掌握角焊缝的计算方法.ppt

2连接 1 掌握钢结构常用的连接方法 特点及应用范围 2 了解对接焊缝的工作性能 掌握对接焊缝的计算方法 3 了解角焊缝的工作性能 掌握角焊缝的计算方法 理解各构造尺寸限制的意义 本章提要 4 了解焊接应力 焊接变形的形成原因 了解减少焊接应力 焊接变形的措施 5 了解普通螺栓连接的工作性能 破坏形态 掌握普通螺栓连接的计算方法 6 了解高强螺栓连接的工作性能 掌握高强螺栓连接的计算方法 本章内容 2 1钢结构的连接方法2 2焊接的基本知识2 3对接焊缝的构造与计算2 4角焊缝的构造与计算2 5焊接残余应力与焊接变形2 6普通螺栓连接的构造与计算2 7高强度螺栓连接的构造与计算 2 1钢结构的连接方法 钢结构的连接方法有焊接 铆钉连接和螺栓连接三种 图2 1 图2 1钢结构连接方法 a 焊接 b 铆接 c 栓接 铆钉连接是将一端带有预制钉头的铆钉 插入被连接件的钉孔中 用铆钉枪或压铆机将另一端压成封闭钉头而成 焊接是钢结构最主要的连接方式 优点是任何形状的结构都可以用焊缝连接 构造简单 省工省料 而且能实现自动化操作 生产效率高 螺栓连接分普通螺栓连接和高强螺栓连接 普通螺栓是用a3f q235 a f 钢制造的 按加工精度分为a b c三级 高强螺栓系用高强钢材制成 可对栓杆施加很大的紧固预拉力 使板叠压得很紧 利用板间的摩擦阻力传递剪力 这就是摩擦型高强螺栓连接 2 2焊接的基本知识 焊接方法有电弧焊 接触焊 汽焊等 电弧焊又分为手工焊 自动焊和半自动焊三种 目前 钢结构中常用的是手工电弧焊 1 手工电弧焊与焊条如图2 2所示 电焊机即是一个降压变压器 其两个电极一极连焊钳 焊条 一极连焊件 常用的焊条牌号有e43型 e50型和e55型等 2 2 1焊接方法 2 自动焊 自动焊设备 自动电焊机 工艺原理如图2 3所示 图2 2手工电弧焊 图2 3自动埋弧电弧焊 焊缝连接按构件的相对位置可分为平接 搭接 顶接 角接等形式 焊缝按构造可分为对接焊缝和角焊缝两种 如图2 4所示 对接焊缝省料 传力均匀 强度高 但边缘须作坡口 尺寸要求严且制造费工 焊缝按施焊位置又可分为平焊 立焊 横焊 仰焊 平焊施焊最方便 质量易于保证 仰焊施焊条件最差 质量不易保证 设计时应尽量避免 图2 5 2 2 2焊缝与焊缝连接形式 图2 4焊缝连接形式 图2 5焊缝的施焊位置 平 立 横 仰 在钢结构施工图中的焊缝 应遵照 焊缝符号表示法 gb324 88 和 建筑结构制图标准 gb t50105 的规定予以标注 见表2 1 焊缝符号主要由图形符号 辅助符号和引出线等部分组成 图形符号表示焊缝截面的基本形式 引出线由横线 斜线及箭头组成 而横线由两条平行的实线与虚线组成 可在实线侧或虚线侧标注符号 斜线和箭头则将整个焊缝符号指向图形的有关焊缝处 2 2 3焊缝符号与标注方法 当焊缝分布不规则时 在标注焊缝符号的同时 宜在焊缝处加粗线 表示可见焊缝 或栅线 表示不可见焊缝 工地安装焊缝加 号 图2 6 表2 1焊缝符号 图2 6焊缝标注图形 a 可见焊缝 b 不可见焊缝 c 工地安装焊缝 焊接质量将直接影响焊缝的强度 对焊缝的质量应按其受力性质和所处的部位进行分级检验 质量检验分为三级 其中三级质量检验只对全部焊缝作外观检查 即只检查焊缝外观缺陷 气孔 咬边 和几何尺寸是否符合三级标准的要求 二级的检验项目规定除对全部焊缝按二级标准检查外观外 还须按要求用超声波抽查焊缝长度的50 一级的检验项目则规定除对全部焊缝按一级标准检查外观外 尚需按要求用超声波检查 并用x射线抽查焊缝长度2 且部分拍片 2 2 4焊缝质量级别 对接焊缝的质量分一 二 三级 其中一 二级质量的强度与母材相同 三级质量的抗拉强度设计值则降低了15 角焊缝均为三级质量 其强度设计值不论拉 压 剪均取统一值 2 3对接焊缝的构造与计算 1 选择正确的坡口与间隙保证焊透 如图2 7所示 根据焊接条件和钢板的厚度可选择图中的各种坡口形式 图中的坡口形式 由钢板厚度决定 间隙c和角度 可参见国家有关标准 2 设置引弧板焊缝的起弧灭弧处 常会出现弧坑等缺陷 引起应力集中并易产生裂纹 可设引弧板于两端 其材料和坡口形式同于焊件 在焊接完毕后切除 图2 8 2 3 1对接焊缝的构造 3 清渣补焊 u形和v形焊缝主要为正面焊 其根部往往没有焊透而存在缺陷 所以一面焊完后 应反过来清渣补焊 以保证焊缝质量 4 不同厚度与宽度钢板的连接 在钢板拼接处 当焊件宽度不同或厚度在一侧相差超过4mm时 应分别在宽度或厚度方向从一侧或双侧做成坡度不大于1 2 5的斜角 如图2 9 所示 形成平缓过渡 减少应力集中 5 采用不焊透的对接焊缝时 应在设计图中注明坡口的形式与尺寸 其有效厚度he不得小于1 5 t t为坡口所在焊件的较大厚度 图2 7对接焊缝的坡口形式 图2 8引弧板 图2 9钢板变截面平接 a 变宽度 b 变厚度 1 轴心力作用时的计算如图2 10所示的受拉对接焊缝 当采用一 二级质量时 焊缝截面的抗拉 抗压和抗剪的强度设计值同于母材 只要连接板能承受拉力n 则焊缝不必计算 当采用三级质量时 抗拉 抗剪强度设计值不变 唯抗拉强度设计值降低15 可采用斜焊缝 对于斜焊缝只须验算正应力 即 2 3 2对接焊缝的计算 当tan 1 5 即 56 19 时 则斜焊缝不必验算 2 弯矩和剪力共同作用时的对接焊缝 如图2 11所示对接焊缝 应验算边缘纤维的最大正应力 中和轴处的最大剪应力和腹板与翼缘连接处的折算应力 例2 1 验算如图2 10所示的钢板对接焊缝 钢板截面500mm 10mm 轴向拉力n 1000kn 钢材为q235a f 焊条e43型 焊缝为三级质量 施工中未采用引弧板 解 1 验算钢板的承载能力 a f 1075kn n 1000kn 2 验算直缝 208 3n mm2 ftw 185n mm2直缝不能满足 3 改为斜缝 令tan 1 5 144 2n mm2 ftw 185n mm2 例2 2 如图2 12所示 验算工字形牛腿与柱的对接焊缝 n 270kn 设计值 偏心距e 300mm 钢材为q235 e43型焊条 手工焊焊缝质量三级 无引弧板 解 1 焊缝受力 m ne 270 300 8100kn cm v n 270kn 2 截面几何特征 iw 13544 6cm4ww 677 2cm3 sw 397 5cm3 s1 253 5cm3 3 强度验算 max 119 6n mm2 ftw 185n mm2 max 99n mm2 fvw 185n mm2 1 113 6n mm2 1 63 2n mm2 eq 157 8n mm2 1 1ftw 203 5n mm2 图2 10轴心力作用时的对接焊缝 图2 11弯矩和剪力共同作用时对接焊缝 图2 10轴心力作用时的对接焊缝 图2 12例17 2附图 2 4角焊缝的构造与计算 在搭接或顶接板件的边缘 所焊截面为三角形的焊缝叫做角焊缝 角焊缝按外力作用方向可分为平行于力作用方向的侧面角焊缝 垂直于力作用方向的正面角焊缝以及与力作用方向斜交的斜向角焊缝 图2 13 角焊缝两边夹角为直角的称为直角角焊缝 图2 14 夹角为锐角或钝角的称为斜角角焊缝 图2 15 2 4 1角焊缝的构造 直角角焊缝 简称角焊缝 截面分普通式 平坡式和凹式三种 一般多采用普通式 角焊缝的构造要求 1 角焊缝的焊脚尺寸hf不得小于1 5 t t为较厚钢板的厚度 2 角焊缝的焊脚尺寸hf不能过大 否则易发生损伤构件的过烧现象和咬边现象 且易产生较大的焊接残余应力和焊接变形 3 角焊缝的两焊脚尺寸一般为相等 4 侧面角焊缝和正面角焊缝的计算长度不得小于8hf和40mm 5 侧面角焊缝的计算长度不宜大于60hf或40hf 当大于上述数值时 其超过部分在计算中不予考虑 6 在次要构件或次要焊接连接时 可采用断续角焊缝 7 当板件端部仅有两侧角焊缝连接时 每条侧焊缝长度不宜小于两侧面角焊缝之间的距离 同时两侧面角焊缝之间的距离不宜大于16t或190mm t为较薄焊件的厚度 8 当角焊缝的端部在构件转角处作长度为2hf的绕角焊时 转角处须连续施焊 以避免在应力集中较大处因起 灭弧而出现缺陷 9 在搭接连接中 搭接长度不得小于焊件较小厚度的5倍 并不得小于25mm 图2 13侧面 正面与斜向角焊缝 图2 14直角角焊缝截面形式 a 普通型 b 平坡式 c 凹式 图2 15斜角角焊缝截面 角焊缝的应力状态是比较复杂的 应力分布是不均匀的 破坏始自应力集中最严重的根角a处 如图2 16 在设计计算中 均假定破坏截面为45 喉部截面 即图2 16中的ad截面 称为计算截面 he为有效厚度 正面焊缝的破坏强度较侧面焊缝高 约为侧面焊缝的1 35 1 55倍 2 4 2角焊缝的计算 2 4 2 1角焊缝的受力特点 图2 16轴力n作用下的角焊缝 2 4 2 2角焊缝在通过焊缝形心的拉力 压力或剪力作用下的强度计算 1 正面角焊缝或作用力垂直于焊缝长度方向时 2 侧面角焊缝或作用力平行于焊缝长度方向时 3 当作用力与焊缝长度方向斜交时 应分别计算焊缝在两个方向的 f和 f 然后按下式计算 4 周围角焊缝 如图2 13 有正面 侧面 斜向各种角焊缝组成的周围角焊缝 假设破坏时各部分角焊缝都达到各自的极限强度 则 图2 13侧面 正面与斜向角焊缝 2 4 2 3在各种力综合作用下角焊缝强度的计算 如图2 17所示 角焊缝受m n v的综合作用 n引起垂直于焊缝长度方向的应力 fn v引起沿焊缝长度方向的应力 fv m引起垂直于焊缝长度方向 按三角形分布的应力 fm 即 式 2 10 2 12 分别给出了一般表达式和图示矩形焊缝计算截面的计算式最大应力在焊缝的上端 其验算公式为 图2 17综合作用下的角焊缝 2 4 2 4角钢与节点板连接焊缝计算 在普通钢屋架中 双角钢截面轴力腹杆与节点板的连接一般多采用两面侧焊 受有动力荷载时 可采用三面围焊 受力较小时 可采用l形围焊 围焊的转角处必须连续施焊 1 两面侧焊 图2 18 a 为两面侧焊 双角钢截面的轴线位置可由角钢表查出e1值得到 则焊缝的形心应在截面轴线上 设肢背焊缝承受力n1 肢尖焊缝承受力n2 由平衡条件 n1 n2 n n1e1 n2e2 解之可得 求得n1和n2后 设出合理的肢背 肢尖的焊脚尺寸hf1和hf2 即可计算出肢背 肢尖所需的焊缝长度lw1和lw2 2 三面围焊 图2 18 b 为三面围焊 要点也是使焊缝的形心位于角钢截面的轴线上 先设出端缝的焊脚尺寸hf3 则端缝承担的力n3可以求出 n3 2 0 7hf3lw3 fffw 而lw3 b 肢宽 对n2处取矩 m 0 则有 ne2 n1 e1 e2 n3 e1 e2 2 0 可以解出 n1 ne2 e1 e2 n3 2 k1n n3 2n2 k2n n3 2 3 l形围焊 利用式 2 17 令n2 0 则有 n3 2k2nn1 n 2k2n 例2 3 将例17 1改为双盖板角焊缝平接 图2 19 钢板截面500mm 10mm n 1000kn 设计值 钢材为q235a f 焊条e43型 解 1 采用2块460mm 6mm 的矩形盖板 三面围焊连接 盖板面积 a 2 46 0 6 55 2cm2 50cm2 按构造要求设hf 5mm 则连接一侧的一条侧焊缝的长度可求 lw1 176mm取为180mm 盖板长度l 2 180 10 370mm 2 为避免矩形盖板四角处焊缝的应力集中 改为 b 图的菱形盖板 不考虑端缝的 f 则接头一侧单面需要的焊缝总长度为 lw 893mm 图 b 中布置的焊缝长度 lw 906 893mm 例2 4 由2 140 90 8 长肢相连 双角钢与节点板 厚12mm 相连 轴心力设计值n 600kn 手工焊e43型焊条 采用q235a f钢 设计连接 解 1 采用两面侧焊 设hf1 肢背处 8mm 1 5 12 5 2mm 1 2 8 9 6mmhf2 肢尖处 6mm 8 1 2 6 7mm 肢背lw1 218mm取为240mm 肢尖lw2 156mm 取为170 mm 2 采用三面围焊 设焊脚尺寸hf1 hf2 hf3 6mmn3 229 6kn 肢背lw1 205mm 取为220mm 肢尖lw2 70 8mm取为90mm 本杆件内力较大 不宜采用l形围焊 例2 5 钢柱与牛腿的连接和受力如图2 20所示 采用q235a f钢 手工焊 e43型焊条 设计该角焊缝连接 解 1 受力分析 剪力v 150kn 由垂直缝承受 弯矩m 150 20 3000kn cm 最大应力点为垂直缝最下边缘处 2 焊缝有效截面的几何特性 设hf均为10mm hfmax 1 2 10 12mm hfmin 6 7mm水平缝面积 af1w 24 5cm2 垂直缝面积 af2w 2 0 7 1 30 1 40 6cm2 全部有效面积 afw af1w af2w 24 5 40 6 65 1cm2 求焊缝形心位置 近似将两条水平缝看作等长等宽的焊缝 对水平缝轴线取面积矩 yafw af2w 29 2 1 y 40 6 15 65 1 9 5 cm 截面惯性矩 ifw 6518cm4 截面最小抵抗矩 wfw 318cm3 3 焊缝强度验算 fw 94 3n mm2 fw 36 9n mm2 85 7n mm2 fwf 160n mm2 焊脚尺寸hf还可以小些 略 图2 18角钢的节点板连接焊缝 a 两面侧焊 b 三面围焊 c l形围焊 图2 18角钢的节点板连接焊缝 a 两面侧焊 b 三面围焊 c l形围焊 图2 19例2 3附图 a 矩形盖板 b 菱形盖板 图2 20例2 5附图 2 5焊接残余应力与焊接变形 高度不均匀的温度场造成构件内部收缩与膨胀的不均匀性 致使构件产生变形 这种变形叫焊接变形 如图2 21所示 而焊缝和焊缝附近钢材不能自由地变形 因受到周围钢材的约束而产生焊接残余应力 为了减少和限制焊接残余应力和焊接变形 可以采取以下措施 1 在设计中不得任意加大焊缝 避免焊缝立体交叉和在一处集中大量焊缝 焊缝布置应尽可能对称于构件重心 2 采用合理的焊接顺序 例如钢板对接 当焊缝较长时可采用分段退焊 图2 22 a 厚度较大时可采用分层焊 图2 22 b 钢板分块拼接合理安排施焊顺序 图2 22 c 工字形顶接采用对角跳焊 图2 22 d 3 施焊前使构件有一个和焊接变形相反的预变形如图2 23 a 中将翼缘预弯 在 b 图中将平接的接缝处预弯 使与焊接变形相抵消 但此法不能去除焊接应力 4 对于小尺寸的焊件可焊前预热或焊后进行退火处理 退火是将构件加热至600 后 使其缓慢冷却 可消除焊接应力 也可以在焊后锤击 以减小焊接应力和焊接变形 5 机械校正法和局部加热法矫正焊接变形 如弯曲变形可用机械顶压冷矫正 也可以在凸面局部加热 利用热后的冷缩进行热矫正 图2 21焊接变形 a 纵向收缩和横向收缩 b 弯曲变形 c 角变形 d 波浪变形 e 扭曲变形 图2 22合理的焊接顺序 图2 23减小焊接变形的措施 2 6普通螺栓连接的构造与计算 1 关于螺栓的基本知识 螺栓有不同的性能等级 如 4 6级 8 8级 10 9级 等 是由螺栓材料而区分的 小数点前的数字表示螺栓材料的最低抗拉强度fu 4即为400n mm2 小数点及后面的数字 0 6 0 8等 则表示材料的屈强比 普通螺栓用q235a f钢制成 属于4 6级 a b级螺栓配 类孔 见表16 9注 适用于受剪连接 c级螺栓配 类孔 冲孔或不用钻模钻孔 适用于受拉连接 2 6 1普通螺栓连接的构造 螺栓的代号用字母 m与公称直径的毫米数表示 如m16 m18等 常用的螺栓是m16 m20和m24 螺栓长度的选用 在考虑连接件叠合厚度的同时 还应考虑两头垫圈 螺母的厚度并外露2 3扣丝扣 2 螺栓与螺孔图例 钢结构施工图表示螺栓及螺孔的图例见表2 2 3 螺栓连接的构造要求 每一杆件在节点上以及拼接接头的一端 永久性的螺栓 或铆钉 数不宜少于两个 对组合构件的缀条 其端部连接可采用一个螺栓 铆钉 螺栓的排列分并列 错列两种 螺栓排列时 其中距 边距和端距应满足下列要求 受力要求 构造要求 施工要求 根据上述三个方面的要求 规范 制定了螺栓的最大 最小允许间距 见表2 3 螺栓排列时 宜按最小允许间距选用 且取5mm的整数倍 型钢 工字钢 槽钢 角钢 上的螺栓排列 除满足表17 3的要求 尚需考虑线距 为使螺栓的垫圈和螺母位于平整部位 最大孔径d0max 避免截面过分削弱 的要求 参见图2 24和表2 4 表2 6 表2 2螺栓及螺孔图例 表2 3螺栓或铆钉的最大 最小容许距离 图2 24螺栓的排列 表2 4角钢上螺栓或铆钉线距表 mm 表2 5工字钢和槽钢腹板上的螺栓线距表 mm 表2 6工字钢和槽钢翼缘上的螺栓线距表 mm 普通螺栓连接按受力性质分为抗剪螺栓连接 受拉螺栓连接和拉剪螺栓连接 抗剪螺栓连接靠栓杆受剪和孔壁承压传力 受拉螺栓连接沿栓杆轴线方向受拉 拉剪螺栓连接则两者兼而有之 2 6 2普通螺栓连接的计算 2 6 2 1抗剪螺栓连接 1 受力特点与破坏形式在图2 25中 n为钢板所受拉力 为钢板间的相对位移 n 曲线分为三个阶段 第一阶段为上升直线段第二阶段为水平段第三阶段为弹塑性工作阶段 抗剪螺栓连接 包括铆接和承压型高强螺栓连接 可能有五种破坏形式 如图2 26所示 当螺栓杆较细 板件较厚时 螺栓杆被剪断 图2 26 a 当螺栓杆较粗 板件较薄时 孔壁挤压破坏 图2 26 b 当螺孔对板削弱过多时 板件被拉断 图2 26 c 当端距太小时 板端可能因冲剪而破坏 图2 26 d 当栓杆细长时 栓杆可能因弯曲而破坏 图2 26 e 2 计算方法 一个螺栓的受剪承载力计算值按下式计算一个螺栓的承压承载力设计值按下式计算 如前所述 当外力n通过螺栓群中心时 可以认为每个螺栓均匀受力 则抗剪螺栓连接中 接头一侧所需螺栓数为 n n nminb 由于螺栓孔削弱了构件的截面 还须按下式验算开孔截面的净截面强度 n an 在构件的节点处或拼接接头一侧 当螺栓沿受力方向的连接长度l1 图2 27 过大时 各螺栓的受力将很不均匀 两端螺栓受力较大常先破坏 后依次破坏 规范 规定 包括高强度螺栓 当l1 15d0时 螺栓的承载力设计值nminb应乘以下列折减系数 予以降低 当l1 15d0时 1 1 l1 150d0 当l1 60d0时 0 7 例2 7 设计两角钢拼接 采用c级螺栓 角钢型号 75 5 轴心拉力设计值n 119kn 采用q235钢 解 1 确定接头一侧螺栓数与排列 采用m20螺栓 d0 21 5mm 符合表17 4规定 拼接角钢采用 75 6 单钉抗剪和承压承载力设计值为 nvb 40 8kn ncb 30 5kn 连接一侧所需螺栓数目 n 4 29取为5个 为安排紧凑 采用图2 28的错列布置 符合表17 3和表17 4 2 验算角钢净截面强度 将角钢展开如图 75 5 a 7 412cm2 截面an 6 337cm2 截面an 5 547cm2 214 5n mm2 f 215n mm2 图2 25单个双剪螺栓连接的n 曲线 图2 26受剪螺栓连接的破坏形式 a 螺杆剪断 b 孔壁挤压坏 c 钢板拉断 d 端部钢板剪断 e 栓杆受弯破坏 图2 27螺栓沿受力方向的连接长度 图2 28例2 7附图 2 6 2 2受拉螺栓连接 1 单个受拉螺栓的抗拉承载力设计值 图2 29所示为螺栓连接的t形接头 在外力n的作用下 栓杆将沿杆轴方向受拉 单个受拉螺栓抗拉承载力设计值当螺钉群受轴心力作用时 所需螺栓数 2 计算方法在设计时一般先选定螺栓直径 数目及排列构造 然后再进行验算 如图2 30所示牛腿与柱的连接中 外力f的偏心作用使螺栓群受剪力v和弯矩m 设受力最大排螺柱个数为m 则受力最大螺栓 单个 所受的拉力 同时作用有弯矩m和轴心拉力n时 n由各螺栓平均承担 螺栓群中螺栓所受最大拉力nmax和最小拉力nmin应符合下列条件 当nmin f n fey1 m yi2 0时 螺栓群的转动轴在螺栓群的中心位置o处 见图2 31 a 所示 此时nmax f n fey1 m yi2 ntb 当nmin f n fey1 m yi2 0时 如图2 31 b 所示 端板底部将出现受压区 螺栓群转动轴位置下移 可偏于安全地取转动轴在弯矩指向一侧最外排螺栓o 处 此时 图2 29受拉螺栓连接 图2 30弯矩与轴力作用下的拉力连接 图2 31受拉螺栓连接受偏心力作用 2 6 2 3拉剪螺栓连接 粗制螺栓多用于受拉连接 若有剪力常设支托承受 对于次要连接 若不设支托 螺栓将兼受拉剪 同时承受剪力和杆轴方向拉力的普通螺栓应分别符合下列公式的要求 例2 8 工字形牛腿与柱用q235c级螺栓连接 f 258kn 设计值 支托只在安装时起作用 设计普通螺栓连接 解 1 构造设计 初选m20螺栓10个排列如图2 32 符合构造要求 因支托仅在安装时起作用 所以螺栓兼受拉剪 2 求单钉抗剪 承压 抗拉承载力设计值 nvb 40 84kn ncb 122kn ntb 41 65kn 3 求受力最大螺栓所受的拉力与剪力 nv 25 8kn nt 32 25kn 4 验算 nt 25 8kn ncb 122kn 满足 图2 32例2 8附图 2 7高强度螺栓连接的构造与计算 高强度螺栓由高强度钢材制成 拧紧螺母可使栓杆产生很高的预拉力将叠合钢板压得很紧 剪力则由板叠间的摩擦力来传递 而不像普通螺栓那样 由栓杆受剪和孔壁承压来传递剪力 这就是摩擦型高强螺栓的工作原理 高强度螺栓所用材料的性能等级按热处理 淬火 回火 后的强度分8 8级和10 9级两种 其性能等级和采用的钢号可见表16 8 2 7 1高强度螺栓的基本知识 2 7 1 1高强度螺栓的受力特点与材料 2 7 1 2高强度螺栓的预拉力和紧固方法 预拉力值为螺栓材料的屈服强度fy和螺栓有效面积ae的乘积考虑一定的降低系数而确定 按上述计算的p值 取5kn的整倍数应用 如表2 8所列 高强度螺栓按形状不同 有大六角头和扭剪型两种类型 如图2 33所示 1 扭矩法 拧紧螺母时的扭矩m和螺栓所要达到的预拉力p之间成正比关系 终拧扭矩t可用下列公式确定 t kd p p 2 转角法 分初拧和终拧两步 初拧用短扳手拧紧螺母 此时约使螺栓达到20 30 的预拉力 使板叠间紧密接触 做出标记 然后用长扳手将螺母从标记位置再拧一定的角度到终拧位置 终拧的角度根据角度和预拉力成正比 并考虑板叠厚度和直径d的影响而定 3 扭断螺栓尾部 对于扭剪型高强螺栓 先用普通扳手拧紧螺母 是为初拧 再用特制电动扳手的两个套筒中的大套筒套住螺母 小套筒套住螺栓尾部梅花卡头 一个套筒正转 一个套筒反转 由于螺栓尾部槽口深度是按终拧扭矩和预拉力之间的关系而确定的 所以梅花卡头被拧断之时 拧紧扭矩即达到终拧扭矩 而螺栓则达到预拉力 接触面的粗糙程度和处理方法是影响 值的主要因素 规范 规定了四种方法 见表2 9 表2 8一个高强度螺栓的预拉力p kn 图2 33大六角头与扭剪型高强螺栓 表2 9摩擦面的抗滑移系数 1 受剪高强度螺栓连接的计算 受剪摩擦型高强度螺栓是以摩擦力被克服而产生相对滑移为极限状态的 一个螺栓的抗剪承载力设计值为 nvb 0 9nf p一个高强螺栓抗剪承载力设计值求出后 即可求出连接一侧所需的高强螺栓数目n n n nvb 2 7 2摩擦型高强度螺栓的计算 高强螺栓连接的净截面强度验算不同于普通螺栓 在图2 34中 连接一侧螺栓数为n 验算截面 处的螺栓数为n1 对普通螺栓而言 净截面an要承受全部n力 而高强度螺栓则不然 每个螺栓所承受剪力的50 已由孔前摩擦面传走 孔前传力系数为0 5 故净截面受力为n n 0 5nn1 n n 1 0 5n1 n 净截面验算为虽然a an 但所承力n n 故构件破坏也可能由毛截面控制 所以尚应进行毛截面验算 n a f 例2 9 截面为320 12的板件 钢材为q235 n 600kn 设计值 设计连接 普通c级螺栓 栓径m20 孔径d 21 5mm 高强螺栓受剪连接 10 9级m22 钢丝刷除锈 外径d 23 5 解 1 普通螺栓连接 单钉承载力设计值 nvb 81 7kn ncb d73 2kn连接一侧所需螺栓数为 n 8 2个 取为9个构造排列如图2 35 a 净截面强度验算 195 7n mm2 f 215n mm2 2 高强螺栓连接 一个高强螺栓抗剪承载力设计值 nvb 0 9nf p 102 6kn 连接一侧所需螺栓数 n n nvb 5 84个 取为6个按构造排列如图2 35 b 2 受拉高强螺栓的计算 单个高强螺栓受拉承载力设计值 当高强螺栓在沿杆轴方向承受外拉力时 板叠间的摩擦阻力将降低 规范 偏于安全地规定单个高强螺栓的抗拉承载力设计值为 ntb 0 8p 拉力计算 螺栓群受沿杆轴方向的轴心