钢结构普通螺栓.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,六、普通螺栓连接的构造与计算,1,、螺栓的排列和构造要求,螺栓在构件上的排列可以是并列或错列（图,12-44,，图,12-45,），排列时应考虑下列要求：,一、连接类型,N,N,b),N,N,a),螺栓受剪,c),N,上两排螺栓受拉,2,、抗拉连接,通过螺栓抗拉保持连接。,1,、抗剪连接,以螺栓抗剪形式使连接件紧密连接。,为什么要限制中心距？,(3d,0,),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。,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,e,1,e,2,e,3,e,4,二、排列要求,最大、最小距离,限值见,P392,表,12,-3,。,为什么限制边距、端距？,(2d,0,、,1.5d,0,、,1.2d,0,),太小：栓钉至边（端）钢板易被子剪断。,太大：不紧密，易锈蚀。,三、普通螺栓的计算,1,、单个抗剪螺栓的承载力,（,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,12-51,e),A,a),A,B,b),B,A,c),A,d),35,35,a,1,A,（,3,）单个螺栓的承载力,分螺栓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/5,V=N,l,1,实际承压面,计算承压面,实际的,假定的,l,1,l,2,t,连接件最小承压总厚度,f,c,b,螺栓承压设计强度,（,12-14,）,（,12-15,）,螺杆抗剪,N,V,b,一个螺栓的抗剪设计承载力,n,v,受剪面数目。单剪,n,v,=1,，,双剪,n,v,=2,d,螺杆直径（公称直径，,p523,附表,26-7,。,常用,16,、,20,、,22,、,24,等，最常用,16,、,20,）,f,v,b,螺栓抗剪设计强度，由表,26-6,给出。,螺杆承压,N/2,N/2,N/3,N/3,N/3,a,c,b,d,e,公式说明,d),上述承载力未计入摩擦。,c),N,v,b,和,N,c,b,计算式中的受剪面数,n,v,，,上图中,n,v,=4,。,a),螺栓承载力是,N,v,b,和,N,c,b,中之最小值，,N,b,min,。,b)t,取,a+b+c,和,d+e,之间的最小值。,（,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,l,1,15,倍螺孔直径,d,0,）；,轴心力（外力）通过螺栓群中心。,N,N,+,+,+,+,+,+,+,+,N,N,l,1,（,2,）目标,确定螺栓数目,n,和排列。,2,、螺栓群受轴心力作用,（,3,）验算公式,n,所需螺栓数,N,轴心力,N,b,min,N,v,b,和,N,c,b,中之较小值（见式（,12-14,、,15,）,N,N/2,连接件受力变化图,（,4,）排列设计,连接件静截面验算,连接件受力变化图,N,N,+,+,+,+,+,+,+,+,N,N,l,1,验算公式,N,N,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,e,4,e,4,6e,1,e,2,N,i,连接件第,i,截面上的轴力,A,n,i,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,d,0,螺孔直径,t,板厚,1,1,4,4,螺栓错开排列时的比较验算,除对,1-1,截面（绿线）验算外，还应对,4-4,截面（粉红）进行比较验算。因此，使用上述（,e,）,式计算时，其中,A,n,i,应取,A,n,1,和,A,n,4,中的较小值。,4-4,分红线总长：,扣除螺孔直径后：,n,4,粉红线截面上的螺孔数,N,N,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,e,4,e,4,6e,1,e,2,1,1,4,4,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,a),P,f,刚度很大时,P,f,2N,t,b),2N,t,P,f,P,f,刚度较小时,Q,Q,加劲肋,a),b),七、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,70,355kN,。,高强螺栓是高强螺栓和配套螺母、垫圈的合称，强度等级,10.9,级和,8.8,级。,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,=0.3,0.55,。,连接板间摩擦力,分类：,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,。,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,1,、确定预,拉力,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,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,M22,M24,M27,M30,8.8,70,110,135,155,205,250,10.9,100,155,190,225,290,355,表,12-4,2,、预拉工艺,扭螺帽,（,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,，,施工时用,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%,。,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,1/2,2/3,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,1,、单个高强螺栓抗剪承载力设计值,N,V,b,=0.9n,f,P,（,12-22,）,N,V,b,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,12-5,n,f,传力摩擦面数,0.9,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,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,0.45,0.35,0.45,0.30,0.50,0.40,0.50,0.35,0.50,0.40,0.50,0.40,摩擦面抗滑移系数,值,表,12-5,2,、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,。,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：,+,+,+,+,+,+,+,+,N,N,l,1,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。,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,，,N,t,b,=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,、高强螺栓承受拉力时的计算,(4),受剪力与拉力同时作用的高强螺栓群计算,n,t,连接的传力摩擦面数,摩擦面的抗滑移系数,N,v,b,=0.9,n,t,(P-1.25,N,t,),(12-25),c),单个高强螺栓的抗剪承载力,N,v,单个高强螺栓承受的外剪力,N,v,b,单个高强螺栓承受的外剪力,每个高强螺栓承受的外剪力小于等于抗剪强,度设计值。,N,v,N,v,b,a),每个高强螺栓承受的外拉力,N,t,小于等于抗拉,强度设计值。,N,t,0.8P,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,N,t,前，板件间挤压力为预拉力,P,，,抗滑移系数为,。加上外拉力,N,t,后，连接面上的挤压力减少到,P-,N,t,，,板件间的抗滑移系数由,减小到,1,。此时，螺栓的抗剪承载力设计值应为,0.9,n,t,1,(P-,N,t,),。,为了便于应用，抗滑移系数仍采用,，其误差通过适当加大,N,t,弥补，取,1.25,N,t,。,这样，就得到了式（,12-25,）给出的,N,v,b,计算式。,N,v,b,=0.9,n,t,(P-1.25,N,t,)(12-25),对式（,12-25,）的说明：,例,12-5,设计图,12-74,所示轴心受拉钢板的高强螺栓连接。钢板的钢材为,Q235,，,高强螺栓,10.9,级，摩擦型，,M20,，,孔径,d,0,=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（,+1.5,2.0mm),钢种、喷砂处理定,。,N,N,拼接板,连接板,连接板,分析,（,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。,。,N,N,题目给出了螺栓数目、直径、排列，未给荷载,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,（,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影响（单面摩擦）,另一方面，被连接板件上的全部摩擦力应与外力,N,平衡。有,n,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,这排螺栓所承受的全部,摩擦力之半。,拼接板,连接件,连接件,A,B,N,A,N,N,+,+,+,+,+,+,+,+,N,N,A,N,N,于是,N,=,N,-,N=N(1,-,0.5,n,1,/,n,),(b),(c),A,n,净截面面积,f,连接件强度设计值,设计公式,解,（,1,）连接验算,a,）,净截面承载力计算,b,）,毛截面承载力计算,N=,A,f,=450,20,215,10,-2,=1935kN,n,=28,，,n,1,=4,，,A,n,=(450-4,22),20=7240,mm,2,，,f,=215N/,mm,2,代入上式,得,N=1676.3kN,N,N,拼接板,连接板,连接板,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：,n,f,=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（,3-47,）,N,v,b,=,0.9n,f,P,计算。但在螺栓群中可能出现螺栓剪力分布不均情况。因此引入非均匀分布系数,N,v,b,=,0.9n,f,P,按净截面承载力,N=1676.kN,计算所需螺栓数目。,（,2,）螺栓数计算,原用,4,7=28,个正好。,所需高强螺栓数目,计算螺栓抗剪强度设计值,N,v,b,=0.9,1,0.45,155=62.775kN,