螺栓连接结构与计算

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
A、B级---精制螺栓，性能等级为5.6或8.8级; 5或8表示fu≥500或800N/mm2, 0.6或0.8表示fy/fu=0.6 或0.8；Ⅰ类孔，孔径(do)-栓杆直径(d)＝0.3～0.5mm。 C级---粗制螺栓，性能等级为4.6或4.8级； 4表示fu≥400N/mm2, 0.6或0.8表示fy/fu=0.6或0.8； Ⅱ类孔，孔径(do)-栓杆直径(d) ＝1～3mm。
2）构造要求；
螺栓的边距和中距不宜太大，以免板件间贴合 5 不密，潮气侵入腐蚀钢材。
3）施工要求 为了便于扳手拧紧螺母，螺栓中距应不小于3do。 根据以上要求，规范给定了螺栓的容许间距。
名称 位置和方向
外排（垂直外力方向或顺内力方向） 中 心 间 距
最大容许距离 （两者最小距离）
8do 或 12t
N/2 N/2
N
4 3
N
a
b
2 1 O
δ 10
4)弹塑性阶段(3~4段)
达到‘3’后，即使给荷
载以很小的增量，连接的剪切
变形迅速增大，直到连接破坏。 N/2 ‘4’点（曲线的最高点） 即为普通螺栓抗剪连接的极限 承载力Nu。
N/2
N Nu
3
N
a
b
4
2 1 O
δ 11
2.破坏形式
N/2
（1）螺栓杆被剪坏 栓杆较细而板件较厚时 （2）孔壁的挤压破坏 栓杆较粗而板件较薄时
l1
平均值 螺栓的内力分布
N/2
N/2
N n b N min
16
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η与l1/d0的关系曲线。
当15 d 0 l 1 60 d 0时： l1 1 .1 150 d 0
螺栓连接构造与计算
装配培训教材
张明录
目录
一 二 三
普通螺栓连接构造与计算 普通螺栓抗剪连接 普通螺栓抗拉连接 高强度螺栓连接构造与计算 高强度螺栓抗剪连接 高强度螺栓抗拉连接
四 五
六
一.普通螺栓连接构造与计算
1.普通螺栓的种类和构造要求 （1）普通螺栓种类
按其加工的精细程度和强度分为:A、B、C三个级别。
2）承受静载的可拆卸结构连接；
3）临时固定构件的安装连接。
7
二.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
N
8
三.普通螺栓抗剪连接 1.工作性能和破坏形式 (1)工作性能 N N
对图示螺栓连接做抗剪试验,即 N/2 可得到板件上a、b两点相对位移 N/2 δ和作用力N的关系曲线,该曲线 清楚的揭示了抗剪螺栓受力的四 N 个阶段,即： 1)摩擦传力的弹性阶段(0~1段)
平均值 长连接螺栓的内力分布
当l 1 60d 0时：
η
1.0 0.75 0.5 0.25 试验曲线 8.8级 M22 ECCS 我国规范
0.7
故，连接所需栓数：
N n b N min
( 3 36)
2do 1.5do 1.2do
6
（4）螺栓连接的构造要求
为了保证连接的可靠性，每个杆件的节点或拼 接接头一端不宜少于两个永久螺栓，但组合构件的 缀条除外； 直接承受动荷载的普通螺栓连接应采用双螺帽， 或其他措施以防螺帽松动；
C级螺栓宜用于沿杆轴方向的受拉连接，以下情 况可用于抗剪连接： 1）承受静载或间接动载的次要连接；
直线段—连接处于弹性状态；
1
N
a
b
4 3
2 O
该阶段较短—摩擦力较小。
δ9
2)滑移阶段(1~2段) 克服摩擦力后，板件间突然发生水平滑移，最大 滑移量为栓孔和栓杆间的距离，表现在曲线上为水 平段。
3)栓杆传力的弹性阶段(2~3段)
该阶段主要靠栓杆与孔壁的 接触传力。栓杆受剪力、拉力、 弯矩作用，孔壁受挤压。由于材 料的弹性以及栓杆拉力增大所导 致的板件间摩擦力的增大，N-δ 关系以曲线状态上升。
（3）板件被拉断 截面削弱过多时 以上破坏形式予以计算解决。
N
N/2
N
N
N
N
12
（4）板件端部被剪坏(拉豁) 端矩过小时；端矩不应小于2dO N N
这 两 种 破 坏 构 造 解 决
（5）栓杆弯曲破坏 螺栓杆过长；栓杆长度不应大于5d
N/2
N
N/2
13
四.抗剪螺栓的单栓承载力设计值
由破坏形式知抗剪螺栓的承载力取决 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定: 抗剪承载力： 承压承载力：
3
（2）螺栓的排列 1）并列—简单、整齐、紧凑所用连接板尺寸小，但构 件截面削弱大。 2）错列—排列不紧凑，所用连接板尺寸大，但构件截 面削弱小。
端距 中距 中距 边距 边距
A 并列
B 错列
4
（3）螺栓排列的要求
1）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，螺栓的边距和端距不能 太小； 顺力作用方向：为了防止板件被拉断或剪坏， 端距不能太小； 对于受压构件：为防止连接板件发生鼓曲，中 距不能太大。
剪切面数目nv
N
N
单剪：nv 1
N/3
N/2
N/2
N
双剪：nv 2
N/2 N/2
N/3 N/3
四剪：nv 4
15
五.普通螺栓群抗剪连接计算 1.普通螺栓群轴心力作用下抗剪计算 试验证明,栓群在轴力 作用下各个螺栓的内力沿 N 栓群长度方向不均匀，两 端大,中间小。 当l1≤15d0(d0为孔径)时， 连接进入弹塑性工作状态后， 内力重新分布，各个螺栓内 力趋于相同，故设计时假定N 有各螺栓均担。 所以，连接所需螺栓数为：
d
N nv
b v
d
4百度文库
2
f vb
( 3 32)
N cb d t f cb
(3 33)
b b b 单栓抗剪承载力： N min min N v ，N c


(3 34)
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。 14