鋼結構的緊固件連接

1、第5章鋼結構的緊固件連接,5.1 概述 5.2 螺栓的排列5.3 普通螺栓連接和高強度螺栓承壓型 連接的工作性能5.4 普通螺栓連接和高強度螺栓承壓型 連接的計算5.5 高強度螺栓摩擦型連接的計算5.6 國外設計規(guī)范對螺栓連接計算的某些規(guī)定,第5章 鋼結構的緊固件連接,5.1 概述,一、螺栓的種類,,普通螺栓,,C級螺栓（粗制螺栓）——4.6級，精度低，對螺栓孔

2、要求低（大于桿徑1~1.5mm）A、B級螺栓（精制螺栓）——5.6和8.8級，精度好，對螺栓孔要求高（大于桿徑0.3~0.5mm）其中A級d≤24mm，l≤150mm與10d中的較小值，其余為B級,高強螺栓,,大六角頭——8.8和10.9級，對螺栓孔要求低扭剪型——10.9級，對螺栓孔要求低,二、螺栓孔的類別——I類孔、II類孔三、螺栓連接的種類——普通螺栓連接、高強螺栓連接四、鉚釘連接,第5章 鋼結構的緊固件連接

3、,5.1 概述,第5章 鋼結構的緊固件連接,5.2 螺栓的排列,,,,,,,,,,,,,,,,,說明：1. 細“+”線表示定位線。2. 必須標注孔、螺栓直徑,螺栓及螺栓孔的表示符號,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,一、鋼板板疊上排列螺栓的要求 排列方式：并列或錯列。允許間距：邊距c，端距a，螺栓距p,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,4×p = 4p c,a

4、 6×p = 6p,受力方向,,并列排列 錯列排列,中間排螺栓線,外排螺栓線,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,第5章 鋼結構的緊固件連接,5.2 螺栓的排列,一、鋼板板疊上排列螺栓的要求,螺栓或鉚釘?shù)淖畲?、最小允許距離,第5章 鋼結構的緊固件連接,5.2 螺栓的排列,二、熱軋型鋼上排列螺栓的要求,b＜125mm僅可設單排孔

5、g、最大開孔直徑與b相關p≥3d0，a≥3d0,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,g,,,p,,,,,b,,,,b,,,,b,,,,,,a,3×p = 3p,,,,,,a,3×p = 3p,,,,g1,,,,g2,,,,g1,,,,g2,,,,a,b≥125mm可雙排交錯排孔g1、g2和最大開孔直徑與b相關p≥3d0，a≥2d0

6、,b≥140mm可雙排并列排孔g1、g2和最大開孔直徑與b相關p≥3d0，a≥2d0,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,emin,,,,cmin,,,,,,,cmin,,,,emin,,,,hmax,,,,hmax,工字鋼或槽鋼的翼緣和腹板上的最大開孔直徑以及圖中emin、 cmin和hmax均與它們的型號相關,,第5章 鋼結構的緊固件連接,5.3 普通螺栓連接和高強螺栓承壓型連接的工作性能,一、抗剪螺栓連接,,,,

7、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,螺栓桿剪斷,端部撕裂(構造解決),孔壁承壓破壞,板件拉壞,螺栓彎曲變形(∑t≤5d以避免),塊狀拉剪破壞,第5章 鋼結構的緊固件連接,5.3 普通螺栓連接和高強螺栓承壓型連接的工作性能,二、抗拉螺栓連接,抗拉螺栓連接總是通過T形連接件傳力，螺栓桿沿其軸線承受拉力。連接不當時

8、，由杠桿作用將產(chǎn)生撬力Q，導致螺栓實際拉力大于所受荷載。 計算中并不具體計算撬力，而是通過螺栓軸心受拉強度折減，即取設計值的0.8倍來予以考慮。,第5章 鋼結構的緊固件連接,5.4 普通螺栓連接和高強螺栓承壓型連接的計算,一、單個螺栓的承載力設計值,,,,,d,de,1. 抗剪螺栓承載力設計值為螺栓桿受剪和孔壁承壓承載力設計值中的較小者，即?。?,一個螺栓的孔壁承壓承載力設計值為,其中：一個螺栓的受剪承載力設計

9、值為,,,,,,,,,,,,,,,,,,,d0,2. 螺栓的抗拉承載力設計值為,,,,,,,,,,,第5章 鋼結構的緊固件連接,5.4 普通螺栓連接和高強螺栓承壓型連接的計算,一、單個螺栓的承載力設計值,,注意：1）剪切面按螺桿處計； 2）承壓面簡化為寬為螺桿直徑的平面； 3）復雜情況下的∑t，nv取值問題。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,t1,,,d,

10、de,,,t1,,t1,,,t2,,t2,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,t1,N/2,N/2,N/3,N/3,,,d,de,,,t1,,t1,,,t2,,t2,N/3,,,,,,,第5章 鋼結構的緊固件連接,5.4 普通螺栓連接和高強螺栓承壓型連接的計算,二、在軸心力作用下螺栓群的抗剪連接計算,,1）定螺栓數(shù)；2）排列螺栓（使螺栓群的形心在外力的作用線上且節(jié)省材料）；3）驗算連接板件

11、的凈截面強度和塊狀拉剪強度。,,,，,,需螺栓數(shù)： （取整，不宜少于2個）,,板件凈截面強度,凈截面面積An和受力除考慮1-1截面破壞外，還要考慮2-2截面的破壞,并列（圖a）,錯 列（圖b）,第5章 鋼結構的緊固件連接,5.4 普通螺栓連接和高強螺栓承壓型連接的計算,二、在軸心力作用下螺栓群的抗剪連接計算,,1）定螺栓數(shù)；2）排列螺栓（使螺栓群的形心在外力的作用線上且節(jié)省材料）；3）驗算

12、連接板件的凈截面強度和塊狀拉剪強度。,,,，,當l1>15d0時，應將Nb承載力設計值乘以折減系數(shù)：,此時,即便連接進入了彈塑性階段，各螺桿所受內(nèi)力仍不易均勻，端部螺栓首先達到極限強度而破壞，隨后由外向里依次破壞。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,N,N,平均值,,需螺栓數(shù)： （取整，不宜少于2個）,則需螺栓數(shù)：,,,,,l1,第5章 鋼結構的緊固件連接,5.4 普

13、通螺栓連接和高強螺栓承壓型連接的計算,二、在軸心力作用下螺栓群的抗剪連接計算,,例題5.1~3 關于螺栓數(shù)目應較計算需增加問題,,,，,,,,,,,N,N,,,n,,,,,,,,,,,1.1n,,,,,N,,,,,,,,1.1n,,,,N,,1.1n,,,,,,,N,,N,,1.1n,,,,,N,,,,,,,,?,,,,N,,?,,第5章 鋼結構的緊固件連接,5.4 普通螺栓連接和高強螺栓承壓型連接的計算,三、在偏心力作用下螺栓群的

14、抗剪連接計算,,偏心力作用下螺栓群=軸心下抗剪+扭矩作用下的抗剪螺栓群在扭矩作用下的抗剪計算的基本假定① 被連接構件是絕對剛性的，而螺栓則是彈性的；② 各螺栓繞螺栓群形心旋轉(zhuǎn)，其受力大小與其至螺栓群形心的距離r成正比，力的方向與其至螺栓群形心的連線相垂直。,,,，,,,+,+,,平衡條件：,根據(jù)螺栓受力大小與其至形心o的距離r成正比條件,則,或,驗算,第5章 鋼結構的緊固件連接,5.4 普通螺栓連接和高強螺栓承壓型連接的計算,三

15、、在偏心力作用下螺栓群的抗剪連接計算,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,(xi,yi),y,x,T,,,,,ri,在剪力V和軸力N作用下，螺栓均勻受力：,則螺栓1受的最大剪力N1應滿足：,在扭矩T作用下，螺栓1 受力為,——例題5.4~5,第5章 鋼結構的緊固件連接,5.4 普通螺栓連接和高強螺栓承壓型連接的計算,三、在偏心力作用下螺栓群的抗剪連接計算,四、螺栓群在軸心力作用下的抗拉計算,五、在

16、彎矩作用下螺栓群的抗拉連接計算,假定：中和軸在最下排螺栓處,第5章 鋼結構的緊固件連接,5.4 普通螺栓連接和高強螺栓承壓型連接的計算,,例題5.6~7,,六、在剪力與彎矩（或軸心拉力） 同時作用下螺栓群的連接計算,螺栓群受力為M=V e和剪力V，則,第5章 鋼結構的緊固件連接,5.4 普通螺栓連接和高強螺栓承壓型連接的計算,螺栓不發(fā)生拉剪破壞：,板不發(fā)生承壓破壞,（對于承壓型高強螺栓連接中的板不發(fā)生承壓破壞

17、 ）例題5.8,,,七、偏心拉力作用下普通螺栓群的計算,第5章 鋼結構的緊固件連接,5.4 普通螺栓連接和高強螺栓承壓型連接的計算,,（1）小偏心時（M相對小或N較大） ——按繞形心轉(zhuǎn)不出現(xiàn)螺栓受壓 若按繞形心轉(zhuǎn)計算出現(xiàn)了螺栓受壓屬大偏心,（2）大偏心時（M相對大或N較小） 假定：繞彎矩指向一邊的第一排螺栓轉(zhuǎn)動且略去板端受壓部分提供的抵抗力矩。,七、偏心拉力作用下普通螺栓群的計算,第5章

18、 鋼結構的緊固件連接,5.4 普通螺栓連接和高強螺栓承壓型連接的計算,小偏心時——按繞形心轉(zhuǎn)計算,大偏心時——繞彎矩指向一邊的第一排螺栓轉(zhuǎn)動計算,,,,,,,,,,,,,,,,第5章 鋼結構的緊固件連接,5.5 高強度螺栓摩擦型連接的計算,一、高強螺栓中的預拉力和摩擦面的抗滑移系數(shù),預拉力設計值：高強度螺栓預拉力設計值按材料強度和螺栓有效截面積確定，考慮：①螺栓材料抗力的變異性；②超張拉；③扭緊中螺栓受剪；④鋼材因以抗拉強度為準。取值

19、為,施加方法：扭矩法——用能顯示扭矩大小的扳手以扭矩大小控制 扭剪法——扭剪型螺栓擰緊至梅花頭掉落,高強螺栓連接摩擦面抗滑移系數(shù) 對于承壓型連接，只要求清除油污及浮銹；對于摩擦型連接，要求見下表：,第5章 鋼結構的緊固件連接,5.5 高強度螺栓摩擦型連接的計算,一、高強螺栓中的預拉力和摩擦面的抗滑移系數(shù),每個摩擦型高強度螺栓的抗剪承載力設計值,0.9 為抗力分項系數(shù)?R =1.1

20、11的倒數(shù)（最小板厚t?6mm的冷彎薄壁型鋼結構取0.8 ），計算內(nèi)容：,第5章 鋼結構的緊固件連接,5.5 高強度螺栓摩擦型連接的計算,二、在軸心力作用下高強螺栓群的摩擦型抗剪連接計算,,1）定螺栓數(shù)2）排列螺栓（要求同普通螺栓）3）驗算連接板件的凈截面強度,,,,為孔前傳力系數(shù),,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,有效摩擦面,,,,,,

21、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,第5章 鋼結構的緊固件連接,5.5 高強度螺栓摩擦型連接的計算,三、在偏心力作用下高強螺栓群的摩擦型抗剪連接計算,在偏心力作用下高強螺栓群的摩擦型抗剪連接計算的抗剪計算與普通螺栓相同，只是用高強

22、度螺栓的承載力設計值。,四、高強螺栓群的抗拉連接計算,五、同時承受摩擦面間的剪切和螺栓桿軸向拉力的摩擦型的連接計算,,,等同于,但不同于普通螺栓及高強螺栓承壓型連接的,彎曲引起的拉力按繞螺栓群形心轉(zhuǎn)動（與普通螺栓不同）,見下頁說明,高強度螺栓的抗拉連接,第5章 鋼結構的緊固件連接,5.5 高強度螺栓摩擦型連接的計算,當Nt=0.8P時，Pf=1.07P?？烧J為螺栓中的預拉力基本不變。,撬力的影響：限制抗拉承載力在0.8P以內(nèi),第5章

23、 鋼結構的緊固件連接,5.4 普通螺栓連接和高強螺栓承壓型連接的計算,二、在軸心力作用下螺栓群的抗剪連接計算,,1）定螺栓數(shù)；2）排列螺栓（使螺栓群的形心在外力的作用線上且節(jié)省材料）；3）驗算連接板件的凈截面強度和塊狀拉剪強度。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,【例題5.1】已知：C級M20螺栓(d0=21.5mm)，Q235鋼，其它見下圖,查表知：f=215，fvb=140，fcb=305(單位N/m

24、m2)解：,,,,，,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,e,N,,,,,,,,,y,,,,yi,,,o’,,,,,,,,,,,,,,,e,,M=Ne,N,,,,,,,,,d,,,,dmax,,,,dmax,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,e,M=Ne,N,,,,,,,,,y,,,,dmax,,,,dmax,o,,,,,,,,,,,,,e’,,,,,,,,,,c,Ni,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,