接的质量和可靠性，需要进行相应的检验和验收工作。
本章介绍了螺栓的常见质量问题和检验方法。
5. 螺栓连接的局限性与发展趋势螺栓连接作为一种常用的钢结构连接方式，也存在一些局限性。
本章介绍了螺栓连接的局限性，并展望了未来螺栓连接发展的趋势和改进方向。
6. 扩展内容1、本文档所涉及附件如下：- 图表1：螺栓连接示意图- 图表2：螺栓连接的受力示意图- 表格1：常见螺栓规格和等级对照表- 表格2：螺栓预紧力计算表2、本文档所涉及的法律名词及注释：- 钢结构：指由钢材构成的结构体系。
钢结构钢结构的连接螺栓
例题2 试验算图所示C级普通螺栓连接。荷载设计值 F=100kN，螺栓M20，连接板件的钢材都为Q235—B。
解：1.单个螺栓的抗剪承载力： 单个螺栓的承剪承载力设计值为：
N
b v
nv
d 2 4
f
b v
1 3.14 20 2 4
140
43960
N 43.96 kN
01/07/2020
• 则螺栓1承受的最大剪力N1应满足： • 在N螺1 栓 群(为N一1Nx 狭 长N1布Tx )置2 时(，N1当Vy ymaNx＞1Ty3)x2 max时N，mb in为计算方便，
上式可近似为
N1Tx 2
N
2 Vy
N
b m
in
01/07/2020
3.7 普通螺栓连接的构造和强度计算
4）. 螺栓群在扭矩作用下的抗剪计算,常需先假定螺栓数目及布置，而后 进行验算。 设螺栓列数为m，每列螺栓有n个，螺栓据为p，等间距布置，端距为p/2， 每个螺栓的截面积为A,为此一确定螺栓数目的近似公式
• 支托承受剪力：螺栓群只承受弯矩M
支托和柱翼缘的角焊缝验算
α为考虑剪力V偏心对角焊缝的影响，取1.25~1.35
01/07/2020
例题4 其他条件同例题3，但牛腿下的支托仅在安装阶段
起作用，正常使用阶段不考虑支托承受剪力，即剪力由螺
栓群承担。验算螺栓群的强度。
解：1. 单个螺栓的承载力： 单个螺栓的承剪承载力设计值为：
3.7 普通螺栓连接的构造和强度计算
33）.7..螺2普栓通群螺同栓时的承受抗剪拉力连和接拉力的计算
• 支托仅起安装作用：螺栓群承受弯矩M和剪力V
螺栓不发生拉剪破坏
钢结构的连接螺栓连接
yn
M N1 y1
y12 y22 yn2
N1 y1
n
yi2
i 1
N1
M y1
n
yi2
i 1
1号螺栓强度验算：
N1
N
b t
一般螺栓群在偏心拉力作用
N1F
F e
1 2 3 4
F M
刨平顶紧 F
承托(板)
可采用偏于安全旳设计措施，即叠加法。
N1M
N2M
y1
N3M
N4M
M=F·e
N1 N1F
材为Q235钢，采用M 22普通螺栓 （C级），螺栓孔直径d0 24mm。 N
此连接承受的静力荷载设计值为
340
260 10
N
10
t 12
N 900kN。
解：查附表1.3得：fvb 140N / mm2
f
b c
305N
/
mm2
一个螺栓的抗剪承载力设计值为
N
t 20
N
N
530
t 12
N /2
T y1
n
xi2
n
yi2
i 1
i 1
i 1
i 1
N1Ty
T r1
n
xi2
n
yi2
x1 r1
T
n
xi2
x1
n
yi2
i 1
i 1
i 1
i 1
y1 r1
N1Tx N1T
x N1Ty
T
螺栓1旳强度验算公式为:
N12Tx
N1Ty N1F
2
N
b min
当螺栓布置比较狭长(如y1≥3x1)时, 可令:xi=0，则N1Ty=0
钢结构安全技术交底螺栓连接的设计与施工要点
钢结构安全技术交底螺栓连接的设计与施工要点钢结构是现代建筑领域中常用的一种结构形式，具有强度高、稳定性好等特点。
在钢结构的设计和施工过程中，螺栓连接是一项非常重要的技术。
本文将就钢结构螺栓连接的设计与施工要点进行探讨。
一、螺栓连接的设计要点1. 螺栓材料选择：螺栓通常采用高强度合金钢制成，常见的材料有35CrMo、40Cr和20CrMnTi等。
在进行螺栓材料选择时，需要考虑结构的受力情况和工作环境，确保材料的强度和耐腐蚀性。
2. 螺栓预紧力的设计：螺栓连接需要通过预紧力来保证连接的可靠性。
预紧力的大小应根据结构的受力情况和材料的特性来确定，一般可以采用工程经验或者计算方法进行预估。
3. 螺栓直径和长度的确定：螺栓的直径和长度需要满足连接的强度和刚性要求。
一般来说，螺栓的直径越大，连接的强度越高，但同时也会增加螺栓本身的成本和施工难度。
4. 螺栓的排列方式：根据实际情况，螺栓可以采用横向排列、纵向排列或者斜向排列。
在确定螺栓排列方式时，需要充分考虑结构的受力情况和施工的便利性。
二、螺栓连接的施工要点1. 螺栓孔的加工：螺栓孔在钢构件中的加工质量直接影响到螺栓连接的强度和可靠性。
螺栓孔加工应符合相关标准要求，孔的直径和深度应与螺栓大小相匹配。
2. 螺栓安装顺序：螺栓的安装顺序应按照设计要求进行，一般情况下先安装中心螺栓，再安装边缘螺栓。
安装时应保证螺栓与孔的配合度良好，并逐步进行预紧。
3. 螺栓的预紧和锁紧：螺栓的预紧可以通过扭力扳手或者切角扳手进行，对于大型螺栓连接，可以采用液压扳手进行预紧。
预紧之后，需要使用合适的螺栓锁紧剂进行锁紧处理。
4. 螺栓连接的质量验收：螺栓连接施工完成后，应进行质量验收。
主要内容包括螺栓的安装质量、预紧力的检测和锁紧效果的检查等。
结语：钢结构安全技术交底螺栓连接的设计与施工要点对于钢结构的稳定性和安全性具有重要的意义。
通过合理的螺栓连接设计和施工操作，可以确保钢结构的强度和稳定性，提高建筑物的整体安全性能。
钢结构螺栓连接
钢结构螺栓连接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为普通螺栓和高强度螺栓两种。
普通螺栓连接钢结构普通螺栓连接即将螺栓、螺母、垫圈机械地和连接件连接在一起形成的一种连接方式。
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，有的要求螺栓孔径和螺栓直径相等，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，逐渐被高强度螺栓连接所替代。
（1）普通螺栓种类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过热处理(淬火、回火)，通称为高强度螺栓，8.8级以下（不含8.8级）通称为普通螺栓。
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。
如性能等级分4.6级的螺栓其含义为：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”）为螺栓材质的屈强比的10倍；两部分数字的乘积（4×6=“24”）为螺栓材质公称屈服点的（N/mm2 ）的1/10。
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，除特殊说明外，一般即为普通粗制C级螺栓。
3）螺母钢结构常用的螺母，其公称高度h大于或等于0.8D(D为与其相匹配的螺栓直径), 螺母强度设计应选用与之其相匹配螺栓中最高性能等级的螺栓强度,当螺母拧紧到螺栓保证荷载时,必须不发生螺纹脱扣。
螺母性能等级分4、5、6、8、9、10、12等，其中8级（含8级）以上螺母与高强度螺栓匹配，8级以下螺母与高强度螺栓匹配。
钢结构螺栓连接【共34张PPT】
A、B级精制螺栓是由毛坯在车床上经过切削加工精制而成。表
面光滑，尺寸准确，螺杆直径与螺栓孔径相同，但螺杆直径仅允许 负公差，螺栓孔直径仅允许正公差，对成孔质量要求高。由于有较 高的精度，因而受剪性能好。但制作和安装复杂，价格较高，已很 少在钢结构中采用。
普通螺栓连接的连接件包括螺栓杆、螺母和垫圈。普通螺栓用普通碳 素结构钢或低合金结构钢制成；分粗制螺栓和精制螺栓两种。
3、高强度螺栓连接 高强度螺栓连接件亦由螺栓杆、螺母和垫圈组成。由强度 较高的钢（如20锰钛硼、40硼、45号钢）经过热处理制成。高强度
螺栓连接用特殊扳手拧紧高强度螺栓，对其施加规定的预拉力。高强度 螺栓抗剪连接按其传力方式分为摩擦型和剪压型（或称承压型）两类。
高强度螺栓分大六角头型和扭剪型两种。安装时通过特别 的板手，以较大的扭矩上紧螺帽，使螺杆产生很大的预拉力。 高强螺栓的预拉力把被连接的部件夹紧，使部件的接触面间产 生很大的摩擦力，外力通过摩擦力来传递。这种连接称为高强 度螺栓摩擦型连接。它的优点是施工方便，对构件的削弱较小， 可拆换，能承受动力荷载，耐疲劳，韧性和塑性好，包含了普 通螺栓和铆钉连接的各自优点，目前已成为代替铆接的优良连 接形式。另外，高强度螺钉也可同普通螺栓一样，允许接触面 滑移，依靠螺栓杆和螺栓孔之间的承压来传力。这种连接称为 高强度螺栓承压型连接。
（2）构造要求：螺栓的中矩及边距不宜过大，否则钢板间不能紧
密贴合Байду номын сангаас潮气侵入缝隙使钢材锈蚀。 （3）施工要求：要保证一定的空间，便于转动螺栓板手拧紧螺帽。
四、螺栓的其他构造要求 螺栓连接除了满足上述螺栓排列的容许距离外，根据不同情况 尚应满足下列构造要求： （1）为了使连接可靠，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。但根据实践经验，对于组合构 件的缀条，其端部连接可采用一个螺栓。 （2）对直接承受动力荷载的普通螺栓连接应采用双螺帽或其 他防止螺帽松动的有效措施。例如采用弹簧垫圈，或将螺帽或螺 杆焊死等方法。
钢结构工程螺栓的连接施工作业指导书
钢结构工程螺栓的连接施工作业指导书1．普通螺栓的的施工（1）一般要求普通螺栓作为永久性连接螺栓时，应符合下列要求：①对一般的螺栓连接，螺栓头和螺母下面放置平垫圈，以增加承压面积。
②螺栓头下面放置的垫圈一般不应多于2个，螺母头下面放置的垫圈一般不应多于1个。
③对于设计有要求防松动的螺栓，采用防松动的螺母和垫圈。
④对于承受动荷载或重要部位的螺栓，应按设计要求放置弹簧垫圈，垫圈必须放在螺母一侧。
⑤对于工字钢，槽钢尽量使用斜垫圈，使螺母和螺栓头部支撑面垂直于螺杆。
（2）螺栓直径和长度的选择①螺栓直径。
螺栓直径的确定原则上应由设计人员按等级强度原则通过计算确定的，但对于某一个工程来讲，螺栓规格应尽可能的少，有时还需要适当归类，便于施工管理。
一般情况螺栓直径应与被连接件的板厚相匹配。
见表：4－6 5－8 7－11 10－14 13－20 连接件厚度螺栓直12 16 20 24 27径②螺栓长度。
螺栓长度通常指螺栓螺头内侧到螺杆顶头长度，一般都以5㎜进制；从螺栓的标准规格看出螺纹的长度基本不变。
影响长度的因素有：连接件厚度，螺母高度，垫圈量及厚度。
L=δ+H+nh+C 式中δ—被连接件总厚度H—螺母高度n—垫圈个数h—垫圈厚度C—螺纹外漏长度（2－3扣为宜）③螺栓的紧固件及其检验普通螺栓连接对螺栓紧固轴力没有要求，因此螺栓的紧固施工以操作者的手感几连接头的外形为准，通俗讲就是一个操作工使用普通扳手靠自己的力量拧紧螺母即可，保证接触面能密贴，无明显间隙。
为了使连接头中的螺丝受力均匀，螺栓的紧固次序从中间开始对称向两边进行，对于大型接头采取复拧，即两次紧固方法。
普通螺栓连接检验比较简单，一般采用捶击发，即用3公斤的小锤，一手扶螺栓头，另一手用锤敲。
要求螺栓不偏移不松动不颤动且锤声较干脆，否则说明紧固质量不好，需要重新紧固施工。
2、高强螺栓施工（1）大六角高强度螺栓连接的施工技术。
①施工准备a. 材料：（a）螺栓、螺母、垫圈均应附有质量证明书，并应符合设计要求和国家标准的规定；（b）大六角头高强度螺栓的规格、尺寸及重量应符合表5-4的规定。
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3.7螺栓和铆钉连接的排列和构造要求 3.7.1 螺栓和铆钉的排列 分为并列和错列两种形式。并列比较简单整齐，布置紧 凑，连接板尺寸小，螺栓孔对构件截面削弱较大。错列 可以减小对截面的削弱，但螺栓排列松散，连接板尺寸 较大。
螺栓和铆钉在构件上的排列应考虑以下要求： 受力要求 垂直受力方向：为了防止螺栓应力集中相互影响、截面削 弱过多而降低承载力，螺栓的边距和中距不能太小；
T N1T r1 N 2T r2 N 3T r3 ... N nT rn
N nT N1T N 2T N 3T ... r1 r2 r3 rn
r2 T T r3 T T rn N 2 N1 , N 3 N1 ,..., N n N1 r1 r1 r1
T T
螺栓的实际承压应力分布情况难以确定，简化计算， 假定螺栓承压应力分布于螺栓直径平面上，且假定 该承压面上的应力为均匀分布，则一个抗剪螺栓的 承压承载力设计值式为
N d tf
b c
b c
t —在同一受力方向的承压构件的较小总厚度；
f cb —螺栓承压强度设计值。
3.轴心剪力作用的普通螺栓群计算 试验表明，螺栓群承受轴心剪力时，螺栓群在长度方向 各螺栓受力不均匀，两端大，中间小。当沿受力方向的 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均匀，故可认为 轴心力N由每个螺栓平均分担，螺栓数n
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；
N/2 N/2
N
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，也把这栓孔消弱截面太多而被拉断； N N
④端距太小，端距范围内的板件有可能被栓杆冲剪破坏。
N n b N min
b N min —一个螺栓抗剪承载力设计值与承压承载力设计值的
较小值
当l1＞l5d0时，连接工作进入弹塑性阶段后，各螺杆所 受内力不易均匀，端部螺栓首先达到极限强度而破坏， 随后由外向里依次破坏。为防止端部螺栓提前破坏，因 此，当l1＞l5d0 时，螺栓的抗剪和承压承载力设计值应 乘以折减系数η予以降低： l1 1.1 150d 0 l1＞60d0时，η=0.7。 则所需抗剪螺栓数为 n
2 An t[2e4 (n2 1) e12 e2 n2 d 0 ]
4．扭矩作用的普通螺栓群计算 首先布置螺栓，然后计算受力最大螺栓所承受的剪力， b 再和 N min 进行比较。 螺栓群在扭矩作用下，每个螺栓均受剪,假设： (1)被连接板件为绝对刚性时，螺栓为弹性的； (2)被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，其方向与连线该螺栓 至形心垂直。
(3)弹塑性阶段 荷载继续增加，连 接所承受的外力主要靠螺栓与孔壁 接触传递。螺栓杆除主要受剪力外， 还承受弯矩和轴向拉力，孔壁受到 挤压。螺杆的伸长受到螺帽的约束， 增大了板件间的压紧力，使板件间 的摩擦力随之增大，所以曲线呈上 升状态。达到“3”点时，螺栓或连 接板达到弹性极限。 荷载继续增加，此阶段即使给荷载 很小的增量，连接的剪切变形也迅 速加大，直到连接的最后破坏。曲 线的最高点“4”所对应的荷载即为 普通螺栓连接的极限荷载。
(1)弹性阶段 O1斜直线段：加荷 之初，连接中剪力较小，荷载靠 板件间接触面的摩擦力传递，螺 栓杆与孔壁间的间隙保持不变， 处于弹性阶段，板件间摩擦力大 小取决于拧紧螺帽时螺杆中的初 始拉力，普通螺栓的初应力很小。 此阶段很短，可略去不计。 (2)相对滑移阶段 12水平线段：荷 载增大，剪力达到摩擦力最大值， 板件间产生相对滑移，其最大滑 移量为螺栓杆与孔壁之间的间隙， 直至螺栓杆与孔壁接触。
顺力作用方向：为了防止板件被螺栓冲剪破坏，端距不应 小于2d0（d0孔径）
对于受压构件：为防止连接板件发生鼓曲，中距不能太大。 构造要求 中距及边距不宜过大，否则连接板件间不能紧密贴合，潮 气侵入缝隙使钢材锈蚀。 施工要求 保证一定空间，便于打锚和采用扳手拧紧螺帽。根据扳手 尺寸和工人的施工经验、规定最小中距为3d0。 根据以上要求规范规定了螺栓和铆钉的容许距离。
N
N
⑤螺栓杆发生弯曲破坏；
N/2 N/2
N
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；一般情况下，被连接板总厚度 小于5倍的螺栓直径时，第⑤种破坏形式可以避免。因 此，抗剪螺栓连接的计算只考虑第①、②种破破形式。
2. 一个普通螺栓的抗剪承载力 普通螺栓连接的抗剪承载力，应考虑螺栓杆受剪 和孔壁承压两种情况。 假定螺栓受剪面上的剪应力均匀分布，一个抗剪 螺栓的抗剪承载力设计值为 2 d N vb nv f vb 4 nv—受剪面数目，单剪nv=1，双剪nv=2，四剪nv b =4；d—螺栓杆直径(螺栓的公称直径)； f v —螺栓 抗剪强度设计值。
T N1T 2 N T (r1 r22 r32 ...rn2 ) 1 r1 r1
N b N min
N 构件截面验算 f An
板件 1-1截面 N 2-2截面 N n1 N
n 3-3截面 N n1 n2 N n
1-1截面受力最大
n
An t (B n1d0 )
拼接板
N b N min
3-3截面受力最大 An 2t1 (B n3d0 ) 错列螺栓排列，需验算正交截面和折线截面的强度
3.8 普通螺栓连接的工作性能和计算
螺栓连接的受力形式 A 只受剪力 F
B 只受拉力
C 剪力和拉力 共同作用
F
N
3.8 普通螺栓连接的工作性能和计算 3.8.1 普通螺栓的抗剪连接 1. 抗剪连接的工作性能 抗剪连接是最常见的螺栓连接。抗剪试验可得试件上a、 b两点间的相对位移δ与作用力N的关系曲线。试件由零载 一直加载至连接破坏的全过程，经历三个阶段。