普通螺栓.pptx

C级级-粗制螺栓，性能等级为粗制螺栓，性能等级为4.6或或4.8级；级；4表示表示f fu u400N/mm400N/mm2 2,0.6或或0.8表示表示f fy y/f/fu u=0.6=0.6或或0.80.8；类孔，孔径类孔，孔径(d(do o)-)-栓杆直径栓杆直径(d)(d)1 13mm3mm。A、B级级-精制螺栓，性能等级为精制螺栓，性能等级为5.6或或8.8级级;5或或8表示表示f fu u500500或或800N/mm800N/mm2 2,0.6或或0.8表示表示f fy y/f/fu u=0.6=0.6或或0.80.8；类孔，孔径类孔，孔径(d(do o)-)-栓杆直径栓杆直径(d)(d)0.30.30.5mm0.5mm。dedndmd 直径：有效直径（直径：有效直径（直径：有效直径（直径：有效直径（de de ，AeAe）和公称直径）和公称直径）和公称直径）和公称直径d d螺栓的有效截面面积螺栓的有效截面面积螺栓的有效截面面积螺栓的有效截面面积AeAe、净直径、净直径、净直径、净直径d dn n 、有效直径有效直径有效直径有效直径d de e 、平均平均平均平均直径直径直径直径d dm m 、公称（即最大）直径公称（即最大）直径公称（即最大）直径公称（即最大）直径d d二、二、二、二、螺栓连接的排列和构造要求螺栓连接的排列和构造要求螺栓连接的排列和构造要求螺栓连接的排列和构造要求 排列方式：排列方式：并列：简单整齐并列：简单整齐 错列：紧凑错列：紧凑 排列要求排列要求u 受力要求：钢板端部剪断，端距不应小于受力要求：钢板端部剪断，端距不应小于2 2d d0 0；受拉时，栓距和线距不应过小；受拉时，栓距和线距不应过小；受压时，沿作用力方向的栓距不宜过大；受压时，沿作用力方向的栓距不宜过大；u 构造要求：边距和中距不宜过大，否则接触面不紧密，潮构造要求：边距和中距不宜过大，否则接触面不紧密，潮气入侵造成锈蚀；气入侵造成锈蚀；u 施工要求：有一定的施工空间，便于转动扳手拧紧螺帽。施工要求：有一定的施工空间，便于转动扳手拧紧螺帽。孔、螺栓图例孔、螺栓图例 传力方式：传力方式：抗剪螺栓：抗剪螺栓：螺栓杆抗剪和螺栓杆对孔壁承压传递剪力；螺栓杆抗剪和螺栓杆对孔壁承压传递剪力；抗拉螺栓：抗拉螺栓：螺栓杆承受沿杆长方向的拉力；螺栓杆承受沿杆长方向的拉力；同时同时抗剪、抗拉螺栓抗剪、抗拉螺栓:第七节第七节第七节第七节 普通螺栓连接的计算普通螺栓连接的计算普通螺栓连接的计算普通螺栓连接的计算FNF1 1、抗剪螺栓的工作性能：、抗剪螺栓的工作性能：、抗剪螺栓的工作性能：、抗剪螺栓的工作性能：a a a a、b b b b两点相对位移两点相对位移两点相对位移两点相对位移和作和作和作和作用力用力用力用力N N N N的关系曲线，四的关系曲线，四的关系曲线，四的关系曲线，四个阶段，个阶段，个阶段，个阶段，即：即：即：即：（1 1 1 1）摩擦传力的弹性阶段（）摩擦传力的弹性阶段（）摩擦传力的弹性阶段（）摩擦传力的弹性阶段（0-0-0-0-1 1 1 1段）段）段）段）直线段直线段直线段直线段连接处于弹性连接处于弹性连接处于弹性连接处于弹性状态；状态；状态；状态；该阶段较短该阶段较短该阶段较短该阶段较短摩擦力较摩擦力较摩擦力较摩擦力较小。小。小。小。NN一、抗剪螺栓一、抗剪螺栓(2)(2)滑移阶段滑移阶段(1(12 2段段)克服摩擦力后，板件间突然发生水平滑移，最大克服摩擦力后，板件间突然发生水平滑移，最大滑移量为栓孔和栓杆间的距离，表现在曲线上为水平滑移量为栓孔和栓杆间的距离，表现在曲线上为水平段。段。(3)(3)栓杆传力的弹性阶段栓杆传力的弹性阶段(2(23 3段段)该阶段主要靠栓杆与孔壁的该阶段主要靠栓杆与孔壁的接触传力。栓杆受剪力、拉力、弯接触传力。栓杆受剪力、拉力、弯矩作用，孔壁受挤压。由于材料的矩作用，孔壁受挤压。由于材料的弹性以及栓杆拉力增大所导致的板弹性以及栓杆拉力增大所导致的板件间摩擦力的增大，件间摩擦力的增大，N-N-关系以曲关系以曲线状态上升。线状态上升。(4)(4)弹塑性阶段弹塑性阶段(3(34 4段段)达到达到3后，即使给后，即使给荷载以很小的增量，连接荷载以很小的增量，连接的剪切变形迅速增大，直的剪切变形迅速增大，直到连接破坏。到连接破坏。4点（曲线的最高点（曲线的最高点）即为普通螺栓抗剪连点）即为普通螺栓抗剪连接的极限承载力接的极限承载力Nu。2 2、破坏形式：、破坏形式：螺栓杆剪断；孔壁压坏；板被拉断；板端被螺栓杆剪断；孔壁压坏；板被拉断；板端被剪断；螺栓杆弯曲剪断；螺栓杆弯曲 3.3.破坏形式破坏形式（1 1）螺栓杆被剪坏螺栓杆被剪坏 栓杆较细而板件较厚时栓杆较细而板件较厚时（2 2）孔壁的挤压破坏孔壁的挤压破坏 栓杆较粗而板件较薄时栓杆较粗而板件较薄时（3 3）板件被拉断板件被拉断 截面削弱过多时截面削弱过多时 以上破坏形式予以计算解决。以上破坏形式予以计算解决。（4 4）板件端部被剪坏）板件端部被剪坏(拉豁拉豁)端矩过小时；端矩不应小于端矩过小时；端矩不应小于2d2dO O（5 5）栓杆弯曲破坏）栓杆弯曲破坏 螺栓杆过长；栓杆长度不应大于螺栓杆过长；栓杆长度不应大于5d5d这这两两种种有有构构造造要要求求解解决决4 4、一个抗剪螺栓的设计承载力计算一个抗剪螺栓的设计承载力计算（实质为（实质为（实质为（实质为V V作用）作用）作用）作用）u 抗剪承载力设计值抗剪承载力设计值：(a)单剪单剪 (b)双剪双剪 (c)四剪面四剪面剪切面数目剪切面数目n nv vdu单栓抗剪承载力：单栓抗剪承载力：u承压承载力：承压承载力：nv剪切面数目剪切面数目；d螺栓杆直径；螺栓杆直径；fvb、fcb螺栓抗剪和承压强度设计值；螺栓抗剪和承压强度设计值；t t连接接头一侧承压构件总厚度的较小值。连接接头一侧承压构件总厚度的较小值。NNbt tt t1 1b1拼接板的危险截面为拼接板的危险截面为拼接板的危险截面为拼接板的危险截面为2-22-2截面截面截面截面:A A、螺栓采用并列排列时、螺栓采用并列排列时:主板的危险截面为主板的危险截面为1-1截面截面:11225 5 5 5、普通螺栓群的普通螺栓群的普通螺栓群的普通螺栓群的板件净截面强度板件净截面强度（实质为（实质为（实质为（实质为V V V V作用）作用）作用）作用）NNt tt t1 1bc2c3c4c1B B、螺栓采用错列排列时、螺栓采用错列排列时:主板的危险截面为主板的危险截面为1-1和和1-1截面截面:1111NNbt tt t1 1b1c2c3c4c1拼接板的危险截面为拼接板的危险截面为2-2和和2-2截面截面:22226 6 6 6、普通螺栓群偏心力作用下抗剪计算、普通螺栓群偏心力作用下抗剪计算、普通螺栓群偏心力作用下抗剪计算、普通螺栓群偏心力作用下抗剪计算（实质为（实质为（实质为（实质为V V V V、T T T T共同作用）共同作用）共同作用）共同作用）F F作用下每个螺栓受力作用下每个螺栓受力作用下每个螺栓受力作用下每个螺栓受力：FeFTTxyN1TN1TxN1Tyr11F1N1FT作用下连接按弹性设计，其假定为：作用下连接按弹性设计，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）T作用下连接板件绕栓群形心转动，各螺栓剪力与其至作用下连接板件绕栓群形心转动，各螺栓剪力与其至形心距离呈线形关系，方向与形心距离呈线形关系，方向与r ri垂直。垂直。TxyN1TN1TxN1Tyr11 显然，显然，T作用下作用下1号螺栓所号螺栓所受剪力最大（受剪力最大（r r1最大）。最大）。由假定由假定(2)(2)得得由式由式3-393-39得得:由力的平衡条件得：由力的平衡条件得：TxyN1TN1TxN1Tyr11整理得整理得:将将N1T1T沿坐标轴分解得沿坐标轴分解得:由此可得螺栓由此可得螺栓1 1的强度验算公式为的强度验算公式为:另外另外,当螺栓布置比较狭长当螺栓布置比较狭长(如如y y1 13x3x1 1)时时,可进行可进行如下简化计算：如下简化计算：令令:x:xi i=0=0，则，则N1Ty1Ty=0=0算例算例6 6如图所示某钢板的搭接连接，板件厚如图所示某钢板的搭接连接，板件厚t t16mm16mm，宽，宽b b240mm240mm，拼接板，拼接板t1t17mm7mm，采用，采用C C级螺栓级螺栓M22M22，孔径，孔径d0d023.5mm23.5mm，承受轴心力，承受轴心力N N500kN500kN，钢材采用，钢材采用Q235Q235，试设计，试设计该连接。该连接。抗剪承载力设计值：抗剪承载力设计值：承压承载力设计值：承压承载力设计值：抗剪螺栓的承载力设计值抗剪螺栓的承载力设计值抗剪螺栓的承载力设计值抗剪螺栓的承载力设计值板件净截面强度板件净截面强度:抗剪螺栓数：抗剪螺栓数：抗剪螺栓数：抗剪螺栓数：取螺栓数取螺栓数取螺栓数取螺栓数n n6 6平衡条件：平衡条件：根据螺栓受力大小与其至形心根据螺栓受力大小与其至形心o的距离的距离r成正比条件成正比条件 则则 或或 验算验算 二、抗拉螺栓连接二、抗拉螺栓连接1 1、受力性能：、受力性能：抗拉螺栓连接在外力作用下，连接板件接触面有抗拉螺栓连接在外力作用下，连接板件接触面有脱开趋势，螺栓杆受杆轴方向拉力作用，以脱开趋势，螺栓杆受杆轴方向拉力作用，以栓杆被拉栓杆被拉断断为其为其破坏形式破坏形式。u普通螺栓抗拉连接的工作性能普通螺栓抗拉连接的工作性能N A A、螺栓受拉时，一般是通过、螺栓受拉时，一般是通过、螺栓受拉时，一般是通过、螺栓受拉时，一般是通过与螺杆垂直的板件传递，即螺与螺杆垂直的板件传递，即螺与螺杆垂直的板件传递，即螺与螺杆垂直的板件传递，即螺杆并非轴心受拉，当连接板件杆并非轴心受拉，当连接板件杆并非轴心受拉，当连接板件杆并非轴心受拉，当连接板件发生变形时，螺栓有被撬开的发生变形时，螺栓有被撬开的发生变形时，螺栓有被撬开的发生变形时，螺栓有被撬开的趋势趋势趋势趋势（杠杆作用）（杠杆作用）（杠杆作用）（杠杆作用），使螺杆中，使螺杆中，使螺杆中，使螺杆中的拉力增加的拉力增加的拉力增加的拉力增加（撬力（撬力（撬力（撬力QQ）并产生并产生并产生并产生弯曲现象。弯曲现象。弯曲现象。弯曲现象。连接件刚度越小撬连接件刚度越小撬连接件刚度越小撬连接件刚度越小撬力越大力越大力越大力越大。试验证明影响撬力的。试验证明影响撬力的。试验证明影响撬力的。试验证明影响撬力的因素较多，其大小难以确定，因素较多，其大小难以确定，因素较多，其大小难以确定，因素较多，其大小难以确定，规范采取简化计算的方法，取规范采取简化计算的方法，取规范采取简化计算的方法，取规范采取简化计算的方法，取f f f ft t t tb b b b=0.8f=0.8f=0.8f=0.8f（f f f f螺栓钢材的抗拉螺栓钢材的抗拉螺栓钢材的抗拉螺栓钢材的抗拉强度设计值）强度设计值）强度设计值）强度设计值）来考虑其影响。来考虑其影响。来考虑其影响。来考虑其影响。具体撬力现象：具体撬力现象：撬力现象：撬力现象：用材料强度设计值得折减来考虑撬力的影响u单单个普通螺栓的抗拉承载力设计值个普通螺栓的抗拉承载力设计值 B B、在构造上可以通过加强连接件的刚度的方法，来在构造上可以通过加强连接件的刚度的方法，来在构造上可以通过加强连接件的刚度的方法，来在构造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，如减小杠杆作用引起的撬力，如减小杠杆作用引起的撬力，如减小杠杆作用引起的撬力，如设加劲肋设加劲肋设加劲肋设加劲肋，可以减小甚，可以减小甚，可以减小甚，可以减小甚至消除撬力的影响。至消除撬力的影响。至消除撬力的影响。至消除撬力的影响。一般假定每个螺栓均匀受力，因此，连接所需一般假定每个螺栓均匀受力，因此，连接所需的螺栓数为：的螺栓数为：N2、螺栓群在轴心力作用下的抗拉计算、螺栓群在轴心力作用下的抗拉计算（实质为（实质为（实质为（实质为NN作用）作用）作用）作用）3 3、普通螺栓群在弯炬作用下、普通螺栓群在弯炬作用下（实质为（实质为（实质为（实质为MM作用）作用）作用）作用）M作用下螺栓连接按弹性设计，其假定为：作用下螺栓连接按弹性设计，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）螺栓群的中和轴位于最下排螺栓的形心处，各）螺栓群的中和轴位于最下排螺栓的形心处，各 螺栓所受拉力与其至中和轴的距离呈正比。螺栓所受拉力与其至中和轴的距离呈正比。显然显然1 1号螺栓在号螺栓在M作用下所受拉力最大作用下所受拉力最大由力学及假定可得：由力学及假定可得：整理得整理得:因此，设计时只要满足下式，即可：因此，设计时只要满足下式，即可：4 4、普通螺栓群在偏心拉力作用下普通螺栓群在偏心拉力作用下（实质为（实质为（实质为（实质为NN、MM共同作用）共同作用）共同作用）共同作用）(1)(1)(1)(1)小偏心受拉：小偏心受拉：小偏心受拉：小偏心受拉：所有螺栓均承受拉力，接触面有相互脱所有螺栓均承受拉力，接触面有相互脱所有螺栓均承受拉力，接触面有相互脱所有螺栓均承受拉力，接触面有相互脱离的趋势，不存在受压区，螺栓群形心为中和轴，弯距产离的趋势，不存在受压区，螺栓群形心为中和轴，弯距产离的趋势，不存在受压区，螺栓群形心为中和轴，弯距产离的趋势，不存在受压区，螺栓群形心为中和轴，弯距产生应力分布呈三角形分布，叠加轴心力后螺栓全受拉。生应力分布呈三角形分布，叠加轴心力后螺栓全受拉。生应力分布呈三角形分布，叠加轴心力后螺栓全受拉。生应力分布呈三角形分布，叠加轴心力后螺栓全受拉。（1 1 1 1）（2 2 2 2）yesyesyesyes小偏心受拉小偏心受拉小偏心受拉小偏心受拉nononono大偏心受拉大偏心受拉大偏心受拉大偏心受拉(2)(2)(2)(2)大偏心受拉：大偏心受拉：大偏心受拉：大偏心受拉：当偏心距较大时，板端出现受压区，则当偏心距较大时，板端出现受压区，则当偏心距较大时，板端出现受压区，则当偏心距较大时，板端出现受压区，则近似取中和轴位于最下排螺栓处（同纯弯）。近似取中和轴位于最下排螺栓处（同纯弯）。近似取中和轴位于最下排螺栓处（同纯弯）。近似取中和轴位于最下排螺栓处（同纯弯）。uu 偏心受拉螺栓计算步骤：偏心受拉螺栓计算步骤：偏心受拉螺栓计算步骤：偏心受拉螺栓计算步骤：（1 1 1 1）计算螺栓抗拉承载力：）计算螺栓抗拉承载力：）计算螺栓抗拉承载力：）计算螺栓抗拉承载力：（2 2 2 2）判断大、小偏心受拉：）判断大、小偏心受拉：）判断大、小偏心受拉：）判断大、小偏心受拉：（3 3 3 3）假如小偏心，则根据公式验算安全：）假如小偏心，则根据公式验算安全：）假如小偏心，则根据公式验算安全：）假如小偏心，则根据公式验算安全：（4 4 4 4）假如大偏心，则根据公式验算安全：）假如大偏心，则根据公式验算安全：）假如大偏心，则根据公式验算安全：）假如大偏心，则根据公式验算安全：例题例题8 8：如图所示某一屋架节点，如图所示某一屋架节点，C C级螺栓，级螺栓，M20M20，5 5排螺栓，排螺栓，间距为间距为100mm100mm，Q235BFQ235BF钢，偏心力钢，偏心力P P200kN200kN，偏心距，偏心距e e80mm80mm，验算连接；，验算连接；（2 2 2 2）判断大、小偏心受拉）判断大、小偏心受拉）判断大、小偏心受拉）判断大、小偏心受拉所以属于小偏心受拉所以属于小偏心受拉所以属于小偏心受拉所以属于小偏心受拉（1 1 1 1）抗拉承载力计算：）抗拉承载力计算：）抗拉承载力计算：）抗拉承载力计算：5 5、普通螺栓拉、剪联合作用普通螺栓拉、剪联合作用011VeM=VeV因此：因此：2 2、由试验可知，兼受剪力和拉力、由试验可知，兼受剪力和拉力 的螺杆，其承载力无量纲关系的螺杆，其承载力无量纲关系 曲线近似为一曲线近似为一“四分之一圆四分之一圆”。1 1、普通螺栓在拉力和剪力的共同、普通螺栓在拉力和剪力的共同 作用下，可能出现两种破坏形作用下，可能出现两种破坏形 式：式：螺杆受剪兼受拉破坏、孔螺杆受剪兼受拉破坏、孔 壁的承压破坏；壁的承压破坏；3 3、计算时，假定剪力由螺栓群均、计算时，假定剪力由螺栓群均 匀承担，匀承担，拉力由受力情况确定。拉力由受力情况确定。规范规定：普通螺栓拉、剪联规范规定：普通螺栓拉、剪联合作用为了防止合作用为了防止螺杆螺杆受剪兼受拉受剪兼受拉破破坏，应满足：坏，应满足：即即螺栓不发生拉剪破螺栓不发生拉剪破坏：坏：为了防止孔壁承压为了防止孔壁承压为了防止孔壁承压为了防止孔壁承压破坏，应满足：破坏，应满足：破坏，应满足：破坏，应满足：011a ab b（1 1）支托仅起安装作用：）支托仅起安装作用：M=VeVVe（2 2）支托承受剪力：）支托承受剪力：螺栓群只承受弯矩螺栓群只承受弯矩M M=VeVe作用，则作用，则支托与柱翼缘的角焊缝验算：支托与柱翼缘的角焊缝验算：为考虑剪力为考虑剪力V偏心对角焊缝的影响，取偏心对角焊缝的影响，取1.251.35 另外另外，拉力和剪力共同作用下的普通螺栓连接，当，拉力和剪力共同作用下的普通螺栓连接，当有承托承担全部剪力时有承托承担全部剪力时，螺栓群按受拉连接计算。，螺栓群按受拉连接计算。承托与柱翼缘的连接角焊承托与柱翼缘的连接角焊承托与柱翼缘的连接角焊承托与柱翼缘的连接角焊缝按下式计算：缝按下式计算：缝按下式计算：缝按下式计算：式中：式中：考虑剪力对角焊缝偏心影响的增大系数，考虑剪力对角焊缝偏心影响的增大系数，一般取一般取=1.25=1.251.351.35；其余符号同前。其余符号同前。M刨平顶紧刨平顶紧承托承托(板板)V连接角焊缝连接角焊缝