钢结构设计原理-螺栓连接计算

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1、3钢结构的连接设计3.9普通螺栓连接的构造和计算3.9.1普通螺栓的规格类别加工精度成本使用范围A级B级精制螺栓加工精度高，栓径与孔径之差为0.3～0.5mm，I类孔高主要应用于构件精度很高的结构，如机械结构；C级粗制螺栓加工精度较低，栓径与孔径之差为1～1.5mm低1）抗拉连接；2）静力荷载下抗剪连接；4）可拆卸连接；5）安装螺栓；6）与抗剪支托配合抗拉剪联合作用扭剪型高强度螺栓具有强度高、安装简便和质量易于保证、可以单面拧紧、对操作人员没有特殊要求等优点。扭剪型高强度螺栓螺纹端部有一个承受拧

2、紧反力矩的十二交体（“梅花头”）和一个能在规定力矩下剪断的断颈槽。安装时用特制的电动扳手，有两个套头，一个套在螺母六角体上，另一个套在螺栓的十二角体上。拧紧时，对螺母施加顺时针力矩M1，对螺栓十二角体施加大小相等的逆时针力矩M2，使螺栓断颈部分承受扭剪，其初拧力矩为拧紧力矩的50％，复拧力矩等于初拧力矩，终拧至断颈剪断为止，安装结束后，相应的安装力矩即为拧紧力矩。3钢结构的连接设计3钢结构的连接设计A级B级区别：仅尺寸不同，A级d≤24，L≤150mm；B级d＞24，L＞150mm分类钢材强度等

3、级孔径d0与栓径d之差(mm)加工受力特点安装C级粗制螺栓普通碳素钢Q2354.64.81.0~1.5粗糙尺寸不准成本低抗剪差抗拉好方便A级B级精制螺栓优质碳素钢45号钢35号钢8.80.3~0.5精度高尺寸准确成本高抗剪抗拉均好精度要求高I类孔：孔壁粗糙度小，对应A、B级螺栓II类孔：孔壁粗糙度大，对应C级螺栓3.9.1普通螺栓的规格3钢结构的连接设计钢结构用高强度大六角头螺栓：HighStrengthBoltswithLargeHexagonHeadforSteelStructures《钢结

4、构设计规范》3.8.3条：3.9.2螺栓的排列和构造要求螺栓在构件上的排列时应考虑受力要求、构造要求、施工要求。1．受力要求：对于受拉构件，螺栓的栓距和线距不应过小，否则对钢板截面削弱太多，构件有可能沿直线或折线发生净截面破坏。对于受压构件，沿作用力方向螺栓间距不应过大，否则被连接的板件间容易发生凸曲现象。因此，从受力角度应规定螺栓的最大和最小容许间距。a）端距限制——防止孔端钢板剪断b）螺孔中距限制——下限：防止孔间板发生净截面破坏上限：防止板翘曲2．构造要求：若栓距和线距过大，则构件接触面不

5、够紧密，潮气易于侵入缝隙而产生腐蚀，所以，构造上要规定螺栓的最大容许间距。3．施工要求：为便于拧紧螺栓，留适当间距（不同的工具有不同要求）。施工上要规定螺栓的最小容许间距。3钢结构的连接设计3.9.2螺栓的排列和构造要求3钢结构的连接设计受力要求——螺距过小：截面削弱太多，净截面破坏。螺距过大：受压时钢板张开。构造要求——螺距过大：连接不紧密，潮气侵入腐蚀。施工要求——螺距过小：施工时转动扳手困难。螺栓间距布置要求3钢结构的连接设计钢板上螺栓排列角钢上螺栓排列并列螺栓错列螺栓螺栓容许间距3.9.

6、2螺栓的排列和构造要求3钢结构的连接设计根据以上要求，规范规定螺栓的最大和最小容许间距见下表。注:1.d0为螺栓孔径，t为外层薄板件厚度。2.钢板边缘与刚性构件(如角钢、槽钢)相连的螺栓最大间距，可按中间排数值采用。螺栓的最大和最小容许间距3钢结构的连接设计剪力螺栓——受力垂直螺杆，螺杆承剪、孔壁承压。连接件有错动趋势拉力螺栓——受力平行螺杆，螺杆承拉。连接件有脱开趋势。依据受力方式剪力螺栓拉力螺栓3.10普通螺栓连接的受力性能普通螺栓连接按螺栓传力方式，可分为抗剪螺栓连接和抗拉螺栓连接。还可能

7、既受剪有受拉，称为拉剪共同作用。3钢结构的连接设计3.10.1普通受剪螺栓的传力机理工作性能：剪力螺栓受力后，当受力不大时：剪力螺栓靠连接板间的摩擦力传力当受力较大时：剪力螺栓靠孔壁承压、螺杆抗剪传力（当外力增大超过极限摩擦力后，构件间相对滑移，螺杆开始接触构件的孔壁而受剪，孔壁则受压。）当连接处于弹性阶段，螺栓群中的各螺栓受力不等，两端大，中间小；当外力继续增大，达到塑性阶段时，各螺栓承担的荷载逐渐接近，最后趋于相等直到破坏。剪力螺栓可能发生的破坏形式有：（1）螺栓剪断（2）钢板孔壁挤压破坏（

8、3）钢板由于螺孔削弱而净截面拉断（4）钢板因螺孔端距剪坏（5）螺杆因太长或螺孔大于螺杆直径而产生受弯破坏3钢结构的连接设计3.10.1普通受剪螺栓的传力机理防止螺栓破坏措施(1)(2)(3)通过计算解决(4)(5)通过构造解决3钢结构的连接设计（1）螺栓剪断（板较厚，螺栓较细）（2）钢板孔壁挤压破坏（板较薄，螺栓较粗）3.10.1普通受剪螺栓的传力机理螺栓安装拧紧后，在工作荷载的作用下，被夹紧的板件相对滑动，在相反的方向螺杆靠紧孔壁，导致螺杆受剪切作用，孔壁受压力作用，直至螺杆剪断或孔壁受压破坏