第29講普通螺栓連接計算

1、第29講普通螺栓連接計算普通螺栓連接計算 主講教師：向昊普通螺栓連接特點普通螺栓連接特點優(yōu)點優(yōu)點裝拆便利，設備簡單。裝拆便利，設備簡單。缺點缺點粗制螺栓不宜受剪，粗制螺栓不宜受剪，精制螺栓精制螺栓加工和安裝難度較大，加工和安裝難度較大， 開孔對構(gòu)件截面有一定削弱。開孔對構(gòu)件截面有一定削弱。鋼結(jié)構(gòu)連接發(fā)展方向鋼結(jié)構(gòu)連接發(fā)展方向工廠構(gòu)件焊接、工地節(jié)點螺栓連接。工廠構(gòu)件焊接、工地節(jié)點螺栓連接。1.1.普通螺栓連接的構(gòu)造普通螺栓連接的構(gòu)造螺栓規(guī)格螺栓規(guī)格精制螺栓精制螺栓粗制螺栓粗制螺栓分類分類A A級和級和B B級級C C級級強度等級強度等級5.65.6級和級和8.88.8級級4.64.6級和級和4.

2、84.8級級加工方式加工方式車床上經(jīng)過切削而成車床上經(jīng)過切削而成單個零件上一次沖成單個零件上一次沖成加工精度加工精度類孔類孔螺桿與栓孔直徑之差為螺桿與栓孔直徑之差為0.250.250.5mm0.5mm類孔類孔螺桿與栓孔直徑之差為螺桿與栓孔直徑之差為1.51.53mm3mm受力特點受力特點抗剪抗拉均好抗剪抗拉均好抗剪差、抗拉好抗剪差、抗拉好經(jīng)濟性能經(jīng)濟性能價格高價格高價格經(jīng)濟價格經(jīng)濟用途用途構(gòu)件精度很高的結(jié)構(gòu)（機械結(jié)構(gòu)件精度很高的結(jié)構(gòu)（機械結(jié)構(gòu)）；在構(gòu)）；在鋼結(jié)構(gòu)中很少采用鋼結(jié)構(gòu)中很少采用沿螺栓桿軸受拉的連接；次要的抗沿螺栓桿軸受拉的連接；次要的抗剪連接；安裝的臨時固定剪連接；安裝的臨時固定A級

3、用于級用于d24，且，且L 10d或或L150mm的螺栓；的螺栓；B級包括級包括d24或或L 10d或或 L150mm的螺栓。的螺栓。d為公稱直徑，為公稱直徑，L為螺桿公稱長度。為螺桿公稱長度。1.1.普通螺栓連接的構(gòu)造普通螺栓連接的構(gòu)造1.1.普通螺栓的種類普通螺栓的種類1.1.普通螺栓連接的構(gòu)造普通螺栓連接的構(gòu)造2.2.螺栓的排列螺栓的排列原則原則: : 螺栓的排列應簡單、統(tǒng)一而緊湊，滿足受力要求，構(gòu)造合理又便于安裝。螺栓的排列應簡單、統(tǒng)一而緊湊，滿足受力要求，構(gòu)造合理又便于安裝。排列的方式排列的方式B B 錯列錯列A A 并列并列中距中距中距中距邊距邊距邊距邊距端距端距并列并列（簡單、整

4、齊、緊湊、削弱大）（簡單、整齊、緊湊、削弱大）錯列錯列（削弱?。ㄏ魅跣。?）受力要求）受力要求任意方向的任意方向的中距、邊距中距、邊距和和端距端距不能過小，以防止鋼板截面過度不能過小，以防止鋼板截面過度 削弱而承載力不足；對于受壓構(gòu)件，中距不能太大，以防止連接削弱而承載力不足；對于受壓構(gòu)件，中距不能太大，以防止連接 板件發(fā)生鼓曲。板件發(fā)生鼓曲。（2）構(gòu)造要求）構(gòu)造要求 螺栓的螺栓的栓距栓距及及線距線距過大，則構(gòu)件接觸面不夠緊密，潮氣易侵入縫過大，則構(gòu)件接觸面不夠緊密，潮氣易侵入縫 隙而發(fā)生銹蝕。隙而發(fā)生銹蝕。（3）施工要求）施工要求 要保證有一定的空間，以便轉(zhuǎn)動扳手，擰緊螺母。要保證有一定

5、的空間，以便轉(zhuǎn)動扳手，擰緊螺母。中心距太大中心距太大2d端距過小端距過小1.1.普通螺栓連接的構(gòu)造普通螺栓連接的構(gòu)造螺栓排列應滿足的要求螺栓排列應滿足的要求:1.1.普通螺栓連接的構(gòu)造普通螺栓連接的構(gòu)造1.1.普通螺栓連接的構(gòu)造普通螺栓連接的構(gòu)造3.3.螺栓的其它構(gòu)造要求螺栓的其它構(gòu)造要求（1 1）為了保證連接的可靠性，每個桿件的節(jié)點或拼接接頭一端不宜少于）為了保證連接的可靠性，每個桿件的節(jié)點或拼接接頭一端不宜少于兩個兩個永久永久螺栓；螺栓；（2 2）直接承受動荷載的普通螺栓連接應采用）直接承受動荷載的普通螺栓連接應采用雙螺帽雙螺帽，或其他措施以防螺帽松動；，或其他措施以防螺帽松動；（3 3）

6、C C級螺栓宜用于沿桿軸方向的受拉連接，以下情況可用于抗剪連接：級螺栓宜用于沿桿軸方向的受拉連接，以下情況可用于抗剪連接： 承受承受靜載靜載或間接動載的或間接動載的次要連接次要連接； 承受靜載的承受靜載的可拆卸可拆卸結(jié)構(gòu)連接；結(jié)構(gòu)連接； 臨時固定構(gòu)件的臨時固定構(gòu)件的安裝連接安裝連接。（4 4）沿桿軸方向）沿桿軸方向受拉螺受拉螺栓連接的端板，應適當加大剛度，以減小栓連接的端板，應適當加大剛度，以減小撬力撬力對螺栓抗拉對螺栓抗拉承載力的不利影響。承載力的不利影響。P2632.2.普通螺栓連接計算普通螺栓連接計算1.普通螺栓連接的受力形式普通螺栓連接的受力形式FNF受剪連接受剪連接受拉連接受拉連接同

7、時受剪、受拉同時受剪、受拉2.2.普通螺栓連接計算普通螺栓連接計算2.普通螺栓的工作性能普通螺栓的工作性能NNabNN/2N/2abNN/2N/2NO1234摩擦傳力摩擦傳力滑移滑移栓桿受剪栓桿受剪栓孔承壓栓孔承壓受剪螺栓受剪螺栓靠靠栓桿栓桿的的抗剪抗剪以及螺栓桿對以及螺栓桿對栓孔壁栓孔壁的的承壓承壓傳遞垂直于栓桿的剪力傳遞垂直于栓桿的剪力. .受拉螺栓受拉螺栓靠螺靠螺栓桿栓桿承承受受順桿軸方向的順桿軸方向的拉拉力。力。2.2.普通螺栓連接計算普通螺栓連接計算3.受剪連接的破壞形式受剪連接的破壞形式（5種）種）1 1）螺栓桿被剪壞）螺栓桿被剪壞N/2NN/22 2）栓壁的擠壓破壞）栓壁的擠壓破

8、壞NN3 3）板件被拉斷）板件被拉斷NN以上三種破壞形式通過強度計算避免。以上三種破壞形式通過強度計算避免。2.2.普通螺栓連接計算普通螺栓連接計算NNN/2NN/24 4）板件端部被剪壞）板件端部被剪壞( (拉豁拉豁) )構(gòu)造要求：端矩不應小于構(gòu)造要求：端矩不應小于2d2dO O5 5）栓桿彎曲破壞）栓桿彎曲破壞板疊合厚度板疊合厚度tt不應大于不應大于5d5d以上以上2 2種破壞形式通過構(gòu)造措施解決。種破壞形式通過構(gòu)造措施解決。2.2.普通螺栓連接計算普通螺栓連接計算4.4.單個普通螺栓的受剪計算單個普通螺栓的受剪計算栓桿受剪承載力設計值：栓桿受剪承載力設計值：栓孔承壓承載力設計值：栓孔承壓

9、承載力設計值：單個普通螺栓受剪承載力設計值：單個普通螺栓受剪承載力設計值：bvbcbmin,minNNNbv2vbv4fdnNbcbcf tdNd受剪面數(shù)目；受剪面數(shù)目；螺栓桿公稱直徑；螺栓桿公稱直徑；螺栓的抗剪和承壓強度設計值。螺栓的抗剪和承壓強度設計值。vndbcbvff、t在同一受力方向的承壓構(gòu)件的較小總厚度；在同一受力方向的承壓構(gòu)件的較小總厚度；2.2.普通螺栓連接計算普通螺栓連接計算N/2N/3N/3N/3N/21vn單剪：2vn雙剪：NNNN/2N/24vn四剪：t1 t2 ,t= t1t1t2t1t2t3t2 t1+ t2 ,t= t2d+b1515d d0 0( (d d0 0

10、為孔徑為孔徑) )時，各個螺栓內(nèi)力難以均勻，端部螺栓受力最時，各個螺栓內(nèi)力難以均勻，端部螺栓受力最大首先破壞，然后依次破壞。大首先破壞，然后依次破壞。因此因此規(guī)范規(guī)范采用承載力折減系數(shù)采用承載力折減系數(shù)考慮螺栓群受考慮螺栓群受力不均。力不均。bminNnN連接一側(cè)所需螺栓數(shù)為：連接一側(cè)所需螺栓數(shù)為：2.2.普通螺栓連接計算普通螺栓連接計算（2 2）板件強度驗算）板件強度驗算NNbtt1b11122螺栓采用并列排列時螺栓采用并列排列時NNtt1bc2c3c4c11111螺栓采用錯列排列時螺栓采用錯列排列時截面強度驗算：截面強度驗算：fANn22NNbtt1b1c2c3c4c1222.2.普通螺栓

11、連接計算普通螺栓連接計算6. 6. 普通螺栓受拉連接計算普通螺栓受拉連接計算（1）普通螺栓受拉的工作性能）普通螺栓受拉的工作性能螺栓受拉時，一般是通過與螺桿垂直的板件螺栓受拉時，一般是通過與螺桿垂直的板件傳遞，即螺桿并非軸心受拉，當連傳遞，即螺桿并非軸心受拉，當連 接板件接板件發(fā)生變形時，螺栓有被撬開的趨勢（發(fā)生變形時，螺栓有被撬開的趨勢（杠桿作杠桿作用用），使螺桿中的拉力增加（撬力），使螺桿中的拉力增加（撬力Q Q）并產(chǎn)）并產(chǎn)生彎曲現(xiàn)象。連接件剛度越小撬力越大。生彎曲現(xiàn)象。連接件剛度越小撬力越大。試驗證明影響撬力的因素較多，其大小難以試驗證明影響撬力的因素較多，其大小難以確定，規(guī)范將螺栓的抗

12、拉強度設計值降低確定，規(guī)范將螺栓的抗拉強度設計值降低20來考慮來考慮撬力撬力的影響，的影響，取取ftb=0.8f（f螺栓鋼材的抗拉強度設值）螺栓鋼材的抗拉強度設值）。在在構(gòu)造構(gòu)造上可以通過加強連接件的剛度的方法，上可以通過加強連接件的剛度的方法，來減小杠桿作用引起的撬力，如設來減小杠桿作用引起的撬力，如設加勁肋加勁肋，可以減小甚至消除撬力的影響?？梢詼p小甚至消除撬力的影響。受拉螺栓的撬力受拉螺栓的撬力 加勁肋加勁肋 翼緣加強的措施翼緣加強的措施 2.2.普通螺栓連接計算普通螺栓連接計算（2）單個普通螺栓受拉承載力）單個普通螺栓受拉承載力bt2ebtebt4fdfAN假定拉應力在螺栓螺紋處截面上

13、均勻分布，假定拉應力在螺栓螺紋處截面上均勻分布，則一個拉力螺栓的承載力設計值：則一個拉力螺栓的承載力設計值：N Nt tb b單個螺栓抗拉承載力；單個螺栓抗拉承載力；A Ae e 螺栓螺紋處的有效面積；螺栓螺紋處的有效面積；d de e 螺栓螺栓有效直徑有效直徑；f ft tb b 螺栓的抗拉強度設計值。螺栓的抗拉強度設計值。 f ft tb b 0.80.8f fdedndmd2.2.普通螺栓連接計算普通螺栓連接計算（3 3）普通螺栓群軸心受拉）普通螺栓群軸心受拉 當外力通過螺栓群形心時，一般假定每個螺栓均勻受力，因此連當外力通過螺栓群形心時，一般假定每個螺栓均勻受力，因此連接所需的螺栓數(shù)目

14、為：接所需的螺栓數(shù)目為：btNNn bt2ebtebt4fdfANN2.2.普通螺栓連接計算普通螺栓連接計算7.7.普通螺栓同時承受剪力和拉力普通螺栓同時承受剪力和拉力122bttbvvNNNNbcvNN (栓桿栓桿)(栓孔栓孔) 規(guī)范規(guī)定：同時承受剪力和桿軸方向拉力的普通螺栓，應分別符規(guī)范規(guī)定：同時承受剪力和桿軸方向拉力的普通螺栓，應分別符合下列公式的要求：合下列公式的要求： 2.2.普通螺栓連接計算普通螺栓連接計算8.8.普通螺栓群在彎矩作用下普通螺栓群在彎矩作用下M刨平頂緊承托(板)M1 2 3 4受壓區(qū)y1y2y3N1N2N3N4中和軸M M作用下螺栓連接按彈性設計，其假定為：作用下螺

15、栓連接按彈性設計，其假定為：1 1）連接板件絕對剛性，螺栓為彈性；）連接板件絕對剛性，螺栓為彈性；2 2）螺栓群的）螺栓群的中和軸中和軸位于位于最下排螺栓的形心最下排螺栓的形心處，處，各螺栓所受拉力與其至中和軸的距離呈正比。各螺栓所受拉力與其至中和軸的距離呈正比。btniiNyyMN12112.2.普通螺栓連接計算普通螺栓連接計算221211iiiTyxTrrTrN9.9.普通螺栓群在扭矩作用下普通螺栓群在扭矩作用下( (略略) )TxyN1TN1TxN1Tyr11bTNNmin12.2.普通螺栓連接計算普通螺栓連接計算10.10.普通螺栓群偏心受拉普通螺栓群偏心受拉( (略略) )(1)小偏心受拉小偏心受拉 Nmin0 當當M/N較小時，所有螺栓均承受拉力作用，較小時，所有螺栓均承受拉力作用，構(gòu)件構(gòu)件B繞螺栓群的形心繞螺栓群的形心O轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)動。螺栓群的最大和最小螺栓受力為：螺栓群的最大和最小螺