土木栓钉连接录象用

1、设计原理设计原理 钢结构钢结构 第四章第四章 钢结构的连接钢结构的连接螺栓连接的构造与计算螺栓连接的构造与计算 一、螺栓的种类一、螺栓的种类 1.1.普通螺栓普通螺栓 C级级-粗制螺栓粗制螺栓，性能等级为，性能等级为4.6或或4.8级；级； 4表示表示f fu u400N/mm400N/mm2 2, , 0.6或或0.8表示表示f fy y/f/fu u=0.6=0.6或或 0.80.8；类孔类孔，孔径，孔径(d(do o)-)-栓杆直径栓杆直径(d) (d) 1.51.53mm3mm。 A、B级级-精制螺栓精制螺栓，性能等级为，性能等级为5.6或或8.8级级; ; 5或或8表示表示f fu

2、u500500或或800800N/mmN/mm2 2, , 0.6或或0.8表示表示f fy y/f/fu u=0.6=0.6或或0.80.8； 类孔类孔，孔径，孔径(d(do o)-)-栓杆直径栓杆直径(d)(d)0.30.30.5mm0.5mm。 按其加工精细程度和强度分为按其加工精细程度和强度分为: :A、B、C三个级别。三个级别。 4 46 6 螺栓连接的构造螺栓连接的构造 设计原理设计原理 钢结构钢结构 第四章第四章 钢结构的连接钢结构的连接螺栓连接的构造与计算螺栓连接的构造与计算 2.2.高强度螺栓高强度螺栓 由由4545号、号、40B40B和和20MnTiB20MnTiB钢加工而

3、成，并经过热处理钢加工而成，并经过热处理 45号8.8级； 40B和20MnTiB10.9级 （a a）大六角头螺栓）大六角头螺栓 （b b）扭剪型螺栓）扭剪型螺栓 设计原理设计原理 钢结构钢结构 第四章第四章 钢结构的连接钢结构的连接螺栓连接的构造与计算螺栓连接的构造与计算 高强度螺栓分类：高强度螺栓分类： 根据确定承载力极限的原则不同，分为高强根据确定承载力极限的原则不同，分为高强 度螺栓度螺栓摩擦型连接摩擦型连接和高强度螺栓和高强度螺栓承压型连接承压型连接。 孔径：孔径：摩擦型摩擦型连接的高强度螺栓的连接的高强度螺栓的孔径孔径比螺栓比螺栓 公称直径大公称直径大1.5-2.0mm1.5-2

4、.0mm；承压型承压型连接的高强度螺连接的高强度螺 栓的栓的孔径孔径比螺栓公称直径大比螺栓公称直径大1.0-1.5mm1.0-1.5mm。 二、螺栓的排列二、螺栓的排列 设计原理设计原理 钢结构钢结构 第四章第四章 钢结构的连接钢结构的连接螺栓连接的构造与计算螺栓连接的构造与计算 1.1.并列并列简单、整齐、紧凑所用连接板尺简单、整齐、紧凑所用连接板尺 寸小，但构件截面削弱大；寸小，但构件截面削弱大； B B 错列错列 A A 并列并列 栓距栓距 线距线距边距边距 边距边距 端距端距 2.2.错列错列排列不紧凑，所用连接板尺寸大，排列不紧凑，所用连接板尺寸大， 但构件截面削弱小；但构件截面削弱

5、小； 设计原理设计原理 钢结构钢结构 第四章第四章 钢结构的连接钢结构的连接螺栓连接的构造与计算螺栓连接的构造与计算 2.2.螺栓排列应考虑的因素螺栓排列应考虑的因素 （1）受力要求）受力要求（规定了最大最小值）（规定了最大最小值） A.端距2d0(为孔径),防止钢板被 剪断。（顺力方向） C.受压时，栓距不宜太大，防止板件间发生张口 或鼓曲现象。（顺力方向） B.受拉时,线距不宜太小,防止截面削弱过多,钢板 发生强度破坏。（垂直力方向） (2) 施工要求施工要求（规定最小值） 要保证有一定空间，便于用扳手拧紧螺帽。 根据扳手尺寸和工人的施工经验。 设计原理设计原理 钢结构钢结构 第四章第四章

6、 钢结构的连接钢结构的连接螺栓连接的构造与计算螺栓连接的构造与计算 根据上述三方面的要求，规范规定了螺栓排 列的最大、最小容许距离。（见P61表4-2） (3) (3) 构造要求构造要求 （规定了最大 值） 螺栓的栓距、中距及边距 不宜过大，否则钢板间不能紧 密贴合，潮气侵入缝隙使钢材 锈蚀。 设计原理设计原理 钢结构钢结构 第四章第四章 钢结构的连接钢结构的连接螺栓连接的构造与计算螺栓连接的构造与计算 端距端距端距端距中距中距 边距边距 线距线距 3d0 2d03d0 1.5d0 1.5d0 3d0 3d02d0 端距端距 边距边距 1.5d0 (1.2d0) 2d02d0 1.5d0 3d

7、0 端距端距 并列并列错列错列 设计原理设计原理 钢结构钢结构 第四章第四章 钢结构的连接钢结构的连接螺栓连接的构造与计算螺栓连接的构造与计算 螺栓排列的最大、最小容许距离 设计原理设计原理 钢结构钢结构 第四章第四章 钢结构的连接钢结构的连接螺栓连接的构造与计算螺栓连接的构造与计算 4 47 7 普通螺栓连接计算普通螺栓连接计算 一、螺栓连接的受力形式一、螺栓连接的受力形式 F N F A 只受剪力只受剪力B 只受拉力只受拉力 C 剪力和拉力剪力和拉力 共同作用共同作用 设计原理设计原理 钢结构钢结构 第四章第四章 钢结构的连接钢结构的连接螺栓连接的构造与计算螺栓连接的构造与计算 二、普通螺

8、栓抗剪连接二、普通螺栓抗剪连接 （一）工作性能和破坏形式（一）工作性能和破坏形式 1.1.工作性能工作性能 对图示螺栓连接做抗剪对图示螺栓连接做抗剪 试验试验, ,即可得到板件上即可得到板件上a、b 两点相对位移两点相对位移和作用力和作用力N 的关系曲线的关系曲线, ,该曲线清楚的该曲线清楚的 揭示了抗剪螺栓受力的四揭示了抗剪螺栓受力的四 个阶段个阶段, ,即：即： N O 1 2 3 4 N N a b N N/2 N/2 设计原理设计原理 钢结构钢结构 第四章第四章 钢结构的连接钢结构的连接螺栓连接的构造与计算螺栓连接的构造与计算 (1)摩擦传力的弹性阶段摩擦传力的弹性阶段(01段段) 直

9、线段直线段连接处于弹性状态；连接处于弹性状态； 该阶段较短该阶段较短摩擦力摩擦力 较小。较小。 (2) (2)滑移阶段滑移阶段(1(12 2段段) ) 克服摩擦力后，板件间突然克服摩擦力后，板件间突然 发生水平滑移，最大滑移量发生水平滑移，最大滑移量 为栓孔和栓杆间的距离，表为栓孔和栓杆间的距离，表 现在曲线上为水平段。现在曲线上为水平段。 a b N N/2 N/2 N O 1 2 3 4 设计原理设计原理 钢结构钢结构 第四章第四章 钢结构的连接钢结构的连接螺栓连接的构造与计算螺栓连接的构造与计算 N O 1 2 3 4 a b N N/2 N/2 (3)(3)栓杆传力的弹塑性阶段栓杆传力

10、的弹塑性阶段 (2(23 3段段) ) 该阶段主要靠栓杆与该阶段主要靠栓杆与 孔壁的接触传力。栓杆受孔壁的接触传力。栓杆受 剪力、剪力、拉力拉力、弯矩作用弯矩作用， 孔壁受挤压。由于材料的孔壁受挤压。由于材料的 弹性以及弹性以及栓杆拉力增大栓杆拉力增大所所 导致的板件间摩擦力的增导致的板件间摩擦力的增 大，大，N-N-关系以曲线状态关系以曲线状态 上升。上升。 设计原理设计原理 钢结构钢结构 第四章第四章 钢结构的连接钢结构的连接螺栓连接的构造与计算螺栓连接的构造与计算 (4)(4)塑性阶段塑性阶段(3(34 4段段) ) 达到达到3后，即使给荷后，即使给荷 载以很小的增量，连接的剪载以很小的

11、增量，连接的剪 切变形迅速增大，直到连接切变形迅速增大，直到连接 破坏。破坏。 4点（曲线的最高点）点（曲线的最高点） 即为普通螺栓抗剪连接的极即为普通螺栓抗剪连接的极 限承载力限承载力Nu。 N O 1 2 3 4 a b N N/2 N/2 Nu 设计原理设计原理 钢结构钢结构 第四章第四章 钢结构的连接钢结构的连接螺栓连接的构造与计算螺栓连接的构造与计算 剪力作用下螺栓群受力状态 2.2.螺栓受力特点螺栓受力特点：各螺栓受力两端大，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。 说明： 1.抗剪普通螺栓的极限状态抗剪普通螺栓的极限状态：以弹塑

12、性阶段 的末尾阶段作为计算的极限状态。在此阶段靠螺靠螺 栓杆抗剪和孔壁承压共同传力。栓杆抗剪和孔壁承压共同传力。 设计原理设计原理 钢结构钢结构 第四章第四章 钢结构的连接钢结构的连接螺栓连接的构造与计算螺栓连接的构造与计算 2.2.破坏形式破坏形式 （1 1）螺栓杆被剪坏）螺栓杆被剪坏 栓杆较细而板件较厚时栓杆较细而板件较厚时 （2 2）孔壁的挤压破坏）孔壁的挤压破坏 栓杆较粗而板件较薄时栓杆较粗而板件较薄时 （3 3）板件被拉断）板件被拉断 截面削弱过多时截面削弱过多时 以上破坏形式予以计算解决。以上破坏形式予以计算解决。 N/2 N N/2 N N N N 设计原理设计原理 钢结构钢结构

13、 第四章第四章 钢结构的连接钢结构的连接螺栓连接的构造与计算螺栓连接的构造与计算 （4 4）板件端部被剪坏）板件端部被剪坏( (拉豁拉豁) ) 端矩过小时；端矩不应小于端矩过小时；端矩不应小于2d2dO O NN （5 5）栓杆弯曲破坏）栓杆弯曲破坏 螺栓杆过长；栓杆长度不应大于螺栓杆过长；栓杆长度不应大于5d5d 这这 两两 种种 破破 坏坏 构构 造造 解解 决决 N/2 N N/2 设计原理设计原理 钢结构钢结构 第四章第四章 钢结构的连接钢结构的连接螺栓连接的构造与计算螺栓连接的构造与计算 （二）单个单个普通螺栓的抗剪设计承载力计算螺栓的抗剪设计承载力计算 应使应使单个螺栓承受的荷载单

14、个螺栓承受的荷载单个螺栓的设计承单个螺栓的设计承 载力。载力。 1.栓杆本身的抗剪承载力设计值 （1）计算假定：剪应力在螺栓杆截面上均匀分布。 （2）计算公式： 2 4 bb vvv d Nnf nv受剪面数；Chapter03inside_03_07_03.htm d螺杆直径； 螺栓杆剪切破坏 2 4 bb vvv d Nnf 2 4 bb vvv d Nnf 2 4 bb vvv d Nnf d 设计原理设计原理 钢结构钢结构 第四章第四章 钢结构的连接钢结构的连接螺栓连接的构造与计算螺栓连接的构造与计算 fvb 螺栓的抗剪强度设计值。螺栓的抗剪强度设计值。 2 v n双双剪剪： N N/

15、2 N/2 t2 t1 t3 1 v n单单剪剪： N N t2 t1 N t1 V 设计原理设计原理 钢结构钢结构 第四章第四章 钢结构的连接钢结构的连接螺栓连接的构造与计算螺栓连接的构造与计算 t2 t1 设计原理设计原理 钢结构钢结构 第四章第四章 钢结构的连接钢结构的连接螺栓连接的构造与计算螺栓连接的构造与计算 2.孔壁承压承载力设计值 （1）计算假定：承压面在直径面上且应力均匀分布。 （2）计算公式： bb cc Ndt f 同一方向承压构件较小总厚度； t , bb vc ff螺栓抗剪、抗压强度设计值。 孔壁承压破坏 bb cc Ndt f bb cc Ndt f 设计原理设计原理

16、 钢结构钢结构 第四章第四章 钢结构的连接钢结构的连接螺栓连接的构造与计算螺栓连接的构造与计算 由破坏形式知由破坏形式知抗剪螺栓的承载力取决于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剪承载力由以下两式决定: : min min(444) bbb vc NNN， 一个抗剪普通螺栓的承载力设计值：一个抗剪普通螺栓的承载力设计值： 2 (442) 4 bb vvv d Nnf 单栓抗剪设计承载力：单栓抗剪设计承载力： bb cc (443)Ndtf 单栓承压设计承载力：单栓承压设计承载力： 设计原理设计原理 钢结构钢

17、结构 第四章第四章 钢结构的连接钢结构的连接螺栓连接的构造与计算螺栓连接的构造与计算 4 v n四四剪剪： N/2 N/3 N/3 N/3 N/2 思考：左边情况与上面两思考：左边情况与上面两 种情况有何不同？注意不种情况有何不同？注意不 能直接用公式计算，为什能直接用公式计算，为什 么？么？ 2 v n双双剪剪： N N/2 N/2 t1 t2 t3 1 v n单单剪剪： N N t2 t1 剪切面数目剪切面数目nv和和t的取值的取值 21 t ,tmint 231 t ,ttmint 设计原理设计原理 钢结构钢结构 第四章第四章 钢结构的连接钢结构的连接螺栓连接的构造与计算螺栓连接的构造与

18、计算 三、三、 普通螺栓群抗剪连接计算普通螺栓群抗剪连接计算 1 1、普通螺栓群轴心力作用下抗剪计算、普通螺栓群轴心力作用下抗剪计算 N/2 N l l1 1 N/2 计算思路计算思路：将螺栓群：将螺栓群 受力在单个栓钉上进受力在单个栓钉上进 行分配，行分配， 求得一个栓钉所受求得一个栓钉所受 的外剪力的外剪力N N1 1 求一个栓钉所具有的抗力即求一个栓钉所具有的抗力即 校核：校核： N1 b minV N b minV N 设计原理设计原理 钢结构钢结构 第四章第四章 钢结构的连接钢结构的连接螺栓连接的构造与计算螺栓连接的构造与计算 N/2 N l l1 1 N/2 平均值平均值 螺栓的内

19、力分布螺栓的内力分布 试验证明试验证明, ,栓群在轴栓群在轴 力作用下各个螺栓的内力作用下各个螺栓的内 力沿栓群长度方向不均力沿栓群长度方向不均 匀，两端大匀，两端大, ,中间小。中间小。 当当l l1 115d15d0 0(d(d0 0为孔径为孔径) )时，时， 连接进入弹塑性工作状态后，连接进入弹塑性工作状态后， 内力重新分布，各个螺栓内内力重新分布，各个螺栓内 力趋于相同，力趋于相同，故设计时假定故设计时假定N 由各螺栓均担，即由各螺栓均担，即 求一个栓钉所受的外剪力求一个栓钉所受的外剪力N N1 1 nNN1 设计原理设计原理 钢结构钢结构 第四章第四章 钢结构的连接钢结构的连接螺栓连

20、接的构造与计算螺栓连接的构造与计算 b min N N n 即连接所需螺栓数为：即连接所需螺栓数为： 当当l115d0(d0为孔径为孔径)时，连接进入弹塑性工作时，连接进入弹塑性工作 状态后，即使内力状态后，即使内力发生发生重分布重分布, ,各螺栓受力也难各螺栓受力也难 以均匀，而是端部螺栓首先达到极限强度而破坏，以均匀，而是端部螺栓首先达到极限强度而破坏， 然后依次向里破坏。由试验可得连接的抗剪强度然后依次向里破坏。由试验可得连接的抗剪强度 折减系数折减系数与与l1/d0的关系曲线，我国规范规定：的关系曲线，我国规范规定： 设计原理设计原理 钢结构钢结构 第四章第四章 钢结构的连接钢结构的连

21、接螺栓连接的构造与计算螺栓连接的构造与计算 当当 时，时， 1 010 0 15601.1 150 l dld d 10 600.7ld当当 时，时， 以上折减系数同样适用于高强度螺栓或铆钉的长以上折减系数同样适用于高强度螺栓或铆钉的长 列连接。列连接。 ECCS 试验曲线试验曲线 （8.88.8级级 M22M22） 我国规范我国规范 1.0 0.75 0.5 0.25 0 20 40 60 80 l l1 1/d/d0 0 设计原理设计原理 钢结构钢结构 第四章第四章 钢结构的连接钢结构的连接螺栓连接的构造与计算螺栓连接的构造与计算 校核：校核： N1 b minV N 设计设计：求连接所需

22、螺栓数为：求连接所需螺栓数为 min (446) b N n N 板件的净截面验算板件的净截面验算 普通螺栓群轴心力作用下，为了防止板件被拉普通螺栓群轴心力作用下，为了防止板件被拉 断尚应进行板件的净截面验算。断尚应进行板件的净截面验算。 设计原理设计原理 钢结构钢结构 第四章第四章 钢结构的连接钢结构的连接螺栓连接的构造与计算螺栓连接的构造与计算 2.计算假定： 被连接件为绝对刚性，螺栓 为弹性体； 在扭矩作用下各螺栓均绕栓 群中心O旋转，各螺栓所受剪力 方向与该螺栓和中心O的连线垂 直，大小则与该连接线的距离r 成正比。 T o y x 3 1 2 1.计算每个螺栓承受扭矩引起的剪力 2.

23、扭矩作用下螺栓群的抗剪计算扭矩作用下螺栓群的抗剪计算 1T2TnT 12n iT i NNNN k rrrr （k为常数）为常数） 设计原理设计原理 钢结构钢结构 第四章第四章 钢结构的连接钢结构的连接螺栓连接的构造与计算螺栓连接的构造与计算 1T 12T 2nnTi in N rN rN rN rT 将将上上式代回（式代回（a a），得用得用k表达的表达的T式：式： 22222 123i 1 n i i k rrrrkrT 1T12T2TnTn , ii NkrNkrNkrNkr， 由假设由假设得到，得到， 1T2TnT 12n iT i NNNN k rrrr （a） （b） （c） 扭矩

24、平衡条件: 1 3 2 4 o y x 设计原理设计原理 钢结构钢结构 第四章第四章 钢结构的连接钢结构的连接螺栓连接的构造与计算螺栓连接的构造与计算 22 1 2 1 1 iii T yx Tr r Tr N 螺栓螺栓“1”离形心最远是危险螺栓离形心最远是危险螺栓, ,联合（联合（c c）和（）和（b b） 得最大剪力得最大剪力N1T 将将N1T分解为水平和竖直分力：分解为水平和竖直分力： 111 1T x1T 222 1iii yT yT y NN rrxy 111 1Ty1T 222 1iii xTxTx NN rrxy 1 2 3 o y x 1 y 1 x 22 1 2 1 1 ii

25、i T yx Tr r Tr N Ty1 N Tx1 N 设计原理设计原理 钢结构钢结构 第四章第四章 钢结构的连接钢结构的连接螺栓连接的构造与计算螺栓连接的构造与计算 如果如果y13x1，则可假定，则可假定xi=0 ，由此得，由此得 N1Ty=0， 1 1Tx 2 i Ty N y xi第第i个螺栓中心的个螺栓中心的x坐标坐标 yi第第i个螺栓中心的个螺栓中心的y坐标坐标 1 2 3 o y x 1 y 1 x Tx1 N Ty1 N 设计原理设计原理 钢结构钢结构 第四章第四章 钢结构的连接钢结构的连接螺栓连接的构造与计算螺栓连接的构造与计算 = + 3.偏心剪力作用下螺栓群的抗剪计算偏心

26、剪力作用下螺栓群的抗剪计算 1.力向栓群形心简化 剪力V=F、 扭矩T=Fe 设计原理设计原理 钢结构钢结构 第四章第四章 钢结构的连接钢结构的连接螺栓连接的构造与计算螺栓连接的构造与计算 2.求单栓受力 扭矩T作用 1 1 22 T x Ty N xy 1 1 22 T y Tx N xy 1 2 o y x 剪力F作用 判断危险栓： 3 Ty1 N Ty3 N Tx1 N Tx3 N T1 N Tx1 N Ty1 N F1 NyF1 N n F 危险栓1合力 求单栓受力求单栓受力 2 Fy1Ty1 2 Tx11 NNNN 1或3号 设计原理设计原理 钢结构钢结构 第四章第四章 钢结构的连接

27、钢结构的连接螺栓连接的构造与计算螺栓连接的构造与计算 4.验算； 3.求单栓承载力设计值 min, bbb vvc NNN 思考题：若轴力、剪力和扭矩同时作用在连接上， 如何验算连接强度？剪力栓钉例题.ppt N 22 11111 TNTvb xxyyv NNNNNN 1 2 o y x 1 1 22 T y Tx N xy 22 11111 TNTvb xxyyv NNNNNN 设计原理设计原理 钢结构钢结构 第四章第四章 钢结构的连接钢结构的连接螺栓连接的构造与计算螺栓连接的构造与计算 本讲小结本讲小结 一、了解栓钉连接的构造一、了解栓钉连接的构造 二、掌握抗剪普通螺栓的工作性能二、掌握抗

28、剪普通螺栓的工作性能 三、掌握抗剪普通螺栓的破坏形式三、掌握抗剪普通螺栓的破坏形式 及保证措施及保证措施 四、掌握抗剪单栓钉承载力设计值的四、掌握抗剪单栓钉承载力设计值的 计算计算 五、掌握普通螺栓群抗剪连接的计算五、掌握普通螺栓群抗剪连接的计算 原理原理 设计原理设计原理 钢结构钢结构 第四章第四章 钢结构的连接钢结构的连接螺栓连接的构造与计算螺栓连接的构造与计算 本讲主要内容本讲主要内容 一、普通螺栓群抗拉连接的工作性能一、普通螺栓群抗拉连接的工作性能 及破坏形式及破坏形式 二、普通螺栓群抗拉连接的计算二、普通螺栓群抗拉连接的计算 设计原理设计原理 钢结构钢结构 第四章第四章 钢结构的连接

29、钢结构的连接螺栓连接的构造与计算螺栓连接的构造与计算 1.普通螺栓抗拉连接的工作性能普通螺栓抗拉连接的工作性能 抗拉螺栓连接在外力作用下，抗拉螺栓连接在外力作用下，连接板件接触连接板件接触 面有脱开趋势面有脱开趋势，螺栓杆受杆轴方向拉力作用，以，螺栓杆受杆轴方向拉力作用，以 栓杆被拉断为其破坏形式。栓杆被拉断为其破坏形式。 2.单单个普通螺栓的抗拉承载力设计值个普通螺栓的抗拉承载力设计值 式中：式中：A Ae e-螺栓的有效截面面积；螺栓的有效截面面积； d de e-螺栓的有效直径；螺栓的有效直径； f ft tb b-螺栓的抗拉强度设计值。螺栓的抗拉强度设计值。 b t N 2 4 ee

30、dA b t f 2 4 ee dA b t f 四、普通螺栓的四、普通螺栓的抗拉连接抗拉连接 N 设计原理设计原理 钢结构钢结构 第四章第四章 钢结构的连接钢结构的连接螺栓连接的构造与计算螺栓连接的构造与计算 dedn dm d 公式的两点说明：公式的两点说明： （1）螺栓的有效截面面积）螺栓的有效截面面积 因栓杆上的螺纹为斜方向的，所以公式取的因栓杆上的螺纹为斜方向的，所以公式取的 是有效直径是有效直径de而不是净直径而不是净直径dn，现行国家标准取，现行国家标准取 ： 13 3()(459) 24 e ddtt螺距 设计原理设计原理 钢结构钢结构 第四章第四章 钢结构的连接钢结构的连接螺

31、栓连接的构造与计算螺栓连接的构造与计算 (2(2）螺栓垂直连接件的刚度对螺栓抗拉承载力影响）螺栓垂直连接件的刚度对螺栓抗拉承载力影响 螺杆中的拉力增螺杆中的拉力增 加加（撬力（撬力Q）并并 产生弯曲现象。产生弯曲现象。 连接件刚度越小连接件刚度越小 撬力越大撬力越大。 2N Q Q NtNt 螺栓实际所受拉力 A、螺栓受拉时，一般是通过与螺杆垂直的板件螺栓受拉时，一般是通过与螺杆垂直的板件 传递，即螺杆并非轴心受拉，当连接板件发生传递，即螺杆并非轴心受拉，当连接板件发生 变形时，螺栓有被撬开的趋势变形时，螺栓有被撬开的趋势（杠杆作用）（杠杆作用），使，使 设计原理设计原理 钢结构钢结构 第四章

32、第四章 钢结构的连接钢结构的连接螺栓连接的构造与计算螺栓连接的构造与计算 B.规范中采取的措施：试验证明影响撬力的因素较多， 其大小难以确定，规范采取简化计算的方法，将螺栓螺栓 的抗拉强度设计值的抗拉强度设计值取取 =0.8f=0.8f（f f螺栓钢材的抗拉螺栓钢材的抗拉 强度设计值）强度设计值）来考虑其影响。来考虑其影响。 b t f C.设计中采取的措施：采取一些构造措施,如适 当加厚钢板或设置加劲肋，加强连接件的刚度, 以减小螺栓中的附加力。 设计原理设计原理 钢结构钢结构 第四章第四章 钢结构的连接钢结构的连接螺栓连接的构造与计算螺栓连接的构造与计算 设计原理设计原理 钢结构钢结构 第

33、四章第四章 钢结构的连接钢结构的连接螺栓连接的构造与计算螺栓连接的构造与计算 3.3.普通螺栓群的轴拉设计普通螺栓群的轴拉设计 （1 1）设计螺栓数：一般假定每个螺栓均匀受力，）设计螺栓数：一般假定每个螺栓均匀受力， 因此，连接所需的螺栓数为：因此，连接所需的螺栓数为： (461) b t N n N N （2）验算连接的强度： n N b t N （3）轴心受拉的几种情况 设计原理设计原理 钢结构钢结构 第四章第四章 钢结构的连接钢结构的连接螺栓连接的构造与计算螺栓连接的构造与计算 a图中构件拉力N垂直于端板并通过螺栓群形心。 b图中构件拉力N通过螺栓形心但与端板成角， 其竖向分力由承托板传

34、递，而水平分力使螺栓群受 拉。 设计原理设计原理 钢结构钢结构 第四章第四章 钢结构的连接钢结构的连接螺栓连接的构造与计算螺栓连接的构造与计算 4.弯矩作用下螺栓群的抗拉计算弯矩作用下螺栓群的抗拉计算 受力分析并分析转动轴位置：螺栓群承受弯矩时， 各个螺栓均为受拉。 O O O 设计原理设计原理 钢结构钢结构 第四章第四章 钢结构的连接钢结构的连接螺栓连接的构造与计算螺栓连接的构造与计算 求螺栓上的最大拉力 计算假定：假定螺栓群的转动轴在弯矩指向 一侧最外排螺栓处，每个螺栓所受拉力与它到 转动轴的距离成正比。 弯矩平衡条件： 1 M 1 y N 2 M 2 y N n M i M y N y

35、N ni n M 2 M 1 M yNyNyNM n21 设计原理设计原理 钢结构钢结构 第四章第四章 钢结构的连接钢结构的连接螺栓连接的构造与计算螺栓连接的构造与计算 最顶排螺栓（1号）所受的拉力最大，由计算 假定得 将它们代入平衡条件得 1 M 1 y N 2 M 2 y N n M i M y N y N ni M 2 N 2 1 M 1 y y N n 1 M M y y N N 1 n n M 2 M 1 M yNyNyNM n21 设计原理设计原理 钢结构钢结构 第四章第四章 钢结构的连接钢结构的连接螺栓连接的构造与计算螺栓连接的构造与计算 验算 b t N ？ M 1 N 2 n

36、 2 2 2 1 1 M yyy y N M 1 n 1i 2 i 1 y yM M 1 N 设计原理设计原理 钢结构钢结构 第四章第四章 钢结构的连接钢结构的连接螺栓连接的构造与计算螺栓连接的构造与计算 受力分析：受力分析： 轴心拉力轴心拉力NF， 弯矩弯矩MFe 假定转动轴位置：计算假定转动轴位置：计算 时时先假定螺栓群的转动轴先假定螺栓群的转动轴 在栓群中心位置在栓群中心位置O O处处，按，按 小偏心计算出弯矩指向一小偏心计算出弯矩指向一 侧最外排螺栓的拉力：侧最外排螺栓的拉力： 五、偏心拉力作用下螺栓群的抗拉计算五、偏心拉力作用下螺栓群的抗拉计算 y1 O y2y3 y4 设计原理设计

37、原理 钢结构钢结构 第四章第四章 钢结构的连接钢结构的连接螺栓连接的构造与计算螺栓连接的构造与计算 情况一：情况一： 当当Nmin0时时,说明全部螺栓说明全部螺栓 受拉受拉,按小偏心计算结果有效，按小偏心计算结果有效， 说明转动轴位置正确。说明转动轴位置正确。 求螺栓群中所受最大拉力求螺栓群中所受最大拉力Ntmax 并验算并验算 y1 O y2y3 y4 1 m in 2 i M yN N ny b 1 maxt 2 i MyN NN ny 设计原理设计原理 钢结构钢结构 第四章第四章 钢结构的连接钢结构的连接螺栓连接的构造与计算螺栓连接的构造与计算 当Nmin0 拉力栓群单栓受力：拉力栓群单

38、栓受力： 判断大小偏心（判断大小偏心（N，M） 222222 1 max 2 2 (40032024016080 )704000 80000 400 45.5 704000 i i y My NKN y 222222 1 m a x 2 2( 4 0 03 2 02 4 01 6 08 0)7 0 4 0 0 0 8 0 0 0 04 0 0 4 5 .5 7 0 4 0 0 0 i i y M y NK N y 222222 1 m a x 2 2( 4 0 03 2 02 4 01 6 08 0)7 0 4 0 0 0 8 0 0 0 04 0 0 4 5 .5 7 0 4 0 0 0 i

39、 i y M y NK N y 2 i y 注意：摩擦型高强度螺栓与普通螺栓的区别注意：摩擦型高强度螺栓与普通螺栓的区别 PN y yM n N N b t n i i t 8 . 0 1 2 1 1 设计原理设计原理 钢结构钢结构 第四章第四章 钢结构的连接钢结构的连接螺栓连接的构造与计算螺栓连接的构造与计算 思考题：思考题： 1.1.简要说明常用的焊接方法和各自的优缺点。简要说明常用的焊接方法和各自的优缺点。 2.2.请说明角焊缝有效截面的确定方法和原因。请说明角焊缝有效截面的确定方法和原因。 3.3.请说明角焊缝焊脚尺寸的确定方法？请说明角焊缝焊脚尺寸的确定方法？ 4.4.如何区分脚焊缝

40、是受弯还是受扭，请推导如何区分脚焊缝是受弯还是受扭，请推导 围焊缝受扭时的检算公式。围焊缝受扭时的检算公式。 5.5.简述焊接残余应力的类型和产生焊接残余简述焊接残余应力的类型和产生焊接残余 应力的原因？应力的原因？ 6.6.焊接残余应力对结构工作性能有何影响？焊接残余应力对结构工作性能有何影响？ 7.7.试绘出焊接工字型和箱型截面的残余应力试绘出焊接工字型和箱型截面的残余应力 分布状况？分布状况？ 设计原理设计原理 钢结构钢结构 第四章第四章 钢结构的连接钢结构的连接螺栓连接的构造与计算螺栓连接的构造与计算 8.8.简述减小焊接残余应力和焊接残余变形的简述减小焊接残余应力和焊接残余变形的 主

41、要措施。主要措施。 9.9.摩擦型和承压型高强螺栓的传力机理有何摩擦型和承压型高强螺栓的传力机理有何 不同？不同？ 10.10.说明螺栓性能等级的含义。说明螺栓性能等级的含义。 11.11.简述螺栓的常见布置形式和考虑的因素。简述螺栓的常见布置形式和考虑的因素。 12.12.简述螺栓连接的破坏形式和避免破坏发生简述螺栓连接的破坏形式和避免破坏发生 所采取的措施。所采取的措施。 13.13.如何确定单栓承载力？基本假定是什么？如何确定单栓承载力？基本假定是什么？ 14.14.如何确定连接摩擦面数？如何确定连接摩擦面数？ 设计原理设计原理 钢结构钢结构 第四章第四章 钢结构的连接钢结构的连接螺栓连接的构造与计算螺栓连接的构造与计算 15.高强螺栓预拉力是如何确定的？ 16.推导栓群受轴力、剪力和弯矩时的计算公式。 17.简述影响摩擦型高强度螺栓承载力的主要因素？ 设计原理设计原理 钢结构钢结构 第四章第四章 钢结构的连接钢结构的连接螺栓连接的构造与计算螺栓连接的构造与计算 本讲主要内容本讲主要内容 一、普通螺栓群抗拉连接的工作性能一、