《钢结构设计原理》3-2钢结构的连接－螺栓连接

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1、《钢结构设计原理》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：受力要求垂直于受力方向：受拉构件各排螺栓的中距及边距不能过小，以免使螺栓周围应力集中相互影响，钢板截面削弱过多，降低其承载能力。在顺力作用方向：端距应按被连接件材料的抗挤压及抗剪切等强度条件确定，以使钢板在端部不致被螺栓冲剪破坏，端距不应小于2d0；中距不宜过大，否则被连接板件

2、间容易发生鼓曲现象。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。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。3.8普通螺栓连接的工作性能和计算(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

3、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。(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

4、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。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、

5、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nv—受剪面数目，单剪nv=1，双剪nv=2，四剪nv=4；d—螺栓杆直径(螺栓的公称直径)；—螺栓抗剪强度设计值。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—在同一受力方向的承压构件的较小总厚度；—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

6、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—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＞60d0时，η=0.7。则所需抗剪螺栓数

7、为构件截面验算板件1-1截面N2-2截面3-3截面1-1截面受力最大拼接板3-3截面受力最大错列螺栓排列，需验算正交截面和折线截面的强度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，再和进行比较。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。5.扭矩、剪力和轴心力共同作用的普通螺栓群计算先布置螺栓，再进行验算。3.8.2普通螺栓的抗拉连接1.一个普通螺拴的抗拉承载

8、力受拉连接中，螺栓所受的拉力和垂直连接件的刚度有关。螺栓受拉时，通常不可能使拉力正作用在螺栓轴线上，通过与螺杆垂直的板件传递。如连接件的刚度较小，受力后连接件会变形