钢结构螺栓连接附答案.doc

钢结构练习四 螺栓连接
一、选择题（××不做要求）
1．单个螺栓的承压承载力中，[N]= d∑t·，其中∑t为（ D ）。
A）a＋c＋e B）b＋d
C）{，}
D）{，}

2．每个受剪拉作用的摩擦型高强度螺栓所受的拉力应低于其预拉力的（ C ）。
A）1.0倍 B）0.5倍 C）0.8倍 D）0.7倍
3．摩擦型高强度螺栓连接和承压型高强度螺栓连接的主要区别是（ D ）。
A）摩擦面处理不同 B）材料不同
C）预拉力不同 D）设计计算不同
4．承压型高强度螺栓可用于（ D ）。
A）直接承受动力荷载
B）承受反复荷载作用的结构的连接
C）冷弯薄壁型钢结构的连接
D）承受静力荷载或间接承受动力荷载结构的连接
5．一个普通剪力螺栓在抗剪连接中的承载力是（ D ）。
A）螺杆的抗剪承载力 B）被连接构件（板）的承压承载力
C）前两者中的较大值 D）A、B中的较小值
6．摩擦型高强度螺栓在杆轴方向受拉的连接计算时，（ C ）。
A）和摩擦面处理方法有关 B）和摩擦面的数量有关
C）和螺栓直径有关 D）和螺栓性能等级无关
7．图示为粗制螺栓连接，螺栓和钢板均为Q235钢，则该连接中螺栓的受剪面有（ C ）个。
A）1 B）2 C）3 D）不能确定

8．图示为粗制螺栓连接，螺栓和钢板均为Q235钢，连接板厚度如图示，则该连接中承压板厚度为（ B ）。
A）10 B）20 C）30 D）40

9．普通螺栓和承压型高强螺栓受剪连接的五种可能破坏形式是：I．螺栓剪断；Ⅱ．孔壁承压破坏；Ⅲ．板件端部剪坏；Ⅳ．板件拉断；Ⅴ．螺栓弯曲变形。其中（ B ）种形式是通过计算来保证的。
A）I、Ⅱ、Ⅲ B）I、Ⅱ、Ⅳ
C）I、Ⅱ、Ⅴ D）Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ
10．摩擦型高强度螺栓受拉时，螺栓的抗剪承载力（ B ）。
A）提高 B）降低
C）按普通螺栓计算 D）按承压型高强度螺栓计算
11．高强度螺栓的抗拉承载力（ B ）。
A）和作用拉力大小有关 B）和预拉力大小有关
C）和连接件表面处理情况有关 D）和A，B和C都无关
12．一宽度为b，厚度为t的钢板上有一直径为d0的孔，则钢板的净截面面积为（ C ）。
A） B）
C） D）
13．剪力螺栓在破坏时，若栓杆细而连接板较厚时易发生（ A ）破坏；若栓杆粗而连接板较薄时，易发生（ B ）破坏。
A）栓杆受弯破坏 B）构件挤压破坏
C）构件受拉破坏 D）构件冲剪破坏
14．摩擦型高强度螺栓的计算公式中符号的意义，下述何项为正确？（ D ）。
A）对同一种直径的螺栓，P值应根据连接要求计算确定
B）0.9是考虑连接可能存在偏心，承载力的降低系数
C）1.25是拉力的分项系数
D）1.25是用来提高拉力，以考虑摩擦系数在预压力减小时变小使承载力降低的不利因素。
？？？15．在直接受动力荷载作用的情况下，下列情况中采用（ A ）连接方式最为适合。
A）角焊缝 B）普通螺栓 C）对接焊缝 D）高强螺栓
16．在正常情况下，根据普通螺栓群连接设计的假定，在M≠0时，构件B（ D ）。
A）必绕形心d转动
B）绕哪根轴转动和N无关，仅取决于M的大小
C）绕哪根轴转动和M无关，仅取决于N的大小
D）当0时，必绕c转动

17．高强度螺栓接受一外力T作用时，螺栓受力为（ C ）。
A） ＋T B） ＋0.8T
C） ＋0.09T D）
（P为高强度螺栓预拉力，T为外拉力，为受拉后螺栓受力）
18．普通粗制螺栓和普通精制螺栓在抗剪设计强度上取值有差别，其原因在于（ D ）。
A）螺栓所用的材料不同 B）所连接的钢材的强度不同
C）所受的荷载形式不同 D）螺栓制作过程和螺栓孔加工要求不同
19．采用螺栓连接时，栓杆发生剪断破坏，是因为（ A ）。
A）栓杆较细 B）钢板较薄
C）截面削弱过多 D）边距或栓间距太小
20．采用螺栓连接时，构件发生冲剪破坏，是因为（ D ）。
A）栓杆较细 B）钢板较薄
C）截面削弱过多 D）边距或栓间距太小
21．摩擦型高强度螺栓连接受剪破坏时，作用剪力超过了（ B ）。
A）螺栓的抗拉强度 B）连接板件间的摩擦力
C）连接板件间的毛截面强度 D）连接板件的孔壁的承压强度
22．在抗拉连接中采用摩擦型高强度螺栓或承压型高强度螺栓，承载力设计值（ C ）。
A）是后者大于前者 B）是前者大于后者
C）相等 D）不一定相等
××23．在钢桥中，采用摩擦型高强度螺栓或剪切承压型高强度螺栓连接形式。两者在同样直径条件下，其对螺栓孔和螺栓杆之间的空隙要求，以下（ A ）项为正确的。
A）摩擦型空隙要求略大，剪切承压型空隙要求较小
B）摩擦型空隙要求略小，剪切承压型空隙要求较大
C）两者空隙要求相同
D）无空隙要求
24．承压型高强度螺栓抗剪连接，其变形（ D ）。
A）比摩擦型高强度螺栓连接小 B）比普通螺栓连接大
C）和普通螺栓连接相同 D）比摩擦型高强度螺栓连接大
25．杆件和节点板的连接采用22个M24的螺栓，沿受力方向分两排按最小间距排列，螺栓的承载力折减系数是（ D ）。
A）0.70 B） 0. 75 C）0.8 D）0.90
26．一般按构造和施工要求，钢板上螺栓的最小允许中心间距为（ A ），最小允许端距为（ B ）。
A）3d B）2d C）1.2 D）1.5
××27．在抗剪连接中以及同时承受剪力和杆轴方向拉力的连接中，承压型高强度螺栓的受剪承载力设计值不得大于按摩擦型连接计算的( C )倍。
A）1.0 B）1.2 C）1.3 D）1.5
××28．轴心受压柱端部铣平时，其底板的连接焊缝、铆钉或螺栓的计算应（ A ）项取值。
A）按柱最大压力的15% B）按柱最大压力的25%
C）按柱最大压力的50% D）按柱最大压力的75%
××29．关于螺栓和铆钉连接，下列说法中（ B ）为错误的。
A）每一杆件在节点上以及拼接接头的一端，永久性螺栓（或铆钉）数不宜少于两个
B）在高强度螺栓连接范围内，构件接触面的处理方法应在施工图上说明
C）对直接承受动力荷载的普通螺栓连接应采用双螺母或其他能防止螺母松动的有效措施
D）沉头和半沉头铆钉可用于沿其杆轴方向受拉的连接
30．受剪螺栓在破坏时，若栓杆细而连接板较厚时易发生（ A ）。
A）栓杆受弯破坏 B）构件挤压破坏
C）构件受拉破坏 D）构件冲剪破坏
31．一个普通剪力螺栓在抗剪连接中的承载力是（ D ）。
A）螺杆的抗剪承载力 B）被连接构件（板）的承压承载力
C） A、B中的较大值 D）A、B中的较小值
32．摩擦型高强度螺栓连接和承压型高强度螺栓连接的主要区别是（ D ）。
A）摩擦面处理不同 B）材料不同
C）预拉力不同 D）设计计算不同
33．依据《钢结构规范规定》，下列（ B ）因素影响高强度螺栓的预拉力P。
A）连接表面的处理方法 B）螺栓杆的直径
C）被连接件的强度 D）荷载的作用方式
34．在高强度抗拉连接中，采用摩擦型高强度螺栓和采用承压型高强度螺栓的抗拉承载力设计值的关系为（ A ）。
A）相等 B）前者大于后者 C）前者小于后者 D）无法确定
××35．在直接承受动力荷载作用下的情况下，下列情况中采用（ A ）连接方式最为合适。
A）角焊缝 B）普通螺栓 C）对接焊缝 D）高强度螺栓
36．某连接节点采用8个M22承压型高强度螺栓，连接板厚度16，螺栓的最小间距最接近（ C ）。
A）40 B）60 C）75 D）120
二、填空题
1．普通螺栓按制造精度分 粗制 和 精制 两类；按受力分析 剪力螺栓 和 拉力螺栓 两类。
2．普通螺栓是通过 栓杆抗剪和板件孔壁承压 来传力的；摩擦型高强螺栓是通过 拧紧螺栓产生连接板面摩擦力 来传力的。
3．高强螺栓根据螺栓受力性能分为 摩擦型 和 承压型 两种。
4．在高强螺栓性能等级中：8.8级高强度螺栓的含义是 抗拉强度8002，屈强比0.8 ；10.9级高强度螺栓的含义是 抗拉强度10002，屈强比0.9 。
5．单个螺栓承受剪力时，螺栓承载力应取 抗剪承载力 和 承压承载力 的较小值。
6．在摩擦型高强螺栓连接计算连接板的净截面强度时，孔前传力系数可取 0.5 。
7．承压型高强螺栓仅用于承受 静力 荷载和 间接动力 荷载结构中的连接。
8．剪力螺栓的破坏形式有 栓杆剪断 、 板件挤压破坏 、 板件剪切破坏 、 板件受拉破坏 和 栓杆受弯破坏 。
9．采用剪力螺栓连接时，为避免连接板冲剪破坏，构造上采取 控制螺栓间距 措施，为避免栓杆受弯破坏，构造上采取 控制栓杆长度 措施。
10．排列螺栓时，施工要求是 保证最小间距 ；构造要求是 保证最大间距 ；受力要求是 保证最小和最大间距 。
11．摩擦型高强螺栓是靠 连接板面摩擦力 传递外力的，当螺栓的预拉力为P，构件的外力为T时，螺栓受力为 0.09T 。
12．螺栓连接中，规定螺栓最小容许距离的理由是： 施工转动扳手和防止板件冲剪破坏 ；规定螺栓最大容许距离的理由是： 防止接触面受潮和板件张口鼓屈 。
13．粗制螺栓和精制螺栓的差别 1.精度，2.粗制螺栓一般受拉，精制螺栓可受拉也能抗剪 。普通螺栓和高强度螺栓的差别是 受力机理不同 。
14．普通螺栓群承受弯矩作用时，螺栓群绕 底排螺栓 旋转。高强螺栓群承受弯矩作用时，螺栓群绕 螺栓群中心 旋转。
15．图示连接中，在M，N，V作用下，粗制螺栓受 ， 最上排 螺栓最易破坏。剪力V由 支托 承担。

三、计算题
1．两钢板截面为-18×400，两面用盖板连接，钢材Q235，承受轴心力设计值1,181，采用M22普通C级螺栓连接，d0=23.5mm，按下图连接。试验算节点是否安全。1302，3052，2152。

解：
（1）螺栓强度验算
单个螺栓抗剪承载力设计值：

单个螺栓承压承载力设计值

故取
（2）验算被连接钢板的净截面强度

满足要求。
2．图示钢构架，其斜拉杆B端用角焊缝和节点板相连，焊缝强度满足要求。A端采用M20（孔径22）的摩擦型高强螺栓，把杆和节点板相连，要求按和拉杆等强度原则配置螺栓，A端节点板尺寸不受限制。钢拉杆采用2 L 90×56×5，2×7.212=14.424cm2，钢材为Q235，f =2152，高强螺栓采用8.8级，抗滑移系数μ=0.45，预拉力110。

解：
拉杆强度承载力：1442.4×215×215×10-3=310.1。
能承受310.1的高强螺栓数n：

取4，并按图示布置。

4．有一牛腿用M22的精制螺栓和柱的翼缘相连，其构造形式和尺寸如图所示，钢材为Q235，已知：400，1702，4002，螺栓横向间距200。试验算该牛腿和柱翼缘的连接能否安全工作。
解：
400，每片连接板受力2=200，将其移至螺栓群中心，得：
2=200，2×300=200×300=60·m
由V在每个螺栓中引起的剪力为：
＝10=200/10=20
由T在最外角点螺栓产生的剪力：

分解为水平力和竖向力：分别为43.0，=21.48
总剪力
单个螺栓受剪承载力
<，故满足要求。
5．图示支撑及其连接。支撑为单角钢L 63×8，截面积9.515cm2，对x轴和x`′轴的回转半径分别为1.9cm和1.23cm。节点间长度为3m。钢材强度设计值为215。支撑两端都通过2个M16的8.8级摩擦型高强螺栓和节点板相连，螺栓孔径18mm，螺栓的预拉力值为70，抗滑移系数为0.35。节点板角焊缝强度设计值为160，施焊时未用引弧板。支撑承受的拉力设计值为35，校核高强螺栓和焊缝的强度。

解：
（1）验算高强螺栓的强度
8.8级，M16高强度螺栓，预拉力70，抗滑移系数μ=0.35，高强螺栓受剪力35。
每个高强螺栓的抗剪承载力：
=22.05
但此处为单面连接，承载力需乘系数0.85，即：
22.05×0.85=18.7>2=17.5。
高强螺栓强度满足要求。
（2）节点板和梁/柱的连接焊缝
外力作用点在焊缝截面形心处，则：
N’α=35×4524.75； V’α=35×4524.75

连接焊缝强度满足要求。
6．如图所示的连接节点，斜杆承受轴向拉力设计值250，钢材采用Q235。焊接时采用E43型手工焊条。螺栓连接为M22，C级普通螺栓，材料为Q235，1302，19.6545mm，当偏心距e0=60mm时，如图翼缘和柱采用10个受拉普通螺栓，是否满足要求？

解：
（1）螺栓群受力
作用到螺栓群上的力N可分解为拉力和剪力两部分。
拉力：N’=4/5×250＝200
剪力：V’=3/5×250＝150
螺栓群为C级普通螺栓，所有剪力均由支托承受。
拉力N’有偏心距e0，产生弯矩：
M＝N’·e0＝200×60＝12000·
（2）单个螺栓受力
螺栓群受拉、弯作用，判断绕什么轴旋转。
单个螺栓：＝
绕螺栓群形心轴旋转。
＝
（3）单个螺栓抗拉承载力

7．试验算如图一受斜拉力45（设计值）作用的普通C级出累栓的强度。螺栓M20，钢材Q235，1302，3052。

解：
单个螺栓的抗剪和承压承载力设计值分别为：

故应按进行验算。
偏心力F的水平即竖直分力和对螺栓群转动中心的距离分别为：
N＝(4/5)×45=36，7.5cm。
V＝(3/5)×45=27，18cm。
· · =36×7.5+27×18=756·
扭距T作用下螺栓“1”承受的剪力在两个方向上的分力：

轴心力N，剪力V作用下，每个螺栓承受的水平和竖直剪力：

螺栓“1”承受的合力：

强度满足要求
8．如图牛腿用连接角钢2 L 100×20（由大角钢截得）及M22摩擦型高强度螺栓（10.9级）和柱相连，钢材Q345钢，接触面喷砂处理，190，μ=0.55，静力荷载设计值235，要求验算连接角钢两个肢上的螺栓强度。

解：
（1）角钢和牛腿板的连接
螺栓数目3，d0=23.5。
将F向该列螺栓群形心简化得：
扭距：·235×(200-55)×10-3=34.08·m
剪力：235
扭距作用下，最上（或最下）的螺栓“1”承受的x方向的剪力为：

竖向剪力V作用下，各螺栓承受的剪力：

最上（或最下）的螺栓“1”承受的合力：

由190，μ＝0.55，摩擦面2
则每个螺栓抗剪承载力设计值：

强度满足要求
（2）角钢和柱翼缘的连接
将F向该处的螺栓群形心简化，得：
弯距：·235×200×10-3=47·m
剪力：235
弯距M作用下，最上一排螺栓“1”承受的拉力（螺栓群绕形心轴旋转）

竖向剪力V作用下，各螺栓承受的剪力：

最上（或最下）的螺栓“1”承受的合力：

单个高强螺栓的抗剪承载力设计值：

单个高强螺栓的抗拉承载力设计值：

强度满足要求
××9．一梁柱刚接节点，钢材均为Q235，梁截面尺寸如图所示。其翼缘经透的对接焊缝和柱相连（焊接时未用引弧板），腹板通过10.9级摩擦型高强螺栓M20和角钢连接于柱。计算时可假定翼缘焊缝和腹板螺栓孔在同一截面，该截面弯矩和剪力设计值分别为l00·m和42。焊缝抗拉、抗压和抗弯强度设计值均为2152，抗剪强度设计值为1252，螺栓预拉力为155，抗滑移系数为0.45。校核翼缘焊缝、腹板螺栓的连接是否满足强度要求？（单面连接的单角钢按轴心受力计算强度和连接时，强度设计值应乘以0.85的折减系数。）

解：
（1）翼缘焊缝及腹板螺栓受力：
腹板分担的弯矩按计算，剪力全部由腹板承担。
梁截面惯性矩：
梁腹板惯性矩：
梁腹板连接处弯矩为：
（2）验算翼缘焊缝强度
翼缘分担的弯矩由上、下两条焊缝受拉或受压来承担。
一侧翼缘焊缝所承受的轴力为：

翼缘焊缝强度满足要求。
（3）验算腹板高强螺栓强度
10.9级，M20高强螺栓，预拉力155，该高强螺栓的抗滑移系数μ=0.45，
a.高强螺栓受力
由假定翼缘焊缝和腹板螺栓孔在同一截面，则：42，16.4·m
b.验算高强螺栓的强度
由扭距M产生的螺栓重的最大水平剪力为：

由剪力V产生的每个螺栓的剪力为：

因此一个螺栓承受的最大剪力为：
一个高强螺栓的抗剪承载力为：

角钢为单面连接，承载能力需乘系数0.85，此处单个高强螺栓实际承载力为62.775×0.85＝53.4略小于所能承受的最大剪力，不安全。
10．图示拼接接头，钢材用Q235，采用l0.9级M20摩擦型高强度螺栓，接触面处理采用钢丝刷清除浮锈。请问节点所能承受的最大轴心力设计值为多少？

解：
（1）摩擦型高强螺栓为10.9级，M20，所能承受的最大轴心力设计值：155，μ=0.3。
单个摩擦型高强度螺栓抗剪承载力设计值为：

连接一侧摩擦型高强螺栓所能承受的最大轴心力设计值为：

（2）构件所能承受的最大轴心力设计值
毛截面：N＝250×14×215=752.5
净截面：
该净截面所受拉力
根据
即：
Ⅱ-Ⅱ净截面为折线

净截面：
由于截面的一个螺栓已传走(n1)N的力，故有：

即：
故构件所能承受的最大轴力设计值应按净截面728.5计算。
（3）连接盖板所能承受的最大轴力设计值（按截面）

该节点所能承受的最大轴力设计值为：728.5。
××11．梁的连接构造如图所示。连接承受的弯矩1000·m，剪力100。钢材Q235，摩擦型高强度螺栓l0.9级，M20，d0=21.5mm，接触面喷砂处理，155。μ=0.45。试验算梁节点高强度螺栓连接的强度。提示：梁腹板分担的弯矩按计算，剪力全部由腹板承受。

解：连接一侧最不利情况下的受力
M由翼缘和腹板按刚度分配。梁截面对水平对称轴的惯性矩

腹板对于水平对称轴的惯性矩

腹板分担的弯矩：

翼缘分担的弯矩：
＝1000-211.5＝788.5·m
翼缘分担的弯矩由螺栓群受轴力来承担：

腹板螺栓群除分担部分弯矩外，还承受全部剪力，而该剪力对腹板连接螺栓群又有偏心，将剪力移到螺栓群形心，受力为：
100，211.5+100×(50+40)/1000=220.5·m
（2）确定单个摩擦型高强螺栓侧承载力设计值
翼缘螺栓：
沿受力方向的连接长度l1=40>15d0=15×2.15=32.3cm，故需将螺栓的承载力设计值乘以下列折减系数：

腹板螺栓：
腹板螺栓主要受剪力方向为竖向，竖向连接长度l1=78>15d0=32.3，故需将螺栓的承载力设计值乘以折减系数：

（3）螺栓强度验算
a.翼缘板拼接螺栓：
螺栓孔径d0为21.5，翼缘板的净截面面积为：
(40-4×2.15)×2=62.82
翼缘板能承受的轴力：
毛截面：·40×2×102×215=1720
净截面：
摩擦型高强螺栓能承受的轴力：

上述三项最小值为N＝1473>翼缘螺栓群受到的力788.5，故翼缘板拼接螺栓满足强度要求。
b.腹板拼接螺栓
腹板承受的内力V＝100，220.5·m
每个螺栓所承受的垂直剪力为：

在弯矩作用下，受力最大的螺栓承受的水平剪力为：

满足强度要求。
12．梁的连接构造如图所示。连接承受的弯矩1000 ·m，剪力100。钢材Q235，承压型高强度螺栓l0.9级，M20，d0=21.5mm，接触面喷砂处理，155，μ=0.45。试验算梁节点高强度螺栓连接的强度。提示：梁腹板分担的弯矩按计算，剪力全部由腹板承受。

13．如图所示的摩擦型高强度螺栓连接中，被连接板件钢材为Q235，螺栓8.8级，直径20mm，接触面采用喷砂处理，试验算此连接是否安全，荷载值均为设计值。110，μ=0.45。

解：忽略F作用对螺栓群的偏心，则有作用于一个螺栓的最大拉力：

最上排的最不利螺栓的抗剪承载力设计值：
沿受力方向的连接长度l1=70>15d0=15×2.15＝32.3，故需将螺栓的承载力设计值乘以折减系数：

故按受力最不利螺栓承载力机栓时不满足强度要求，现按整个连接的承载力计算：
2＝48.5，3＝36.6，4＝24.7，5＝12.8，6＝0.9

按整个连接承载力计算，强度满足要求。