钢结构连接-螺栓

1、第三章钢结构连接、钢结构的原理和设计、螺栓连接、1 .普通螺栓连接、2 .高强度螺栓连接、高强度螺栓是高强度螺栓和固定螺母、垫圈的总称。 对45号、40B、20MnTiB钢进行了热处理。45号8.8级40B和20MnTiB10.9级、(a )大六角头螺栓(b )扭剪型螺栓、(b )扭剪型螺栓、Q235钢和45号钢的不同用途，Q235是普通的结构钢，是工程用钢，主要用作钢构件钢板等45号钢是优质的碳结构钢，主要用作轴类、齿轮、高强度螺栓等机械零件。 钢序号的表示方法不同，Q235钢序号表示钢的力学性能-强度(屈服强度为235MPa以上)，45号钢表示钢的化学成分(钢的碳含量为0.45%左右)。

2、Q235钢和45号钢的不同，钢的性能不同，Q235是低碳钢，塑性高，强度低，适合轧制加工，制作型材、板材等的45号钢是中碳钢，可以淬火处理，热处理后的强度和硬度高，适合机械零件的制作，受力大高强度螺栓摩擦型连接和受压型连接的比较，铆钉连接和特征，铆钉连接是一端带半圆形预制轮毂的铆钉，将钉棒烧红，马上插入被连接件的钉孔，用铆钉枪把另一端也做成铆钉，紧固连接。 目前，在承重钢结构连接中应用不大。 主要的连接方法和优点，3.6普通螺栓连接的结构和计算，注： a、b两个阶段的差异只是尺寸不同。 a级用于d24mm、l150mm的螺栓，b级用于d24mm、l150mm的螺栓。 常用螺栓直径为d=16、2

3、0、24 mm，如M16所示。 螺栓符号、螺栓孔的d0=d 1.53mm M12、M16大1.5mm，M18、M20、M22、M24大2mm，M27、m3大3mm，根据5.5.1螺栓的排列和结构的要求，螺栓的排列简单、统一、紧凑阵列的方式有并行阵列和错误阵列两种。 图3.5.1螺栓的排列方式，1 .螺栓的排列比较简单、整齐，虽然使用的连接板的尺寸小，但是由于螺栓孔的存在，部件截面的弱化大的错误列可以使螺栓孔的截面的减少变小，但螺栓的空排列是并列紧凑的(1)受力的要求，中心距离过大，(2)结构要求螺栓的中距离和馀量过大，部件的接触面不充分紧密接触，湿气容易侵入间隙生锈。 (3)施工时，需要转动扳

4、手确保紧固螺母的空间。 根据规范规定(P52表3.4 )的螺栓的最大、最小容许间距，排列螺栓应采用最小容许间距，并且应取5mm的倍数，等距离地配置，缩小连接的尺寸。 最大允许间距一般只在起到连接作用的结构连接中采用。 为了保证、连接的可靠性，各部件的节点和接头的一端不可以比两个永久螺栓少。 2 .螺栓的其他构造要求，必须在直接承受动载荷的普通螺栓连接上采用双螺母，或用其他措施防止螺母松动。 c级螺栓适合用于杆轴方向的拉伸连接，可用于剪切连接：静载荷或间接动载荷的二次连接； 承受静载荷的可拆卸的结构连接临时固定部件的安装连接。 沿杆轴向拉伸螺栓的端板，为了减小拧紧力对螺栓的拉伸承载力的不良影响，

5、必须适度地增大刚性。 3.7普通螺栓的工作性能和计算、螺栓连接的受力形式，只受剪力，只受拉力。 有时会受到剪切力和拉伸力的相乘效果。a剪力螺栓、b拉力螺栓、c剪力和拉力共同作用，承受力的垂直螺杆、剪力、受压。连结件有偏移的倾向，受力的平行螺杆、拉伸连结件有脱落的倾向，如果对图示的螺栓连结进行抗剪试验，则得到板部件上的a、b2点的相对位移和力n的关系曲线，该曲线明确地表示抗剪螺栓受到力的四个阶段(2)滑动阶段(12段)克服摩擦力的话，板间突然发生水平滑动，最大滑动量在针孔和针孔之间的间隙，在曲线上出现水平段。 (3)销的传递力的弹性阶段(23阶段)该阶段主要依赖于销与孔壁的接触传递力。 销受到剪

6、切力、拉伸力、弯曲力矩，孔壁受到压迫。 由于材料的弹性和销拉伸力的增大导致板材间摩擦力的增大，N-关系以曲线状态上升。 (4)弹塑性阶段(34段)达到3后，即使以微小的增量施加负荷，连接的剪切变形也迅速增大，持续到连接被破坏为止。 4点(曲线的最高点)是普通螺栓的抗剪连接的极限承载力Nu。 螺杆被切断b )连接件的孔壁的挤出破坏c )钢板的断裂d )钢板的冲压破坏e )螺杆弯曲破坏。 2 .剪力螺栓的破坏形式，a )，b )，c )计算解决，d )，e )结构解决，剪力螺栓的设计承载力：剪力承载力设计值：受压承载力设计值：3 .普通螺栓的剪力计算，剪力螺栓的承载力取决于螺栓棒的剪力和孔壁的受压

7、两种情况， 单螺栓的剪应力通过以下两个公式确定：(3.5.1)、(3.5.2)，假定螺栓剪切面上的剪应力均匀分布。 按压力沿螺栓直径平面(实际上与螺栓直径平面相对应的孔壁部分)均匀分布，剪切承载力设计值：受压承载力设计值：实验证明，螺栓组通过轴向力，各螺栓的内力在螺栓组的长度方向上不均匀，两端大，中间小。 l115d0(d0为孔径)时，连接达到弹塑性工作状态后，内力有再次分布、各螺栓内力相同的倾向，因此设计时假定n由各螺栓平均分担。 4 .普通螺栓组的抗剪连接计算，(1)普通螺栓组的轴心被剪切计算，连接长度l115d0(d0为孔径)时，各螺栓内力难以均匀，端螺栓的力被破坏最大，依次被破坏。 试

8、验中可以连接的剪切强度的减少系数和l1/d0的关系曲线。 因此，规格采用承载力的减少系数，考虑螺栓组所承受的力的不均匀。 (2)普通螺栓组偏心剪切，f使各螺栓受到力：基本上通过连接件的绝对刚性、假设螺栓的弹性t使连接板部件绕螺栓组的心形旋转，各螺栓的剪切力的大小与螺栓到心形的距离ri成比例，方向与其V=F T=Fe，(a )，很明显，由于t，1号螺栓受到的剪切力最大(r1最大)。 根据平衡条件，将(c )式代入(a )，得到N1T表示的t式：与各螺栓剪切力和r成比例：(b )各剪切力都用N1表示：螺栓1的脱模心最远的是危险螺栓，最大剪切力N1T:N1T分解为水平和垂直的分力管理剪切力最大螺栓：

9、(3.5.9)此时，在计算基于f的螺栓内力的情况下，不需要考虑长接头的衰减系数，如果y、o、x、x1、1、r1、y1、y13x1，则可以假定xi=0。 由此，当N1Ty=0时，计算式为：(3.5.10 )，如果是x13y1，则能够假设yi=0。 由此得到N1Tx=0，计算式证明(3.5.10 )、5.5.3普通螺栓的拉伸连接、1 .普通螺栓的拉伸性能、b )试验中影响扭力的因素很多，其大小难以确定，将螺栓的拉伸强度设计值降低20%而撬动a )在螺栓被拉拽的情况下，一般经由与螺杆垂直的板部件传递，即螺杆没有被轴心拉拽，连接板部件变形的情况下，有螺栓被拧开的倾向(杠杆作用)，螺杆的拉拉力增加(扭力

10、q )。 连接件的刚性越小，扭力就越大。图3.5.6通过受到拉链螺栓的扭力，c )结构上增强连接件的刚性的方法，可以减小杠杆作用产生的扭力，例如设置加强筋，可以减小或消除扭力的影响。加强肋、法兰加强的措施，2 .一根普通螺栓受到拉伸承载力，(3.5.11 )，一根Ntb螺栓受到拉伸承载力的Ae螺栓螺纹部的有效面积de螺栓有效直径附表9.2 (P455) ftb螺栓的拉伸强度设计值。 ftb 0.8f假定拉伸应力均匀地分布在螺栓螺纹部的截面上，则拉伸螺栓的承载力设计值：因为螺栓的有效截面积是螺栓棒上的螺纹的斜向，所以公式取有效直径de而不是净直径dn，现行国家标准取得： (1)当螺栓组的轴心被拉

11、伸，外力通过螺栓组的心部时，一般假设每个螺栓均匀地受到力，因此连结所需的螺栓数为： (3.5.13 )、(3.5.11 )、3 .普通螺栓组被拉伸，(2)假设螺栓组受到弯矩的作用，m处螺栓紧固被弹性设计，螺栓组的中和轴位于最下列螺栓的形心，施加在各螺栓上的张力与到中和轴的距离成比例。 显然，1号螺栓在m的作用下拉伸力最大，通过力学得到：将式(c )代入式(b )中得到：由式(a )得到：因此在设计时，螺栓I的拉伸力：即拉伸力最大的最外列螺栓1 图3.5.10螺栓组受到偏心拉力，(3)螺栓组受到偏心拉力，小偏心拉力M/N小，所有螺栓受到拉力的螺栓组的最大和最小的螺栓力为：(3.5.15a )，(

12、3.5.15b )，Nmin0， 由螺栓有效截面构成的铁心力矩，大的偏心相当于Nmin，部件b有绕a点(底螺栓)旋转的倾向，安全取缔轴位于最下螺栓o，满足了受到最大拉伸力的螺栓的要求：5.5.4剪切螺栓组的计算、剪断力和拉伸二是洞壁的受压破坏。 图3.5.12剪切力和拉伸力的相关曲线，图3.5.13剪切力和拉伸力的相关曲线，实验研究结果显示，将兼有剪切力和拉伸力的螺杆除以各自单独作用的承载力，得到的相关关系近似于圆曲线。 规范规定：同时承受剪切力和轴向拉力的普通螺栓，应分别满足以下公式的要求：(3.5.17 )、(3.5.18 )、孔壁受压的管理：Nvb单螺栓剪切承载力设计值Ncb单螺栓承载力

13、设计值Ntb单螺栓承载力设计值Ntb单螺栓承载力设计值n 例5.7管理图所示，通常的螺栓连接。 N=349.5kN公里，m=17.475公里。 M22、b级、钢材Q235。单螺栓的拉伸承载力，【解】，强度管理，首先假定小偏心，所有栓形心计，如例5.8管理图所示，连接有普通螺栓。 V=233kN，N=349.5kN，M=17.475kNm。 M22、b级、钢材Q235。 单螺栓的拉伸承载力，【解】，强度管理，首先假定小偏心，按所有栓形心进行计算，例5.10管理图中端板和法兰之间的普通螺栓的连接强度。 普通螺栓4.6级、M22、孔径24毫米。 计算模型是(a图)或(b图)。 a图的弯曲转动中心在螺

14、栓组的心形处被称为小偏心的b图的弯曲旋转中心在端板的1号螺栓上，被称为大偏心。 计算，1 .内力计算N=245kN，e=13cm，M=Ne=24513=3185kN-cm，2 .单一螺栓的拉伸承载力：调查p83附表1.4，ftb=170N/mm2调查P455附表9.2，Ae=303mm2 (M22伏特3 .为了计算危险螺栓拉力，每列螺栓2列，m=2合计6列，螺栓总数12，n=12，判断大小偏心：由于该连结引起了大的偏心，部件应该卷绕顶螺栓，满足，例5.11是图那样的普通螺栓连结螺栓M20，孔径21.5mm，材料为Q235。计算步骤1螺栓的力N=1003/5=60kN V=1004/5=80kN，受到螺栓力的状态的载荷p通过螺栓的