steel structure-15讲(2013)-7.7c

普通螺栓
(7 46)
1
b Nc d t f cb
(7 28)
O
1
2
式中：0.9—抗力分项系数γR的倒 数(γR=1.111); 1 O nf—传力摩擦面数目; μ--摩擦面抗滑移系数; N/2 P—预拉力设计值.
单栓抗剪承载力：
2
u
b b b N min min N v ，N c
Nt N tb
N v 1 b Nv
(7 52 )
Nv Nt Nb b 1 v Nt
2
2
(7 41)
Nv
N cb 1.2
(7 53)
摩擦型 接触面不拉开 接触面拉开
承压型
4
【例题7-9】 两角钢用C级普通螺栓拼接，已知角钢型号为 L90×6，所承受轴心拉力的设计值为N=175kN，采用拼接角钢型 号与构件的相同，钢材为Q235，螺栓直径d=20mm，孔径 d0=21.5mm。角钢毛截面面积 A=10.6cm2 试验算该螺栓连接是否满足要求。


u
N/2 N/2 a
N
b
N/2 a
N
b
破坏状态同普通螺栓，极限承载力由杆身抗剪和孔壁承压 决定，摩擦力只起延缓滑动作用，计算方法和普通螺栓相同。 剪切面在螺纹处时，改用有效直径。
§7.7.3 高强度螺栓群的抗剪计算
7.7.3 高强度螺栓群的抗剪计算 1、轴心力作接： N 要考虑孔前传力的影响 （占螺栓传力的50%）
【例题7-10】 图示钢板为对接接头。钢板18×600，钢材为Q235， T=48kN.m，V=250kN，N=320kN.采用C级螺栓，d=20mm，孔径 d0=21.5mm。拼板两块10×600×330。试验算螺栓连接是否满足要 求。
25
26
【例题7-11】 所示梁用C级普通螺栓与柱翼缘连接，连接设计 剪力V=258kN，弯距M=38.7kN.m，梁端竖板下设支托；钢材为 Q235，螺栓直径d=20mm，手工焊，焊条E43系列。试按支托起安 装作用和永久支承两种情况，验算该连接强度是否满足要求。 （ (b)采用侧面角焊缝，焊角尺寸为10mm ）
摩擦型
N 0.8P
b t
(4 49) Pf 1.07 P
2
承压型（同于普通螺栓） N b d e t
4
f tb
N
P
C
Nt
Cf Pf
N
P
C
Nt
Cf Pf
Pf N t C f
Pf P EAb
d
C Cf EAp
d
Pf N t C f
Pf P EAb
d
喷砂(丸)后生赤锈 钢丝刷清除浮锈 或未经处理的干 净轧制表面
1
7.7.2 高强度螺栓的抗剪承载力设计值 1、摩擦型连接
b Nv 0.9n f P
N
3 4 2 3 4
普通螺栓 高强度 螺栓
2、承压型连接
N
3 1 2 3
4 4
高强度 螺栓
N nv
b v
d 2
4
f
b v
(7 27)
P
0.9 0.9 0.9 Ae f u 1.2
(7 45)
一个高强度螺栓的预拉力 P(kN) 螺栓的 强度等级 8.8 级 10.9 级 M16 80 100 螺 栓 的 公 称 直 径 (mm) M20 125 155 M22 150 190 M24 175 225 M27 230 290 M30 280 355
0.5n1 N N 1 n
1
t1 t
N
b1
N
b
N b Nv 摩擦型连接： n
N b N min 承压型连接： n
②构件净截面强度：
1
(7 47 )
1
n1 计算截面上的螺栓数； n 连接一侧的螺栓总数。
承压型连接： 验算与普通螺栓相同

N f An
(7 53)
刨平顶紧 承托(板)
N t、N v 外力作用下每个螺栓承 担的拉力和剪力设计值 ； N tb、N vb 单个高强度螺栓的抗拉 和抗剪承载力设计值。
N t、N v 外力作用下每个螺栓承 担的拉力和剪力设计值 ； N tb、N vb 单个高强度螺栓的抗拉 和抗剪承载力设计值。
N
§7.7.5 同时承受剪力和拉力的高强度螺栓连接计算
（2）高强度螺栓摩擦型连接
V
N
Nv Nt Nb b 1 v Nt
2
2
(7 41)
Nt Nv 1 N tb N vb
(7 52)
刨平顶紧 承托(板)
Nb Nv c 1.2
N
可认为螺栓杆内原预拉力 基本不变
当外拉力为零，即N=0时：P=C； 当外拉力为Nt时：板件有被拉开趋势，板件间的 压力C减小为Cf，栓杆拉力P增加为Pf，由力及变 形协调得： Pf N t C f Pf P C Cf d d
EAb EAp
Ab—栓杆截面面积；Ap—板件挤压面面积；δ—板叠厚度。
1、级别： 10.9级和8.8级 10.9级 : fu=1000MPa, fy=900MPa 8.8 级 ：fu=800MPa, fy=640MPa
摩擦型
N/2
N
4 3 1 2 4 3
承压型
高强度 螺栓 普通螺栓
§7.7高强度螺栓连接的性能和计算
7.7.1 高强度螺栓连接的性能 1、级别： 10.9级和8.8级 2、按受力特征分类： 摩擦型、承压型 摩擦型：以剪力等于摩擦力为承载能力极限状态。 承压型：以螺栓或钢板破坏为承载能力极限状态。 3、影响承载力的因素： 预拉力、抗滑移系数和钢材种类 摩擦型 承压型
中和轴在螺栓 群形心处
N n (7 50) N tb
N
N 0.8P（摩擦型）
b t
N tb
πd e2 b f（承压型） t 4
刨平顶紧 承托(板)
摩擦型：中和轴在螺栓群形心处
N1M My1 (m yi2 ) 0.8P 和Ntb (7 51)
3
7.7.5 拉剪连接 （1）高强度螺栓承压型连接 V
规范规定摩擦型高强螺栓抗拉设计承载力不得大于0.8P
Pf P
Pf A p Ab 1
近似取AP/Ab=10，得： Pf 1.1P
N tb 0.8P
(4 49)
Pf 1.07 P
可认为螺栓杆内原预拉力 基本不变
2、高强度螺栓的抗拉连接计算 （1）轴心拉力：
（2）弯距作用：
【例题7-12】 用高强度螺栓的双拼板设计如下图，(a)采用摩 擦型高强螺栓，(b)采用承压型高强螺栓。所承受轴心拉力的设 计值为N=1450kN，钢板截面为20mm*340mm,钢材为Q345，采用 8.8级M22高强螺栓，接触面喷砂处理。试验算该连接的螺栓承 载力是否满足要求。
【例题7-13】 牛腿与柱高强螺栓连接，采用摩擦型高强螺栓或 承压型高强螺栓,见下图，钢材为Q345，采用10.9级高强螺栓， 螺栓直径M20，构件接触面用喷砂处理，支托起安装作用。试验 算该连接的螺栓承载力是否满足要求。
27
作业
• 7-14 （3）8.8级摩擦型高强螺栓，支托不 承力，试验算连接是否安全？ • 7-18 (2)如果是摩擦型10.9级螺栓，连接是 否安全？
5
§7.7高强度螺栓连接的性能和计算
第7章
§7.1 §7.2 §7.3 §7.4 §7.5 §7.6 §7.7
钢结构连接和节点构造
7.7.1 高强度螺栓连接的性能
钢结构对连接的要求及连接方法 焊接连接的特性 对接焊缝的构造和计算 角焊缝的构造和计算 焊接残余应力和焊接残余变形 普通螺栓连接的构造和计算 高强度螺栓连接的性能和计算
C Cf EAp
d
Ab—栓杆截面面积；Ap—板件挤压面面积；δ—板叠厚度。
Ab—栓杆截面面积；Ap—板件挤压面面积；δ—板叠厚度。
Nt Pf P Ap Ab 1
(7 48)
Pf P
Nt Ap Ab 1
(7 48)
当板件即将被拉开时： Cf=0，有Pf=Nt，因此：
接触面不拉开
接触面拉开
【例题7-13】 牛腿与柱高强螺栓连接，采用摩擦型高强螺栓或 承压型高强螺栓,见下图，钢材为Q345，采用10.9级高强螺栓， 螺栓直径M20，构件接触面用喷砂处理，支托起安装作用。试验 算该连接的螺栓承载力是否满足要求。
【例题7-13】 牛腿与柱高强螺栓连接，采用摩擦型高强螺栓或 承压型高强螺栓,见下图，钢材为Q345，采用10.9级高强螺栓， 螺栓直径M20，构件接触面用喷砂处理，支托起安装作用。试验 算该连接的螺栓承载力是否满足要求。
N
N/2 a
b
1 2 O
受力过程分为四个阶段： 摩擦传力的弹性阶段; 滑移阶段； 栓杆传力的弹性阶段; 弹塑性阶段。
u
§7.7.1 高强度螺栓连接的性能
（1）高强螺栓连接的预拉力 预拉力设计值： 按材料强度和螺栓有效截面积确定
（2）高强螺栓连接摩擦面抗滑移系数
§7.7.1 高强度螺栓连接的性能
摩擦面的抗滑移系数 连接处构件接触 面的处理方法 喷砂(丸) 喷砂(丸)后涂无机 富锌漆 构 件 的 钢 号 Q235 钢 Q345 钢、Q390 钢 0.45 0.35 0.45 0.30 0.50 0.40 0.50 0.35 Q420 钢 0.50 0.40 0.50 0.40
§7.7高强度螺栓连接的性能和计算
7.7.1 高强度螺栓连接的性能 7.7.2 高强度螺栓的抗剪承载力设计值 1、摩擦型连接 2、承压型连接 7.7.3 高强度螺栓群的抗剪计算 1、螺栓群抗剪计算 （ 轴心力、扭矩、联合作用） 7.7.4 高强度螺栓的抗拉计算 1、螺栓群抗拉计算（轴心力、弯距作用） 7.7.5 同时承受剪力和拉力的高强度螺栓连接计算