钢结构普通螺栓PPT课件

1、为什么要限制中心距？(3d0)太小：连接中易沿螺孔间折线或直线破坏； 不便施工太大：不紧密易锈蚀，受压时局部失稳。+ e1 e2 e3 e4二、排列要求 最大、最小距离限值见P392P392表12-3-3。为什么限制边距、端距？(2d0、1.5d0、1.2d0)太小：栓钉至边（端）钢板易被子剪断。太大：不紧密，易锈蚀。第1页/共35页三、普通螺栓的计算 1 1、单个抗剪螺栓的承载力 （1 1）五种破坏形式 螺杆被剪断 连接件半孔壁挤压破坏 钢板拉（压）断 钢板剪坏 螺杆弯曲破坏 图12-5112-51e)Aa)ABb)BAc)Ad)3535a1A第2页/共35页（3 3）单个螺栓的承载力分螺栓

2、抗剪和螺栓承压两种情况：图12-53 受轴力作用螺栓群 剪力分布图12-54 螺栓的承压面N/5V=Nl1实际承压面计算承压面实际的bc假定的bcl1l2第3页/共35页 tt连接件最小承压总厚度 fcb螺栓承压设计强度 bvvbVfdnN42（12-1412-14）bcbcf tdN（12-1512-15） 螺杆抗剪 N NV Vb b一个螺栓的抗剪设计承载力 nv 受剪面数目。单剪nv=1，双剪nv=2 d d 螺杆直径（公称直径，p523p523附表26-726-7。 常用1616、2020、2222、2424等，最常用1616、2020） fvb 螺栓抗剪设计强度，由表26-626-6

3、给出。 螺杆承压第4页/共35页N/2N/2N/3N/3N/3acbde 公式说明 d) 上述承载力未计入摩擦。c ) Nvb和Ncb计算式中的受剪面数nv ，上图中nv =4。a) 螺栓承载力是Nvb和Ncb中之最小值，Nbmin 。 b) t 取 a+b+c和d+e 之间的最小值。bvvbVfdnN42bcbcf tdN第5页/共35页 （1 1）基本假定 不计螺杆弯曲和受拉变形、不计板间磨擦； 所有螺栓均匀受力（考虑塑性和连接长度 l1 11515倍螺孔直径d0 0）； 轴心力（外力）通过螺栓群中心。NN+ + + + + + + + +NNl1（2 2）目标 确定螺栓数目n n和排列。

4、2 2、螺栓群受轴心力作用第6页/共35页 （3 3）验算公式 minbNNn n 所需螺栓数 N N 轴心力N Nb bmin N Nv vb b和N Nc cb b中之较小值（见式（12-1412-14、1515）第7页/共35页NN/2连接件受力变化图 （4 4）排列设计连接件静截面验算 连接件受力变化图NN+ + + + + + + + +NNl1 验算公式tndbAin)(0fANini第8页/共35页NN+ + + + + + + + +e4e46e1e2 Ni 连接件第i截面上的轴力Ani 连接件第i截面的净截面面积 f 连接板钢材抗拉强度设计值 b 截面毛宽 n 截面上的螺栓数

5、 d0 螺孔直径 t 板厚 1144 螺栓错开排列时的比较验算第9页/共35页 除对1-11-1截面（绿线）验算外，还应对4-44-4截面（粉红）进行比较验算。因此，使用上述（e e）式计算时，其中A Ani应取A An1 1和A An4 4中的较小值。4-44-4分红线总长：扣除螺孔直径后： n4粉红线截面上的螺孔数 222144) 1(2eene04222144) 1(2dneenetdneeneAn) 1(2042221444NN+ + + + + + + + +e4e46e1e21144第10页/共35页 受轴向拉力作用的抗拉螺栓 验算公式 n需要的螺栓数 N总外拉力btNNn a)P

6、f刚度很大时Pf2Ntb)2NtPfPf刚度较小时QQ加劲肋a)b)第11页/共35页 七、七、 高强度螺栓连接的计算高强度螺栓连接的计算 特点：预拉力很大，依直径等级不同，可达7070355kN355kN。 高强螺栓是高强螺栓和配套螺母、垫圈的合称，强度等级10.910.9级和8.88.8级。第12页/共35页摩擦型连接件间的剪力完全靠摩擦力传递。以剪力等于摩擦力为设计极限状态。连接件间不允许相互滑动，变形小，承载力小。工艺保证措施：喷砂，使 =0.30.55。连接板间摩擦力分类：第13页/共35页 承压型连接件间允许相互滑动。传力开始时在标准荷载作用下动连接件间无滑动，剪力由摩擦力和螺杆抗

7、剪共同传递。但当荷载很大时，连接件间有较大塑性变形。接近破坏时，连接件间有相对滑动，摩擦只起推迟滑移作用。剪力由螺杆传递，其特点与普通螺栓相同。因此，有与普通螺栓相同的极限状态螺栓剪坏，孔壁挤压坏，构件被拉断。变形大，不适于受动荷载的连接。第14页/共35页抗拉时与普通螺栓相同，但变形小，可减少锈蚀，改善疲劳性能。螺杆剪力N第15页/共35页 1、确定预拉力P P数值高强度螺栓的设计预拉力值由材料强度和螺栓有效截面确定，每个高强度螺栓预拉力设计值P见表12-4。 一、高强螺栓的预拉力第16页/共35页高强螺栓设计予拉力P值（kN）螺栓的性能等 级螺 栓 公 称 直 径（mm）M16 M20 M

8、22 M24 M27 M308.87011013515520525010.9100155190225290355表12-4第17页/共35页2、预拉工艺扭螺帽（1 1）扭矩法 工具能显示扭矩的扳手。 先标定扳手的扭矩值与螺杆拉力关系。根据予拉力确定出T T，施工时用T T控制。上紧螺栓按初拧和终拧二阶段进行。初拧扭矩不得小于终拧扭矩的30%30%。第18页/共35页 先用普通扳手把连接见拧紧密，称初拧。 以初拧位置为起点，用电动或风动扳手将螺帽扭1/22/3圈，达到终拧角度。螺栓的拉力即达到预拉力。终拧角度根据螺栓直径，连接件厚度通过实测确定。方法简单，但常常出现预拉力比设计值高。（2）转角法

9、第19页/共35页 1、单个高强螺栓抗剪承载力设计值 NVb=0.9nf P （12-2212-22） NVb单个高强螺栓抗剪承载力设计值 P预拉力 抗滑移（摩擦）系数，见表12-512-5 nf传力摩擦面数 0.90.9螺栓受力非均匀系数抗剪承载力由摩擦力确定。二、摩擦型高强螺栓的计算第20页/共35页连接处接触面处理方法构 件 的 钢 号Q235钢Q345、Q390钢Q420钢喷 砂喷砂后涂无机富锌漆喷砂后生赤绣用钢丝刷清除浮锈或未经处理的干净轧制表面0.450.350.450.300.500.400.500.350.500.400.500.40摩擦面抗滑移系数值表12-5 第21页/共3

10、5页2、高强螺栓群的抗剪计算 分析方法和计算公式与普通螺栓同。第22页/共35页设，一侧的螺栓数为n，平均受剪，承受外力N。每个螺栓承受的剪力为：单个螺栓承载力设计条件：所需螺栓数目： nNNvbvvNnNNbvNNn + + + + + + + + +NNl1第23页/共35页 高强螺栓群在扭矩作用下的计算公式与普通螺栓同。高强螺栓的直径系列、连接中螺栓的排列及有关构造要求与普通螺栓同。PNbt8 . 0 为什么取0.8P呢？研究表明：连接件刚好被松开时的外力N=1.051.19P，Ntb=0.8P时可以保证连接件不被松驰。P预拉力 （1）一个高强螺栓的抗拉承载力设计值 规范规定：3、高强螺

11、栓承受拉力时的计算第24页/共35页 (4) (4) 受剪力与拉力同时作用的高强螺栓群计算 nt连接的传力摩擦面数 摩擦面的抗滑移系数Nvb =0.9nt (P-1.25Nt) (12-25)c) 单个高强螺栓的抗剪承载力 Nv单个高强螺栓承受的外剪力 Nvb单个高强螺栓承受的外剪力b)b) 每个高强螺栓承受的外剪力小于等于抗剪强每个高强螺栓承受的外剪力小于等于抗剪强 度设计值。度设计值。 NvNvb a) a) 每个高强螺栓承受的外拉力Nt小于等于抗拉 强度设计值。 Nt0.8P第25页/共35页 试验表明：抗滑移系数随板件挤压力的减小而降低。施加外力Nt前，板件间挤压力为预拉力P P，抗滑

12、移系数为 。加上外拉力Nt后，连接面上的挤压力减少到P- Nt ，板件间的抗滑移系数由 减小到 1 1。此时，螺栓的抗剪承载力设计值应为0.9nt 1 1(P-Nt)。为了便于应用，抗滑移系数仍采用 ，其误差通过适当加大Nt弥补，取1.251.25Nt。这样，就得到了式（12-2512-25）给出的Nvb 计算式。Nvb =0.9nt (P-1.25Nt) (12-25)对式（12-2512-25）的说明：第26页/共35页 例12-5 12-5 设计图12-7412-74所示轴心受拉钢板的高强螺栓连接。钢板的钢材为Q235Q235，高强螺栓10.910.9级，摩擦型，M20M20，孔径d d

13、0 0=22mm=22mm。连接处截面用喷砂处理。图12-74 M20、10.9级定P 孔径22符合规范要求（+1.52.0mm) 钢种、喷砂处理定 。NN拼接板连接板连接板第27页/共35页 分析 （1 1）验算内容 作为设计，需要验算所需高强螺栓数目（强度） 、连接板件强度和拼接板强度。但因规范规定：拼接板面积应与被连接板件的截面面积相同，所以不再验算拼接板。NN 题目给出了螺栓数目、直径、排列，未给荷载N N的数值。意味着，需验算连接件能承受的最大荷载和在此荷载下螺栓强度（数目）是否满足规范要求。拼接板连接板连接板第28页/共35页（2）连接板件抗拉承载力验算式 摩擦力对危险截面上拉力的

14、影响（单面摩擦）第29页/共35页另一方面，被连接板件上的全部摩擦力应与外力N N平衡。有 n1 1被验算截面上的螺栓数 n一个连接件上的螺栓总数 N = N - N (a) N N这排螺栓所承受的全部 摩擦力之半。 NnnN12拼接板连接件连接件ABNA N N+ + + + + + + + +NNANN第30页/共35页于是 N = N - N = N(1 - 0.5n1/n) (b) (b)fANn(c)5 . 01nnNNNnnN12 A An净截面面积 f连接件强度设计值设计公式第31页/共35页 解 （1 1）连接验算 a a）净截面承载力计算nnAnnNANf)/5 . 01 (

15、1 b b）毛截面承载力计算 N=AN=Af=450=45020202152151010-2-2=1935kN=1935kN n=28=28，n1 1=4=4， A An=(450-4=(450-422)22)20=724020=7240mm2 2， f=215N/=215N/mm2 2, ,代入上式得 N=1676.3kNN=1676.3kNNN拼接板连接板连接板第32页/共35页从表12-4查得：予拉力P=155kN。（10.9, M20） 从表12-5查得：抗滑移系数 =0.45。（Q235钢，喷砂） 单面摩擦： nf=1。注意：螺栓错开排列时，还应比较折线截面验算结果。 单个高强螺栓抗剪承载力设计值本按式（3-473-47） N Nvb b=0.9nf P计算。