第29讲普通螺栓连接计算

1、第29讲普通螺栓连接计算普通螺栓连接计算 主讲教师：向昊普通螺栓连接特点普通螺栓连接特点优点优点装拆便利，设备简单。装拆便利，设备简单。缺点缺点粗制螺栓不宜受剪，粗制螺栓不宜受剪，精制螺栓精制螺栓加工和安装难度较大，加工和安装难度较大， 开孔对构件截面有一定削弱。开孔对构件截面有一定削弱。钢结构连接发展方向钢结构连接发展方向工厂构件焊接、工地节点螺栓连接。工厂构件焊接、工地节点螺栓连接。1.1.普通螺栓连接的构造普通螺栓连接的构造螺栓规格螺栓规格精制螺栓精制螺栓粗制螺栓粗制螺栓分类分类A A级和级和B B级级C C级级强度等级强度等级5.65.6级和级和8.88.8级级4.64.6级和级和4.

2、84.8级级加工方式加工方式车床上经过切削而成车床上经过切削而成单个零件上一次冲成单个零件上一次冲成加工精度加工精度类孔类孔螺杆与栓孔直径之差为螺杆与栓孔直径之差为0.250.250.5mm0.5mm类孔类孔螺杆与栓孔直径之差为螺杆与栓孔直径之差为1.51.53mm3mm受力特点受力特点抗剪抗拉均好抗剪抗拉均好抗剪差、抗拉好抗剪差、抗拉好经济性能经济性能价格高价格高价格经济价格经济用途用途构件精度很高的结构（机械结构件精度很高的结构（机械结构）；在构）；在钢结构中很少采用钢结构中很少采用沿螺栓杆轴受拉的连接；次要的抗沿螺栓杆轴受拉的连接；次要的抗剪连接；安装的临时固定剪连接；安装的临时固定A级

3、用于级用于d24，且，且L 10d或或L150mm的螺栓；的螺栓；B级包括级包括d24或或L 10d或或 L150mm的螺栓。的螺栓。d为公称直径，为公称直径，L为螺杆公称长度。为螺杆公称长度。1.1.普通螺栓连接的构造普通螺栓连接的构造1.1.普通螺栓的种类普通螺栓的种类1.1.普通螺栓连接的构造普通螺栓连接的构造2.2.螺栓的排列螺栓的排列原则原则: : 螺栓的排列应简单、统一而紧凑，满足受力要求，构造合理又便于安装。螺栓的排列应简单、统一而紧凑，满足受力要求，构造合理又便于安装。排列的方式排列的方式B B 错列错列A A 并列并列中距中距中距中距边距边距边距边距端距端距并列并列（简单、整

4、齐、紧凑、削弱大）（简单、整齐、紧凑、削弱大）错列错列（削弱小）（削弱小）（1）受力要求）受力要求任意方向的任意方向的中距、边距中距、边距和和端距端距不能过小，以防止钢板截面过度不能过小，以防止钢板截面过度 削弱而承载力不足；对于受压构件，中距不能太大，以防止连接削弱而承载力不足；对于受压构件，中距不能太大，以防止连接 板件发生鼓曲。板件发生鼓曲。（2）构造要求）构造要求 螺栓的螺栓的栓距栓距及及线距线距过大，则构件接触面不够紧密，潮气易侵入缝过大，则构件接触面不够紧密，潮气易侵入缝 隙而发生锈蚀。隙而发生锈蚀。（3）施工要求）施工要求 要保证有一定的空间，以便转动扳手，拧紧螺母。要保证有一定

5、的空间，以便转动扳手，拧紧螺母。中心距太大中心距太大2d端距过小端距过小1.1.普通螺栓连接的构造普通螺栓连接的构造螺栓排列应满足的要求螺栓排列应满足的要求:1.1.普通螺栓连接的构造普通螺栓连接的构造1.1.普通螺栓连接的构造普通螺栓连接的构造3.3.螺栓的其它构造要求螺栓的其它构造要求（1 1）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）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两个永久永久螺栓；螺栓；（2 2）直接承受动荷载的普通螺栓连接应采用）直接承受动荷载的普通螺栓连接应采用双螺帽双螺帽，或其他措施以防螺帽松动；，或其他措施以防螺帽松动；（3 3）

6、C 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：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： 承受承受静载静载或间接动载的或间接动载的次要连接次要连接； 承受静载的承受静载的可拆卸可拆卸结构连接；结构连接； 临时固定构件的临时固定构件的安装连接安装连接。（4 4）沿杆轴方向）沿杆轴方向受拉螺受拉螺栓连接的端板，应适当加大刚度，以减小栓连接的端板，应适当加大刚度，以减小撬力撬力对螺栓抗拉对螺栓抗拉承载力的不利影响。承载力的不利影响。P2632.2.普通螺栓连接计算普通螺栓连接计算1.普通螺栓连接的受力形式普通螺栓连接的受力形式FNF受剪连接受剪连接受拉连接受拉连接同

7、时受剪、受拉同时受剪、受拉2.2.普通螺栓连接计算普通螺栓连接计算2.普通螺栓的工作性能普通螺栓的工作性能NNabNN/2N/2abNN/2N/2NO1234摩擦传力摩擦传力滑移滑移栓杆受剪栓杆受剪栓孔承压栓孔承压受剪螺栓受剪螺栓靠靠栓杆栓杆的的抗剪抗剪以及螺栓杆对以及螺栓杆对栓孔壁栓孔壁的的承压承压传递垂直于栓杆的剪力传递垂直于栓杆的剪力. .受拉螺栓受拉螺栓靠螺靠螺栓杆栓杆承承受受顺杆轴方向的顺杆轴方向的拉拉力。力。2.2.普通螺栓连接计算普通螺栓连接计算3.受剪连接的破坏形式受剪连接的破坏形式（5种）种）1 1）螺栓杆被剪坏）螺栓杆被剪坏N/2NN/22 2）栓壁的挤压破坏）栓壁的挤压破

8、坏NN3 3）板件被拉断）板件被拉断NN以上三种破坏形式通过强度计算避免。以上三种破坏形式通过强度计算避免。2.2.普通螺栓连接计算普通螺栓连接计算NNN/2NN/24 4）板件端部被剪坏）板件端部被剪坏( (拉豁拉豁) )构造要求：端矩不应小于构造要求：端矩不应小于2d2dO O5 5）栓杆弯曲破坏）栓杆弯曲破坏板叠合厚度板叠合厚度tt不应大于不应大于5d5d以上以上2 2种破坏形式通过构造措施解决。种破坏形式通过构造措施解决。2.2.普通螺栓连接计算普通螺栓连接计算4.4.单个普通螺栓的受剪计算单个普通螺栓的受剪计算栓杆受剪承载力设计值：栓杆受剪承载力设计值：栓孔承压承载力设计值：栓孔承压

9、承载力设计值：单个普通螺栓受剪承载力设计值：单个普通螺栓受剪承载力设计值：bvbcbmin,minNNNbv2vbv4fdnNbcbcf tdNd受剪面数目；受剪面数目；螺栓杆公称直径；螺栓杆公称直径；螺栓的抗剪和承压强度设计值。螺栓的抗剪和承压强度设计值。vndbcbvff、t在同一受力方向的承压构件的较小总厚度；在同一受力方向的承压构件的较小总厚度；2.2.普通螺栓连接计算普通螺栓连接计算N/2N/3N/3N/3N/21vn单剪：2vn双剪：NNNN/2N/24vn四剪：t1 t2 ,t= t1t1t2t1t2t3t2 t1+ t2 ,t= t2d+b1515d d0 0( (d d0 0

10、为孔径为孔径) )时，各个螺栓内力难以均匀，端部螺栓受力最时，各个螺栓内力难以均匀，端部螺栓受力最大首先破坏，然后依次破坏。大首先破坏，然后依次破坏。因此因此规范规范采用承载力折减系数采用承载力折减系数考虑螺栓群受考虑螺栓群受力不均。力不均。bminNnN连接一侧所需螺栓数为：连接一侧所需螺栓数为：2.2.普通螺栓连接计算普通螺栓连接计算（2 2）板件强度验算）板件强度验算NNbtt1b11122螺栓采用并列排列时螺栓采用并列排列时NNtt1bc2c3c4c11111螺栓采用错列排列时螺栓采用错列排列时截面强度验算：截面强度验算：fANn22NNbtt1b1c2c3c4c1222.2.普通螺栓

11、连接计算普通螺栓连接计算6. 6. 普通螺栓受拉连接计算普通螺栓受拉连接计算（1）普通螺栓受拉的工作性能）普通螺栓受拉的工作性能螺栓受拉时，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，当连传递，即螺杆并非轴心受拉，当连 接板件接板件发生变形时，螺栓有被撬开的趋势（发生变形时，螺栓有被撬开的趋势（杠杆作杠杆作用用），使螺杆中的拉力增加（撬力），使螺杆中的拉力增加（撬力Q Q）并产）并产生弯曲现象。连接件刚度越小撬力越大。生弯曲现象。连接件刚度越小撬力越大。试验证明影响撬力的因素较多，其大小难以试验证明影响撬力的因素较多，其大小难以确定，规范将螺栓的抗

12、拉强度设计值降低确定，规范将螺栓的抗拉强度设计值降低20来考虑来考虑撬力撬力的影响，的影响，取取ftb=0.8f（f螺栓钢材的抗拉强度设值）螺栓钢材的抗拉强度设值）。在在构造构造上可以通过加强连接件的刚度的方法，上可以通过加强连接件的刚度的方法，来减小杠杆作用引起的撬力，如设来减小杠杆作用引起的撬力，如设加劲肋加劲肋，可以减小甚至消除撬力的影响。可以减小甚至消除撬力的影响。受拉螺栓的撬力受拉螺栓的撬力 加劲肋加劲肋 翼缘加强的措施翼缘加强的措施 2.2.普通螺栓连接计算普通螺栓连接计算（2）单个普通螺栓受拉承载力）单个普通螺栓受拉承载力bt2ebtebt4fdfAN假定拉应力在螺栓螺纹处截面上

13、均匀分布，假定拉应力在螺栓螺纹处截面上均匀分布，则一个拉力螺栓的承载力设计值：则一个拉力螺栓的承载力设计值：N Nt tb b单个螺栓抗拉承载力；单个螺栓抗拉承载力；A Ae e 螺栓螺纹处的有效面积；螺栓螺纹处的有效面积；d de e 螺栓螺栓有效直径有效直径；f ft tb b 螺栓的抗拉强度设计值。螺栓的抗拉强度设计值。 f ft tb b 0.80.8f fdedndmd2.2.普通螺栓连接计算普通螺栓连接计算（3 3）普通螺栓群轴心受拉）普通螺栓群轴心受拉 当外力通过螺栓群形心时，一般假定每个螺栓均匀受力，因此连当外力通过螺栓群形心时，一般假定每个螺栓均匀受力，因此连接所需的螺栓数目

14、为：接所需的螺栓数目为：btNNn bt2ebtebt4fdfANN2.2.普通螺栓连接计算普通螺栓连接计算7.7.普通螺栓同时承受剪力和拉力普通螺栓同时承受剪力和拉力122bttbvvNNNNbcvNN (栓杆栓杆)(栓孔栓孔) 规范规定：同时承受剪力和杆轴方向拉力的普通螺栓，应分别符规范规定：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：合下列公式的要求： 2.2.普通螺栓连接计算普通螺栓连接计算8.8.普通螺栓群在弯矩作用下普通螺栓群在弯矩作用下M刨平顶紧承托(板)M1 2 3 4受压区y1y2y3N1N2N3N4中和轴M M作用下螺栓连接按弹性设计，其假定为：作用下螺

15、栓连接按弹性设计，其假定为：1 1）连接板件绝对刚性，螺栓为弹性；）连接板件绝对刚性，螺栓为弹性；2 2）螺栓群的）螺栓群的中和轴中和轴位于位于最下排螺栓的形心最下排螺栓的形心处，处，各螺栓所受拉力与其至中和轴的距离呈正比。各螺栓所受拉力与其至中和轴的距离呈正比。btniiNyyMN12112.2.普通螺栓连接计算普通螺栓连接计算221211iiiTyxTrrTrN9.9.普通螺栓群在扭矩作用下普通螺栓群在扭矩作用下( (略略) )TxyN1TN1TxN1Tyr11bTNNmin12.2.普通螺栓连接计算普通螺栓连接计算10.10.普通螺栓群偏心受拉普通螺栓群偏心受拉( (略略) )(1)小偏心受拉小偏心受拉 Nmin0 当当M/N较小时，所有螺栓均承受拉力作用，较小时，所有螺栓均承受拉力作用，构件构件B绕螺栓群的形心绕螺栓群的形心O转动。转动。螺栓群的最大和最小螺栓受力为：螺栓群的最大和最小螺