二.普通螺栓連接的計(jì)算doc

1、（二） 普通螺栓連接的計(jì)算1受剪普通螺栓連接（1）受剪螺栓連接在達(dá)極限承載力時(shí)可能出現(xiàn)五種破壞形式：栓桿剪斷(圖2-38a)當(dāng)螺栓直徑較小而鋼板相對(duì)較厚時(shí)可能發(fā)生?？妆跀D壓壞(圖2-38b)當(dāng)螺栓直徑較大而鋼板相對(duì)較薄時(shí)可能發(fā)生。鋼板拉斷(圖2-38c)當(dāng)鋼板因螺孔削弱過(guò)多時(shí)可能發(fā)生。 端部鋼板剪斷(圖2-38d)當(dāng)順受力方向的端距過(guò)小時(shí)可能發(fā)生。栓桿受彎破壞(圖2-38e)當(dāng)螺栓過(guò)長(zhǎng)時(shí)可能發(fā)生。 圖2-38 受剪螺栓連接的破壞形式(a)栓桿剪斷；(b)孔壁擠壓壞；(c)鋼板拉斷；(d)端部鋼板剪斷；(e)栓桿受彎破壞上述破壞形式中的后兩種在選用最小容許端距2d。和使螺栓的夾緊長(zhǎng)度不超過(guò)46倍

2、螺栓直徑的條件下，均不會(huì)產(chǎn)生。但對(duì)其他三種形式的破壞，則須通過(guò)計(jì)算來(lái)防止。（2)計(jì)算方法 單個(gè)普通螺栓受剪的抗剪承載力設(shè)計(jì)值（假定螺栓受剪面上的剪應(yīng)力為均勻分布）： （2-28）式中 nv受剪面數(shù)目，單剪nv =1、雙剪nv=2、四剪nv=4(圖2-39)； d螺栓桿直徑； 螺栓的抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。根據(jù)試驗(yàn)值確定，見(jiàn)附表1-4。 單個(gè)普通螺栓受剪的承壓承載力設(shè)計(jì)值（假定承壓應(yīng)力沿螺栓直徑的投影面均勻分布）：圖2-39 受剪螺栓的計(jì)算(a) 單剪；(b)雙剪；(c)四剪 （2-29）式中 t在同一受力方向的承壓構(gòu)件的較小總厚度(如圖2-39c中的四剪，t取t1+t3+t5或t2+t4中的較小值)；

3、 螺栓的(孔壁)承壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。與構(gòu)件的鋼號(hào)有關(guān)，根據(jù)試驗(yàn)值確定，見(jiàn)附表1-4。； d螺栓桿直徑。 普通螺栓群受軸心剪力作用時(shí)的數(shù)目計(jì)算：圖4-40所示為一受軸心力N作用的螺栓連接雙蓋板對(duì)接接頭，盡管N通過(guò)螺栓群形心，但實(shí)驗(yàn)證明，各螺栓在彈性工作階段受力并不相等，兩端大，中間小，但在進(jìn)入彈塑性工作階段后，由于內(nèi)力重分布，各螺栓受力將逐漸趨于相等，故可按平均受力計(jì)算。因此，連接一側(cè)螺栓需要的數(shù)目為： （2-30）按規(guī)范規(guī)定，每一桿件在節(jié)點(diǎn)上以及拼接接頭的一端，永久螺栓數(shù)不宜少于兩個(gè)。如圖2-40（a）為并列排布，如圖2-40（b）為錯(cuò)列排布。 圖2-40 螺栓的排列 驗(yàn)算凈截面強(qiáng)度：為防止構(gòu)件或

4、連接板因螺孔削弱而拉(或壓)斷，還須按下式驗(yàn)算連接開(kāi)孔截面的凈截面強(qiáng)度： （2-31）式中 An構(gòu)件或連接板的凈截面面積； f鋼材的抗拉(或抗壓)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。凈截面強(qiáng)度驗(yàn)算應(yīng)選擇構(gòu)件或連接板的最不利截面，即內(nèi)力最大或螺孔較多的截面。如圖2-40(a)所示螺栓為并列布置時(shí)，構(gòu)件最不利截面為截面II，其內(nèi)力最大為N。而截面和-因前面螺栓已傳遞部分力，故內(nèi)力分別遞減。但對(duì)連接板各截面，因受力相反，截面受力最大，亦為N，故還須按下面公式比較它和構(gòu)件截面，以確定最不利截面（An最小）。 （2-32） （2-33）式中 n1、n3截面II和-上的螺孔數(shù)； t、t1、b構(gòu)件和連接板的厚度及寬度。 當(dāng)螺栓為錯(cuò)

5、列布置時(shí)(圖2-40b)，構(gòu)件或連接板除可能沿直線截面I-I破壞外，還可能沿折線截面-破壞，因其長(zhǎng)度雖較大，但螺孔較多，故須按下式計(jì)算凈截面面積，以確定最不利截面： （2-34）式中 n2折線截面上的螺孔數(shù)?！纠?-6】 兩截面為-400×14的鋼板，采用雙蓋板和C極普通螺栓拼接，螺栓M20，鋼材Q235，承受軸心拉力設(shè)計(jì)值N=960KN，試設(shè)計(jì)此連接?！窘狻浚?）、確定連接蓋板截面：采用雙蓋板拼接，截面尺寸選400mm×7mm，與被連接鋼板截面面積相等，鋼材亦采用Q235。（2）、確定所需螺栓數(shù)目和螺栓排列布置：由附表1-4查得，。單個(gè)螺栓受剪承截力設(shè)計(jì)值：?jiǎn)蝹€(gè)螺栓承壓承

6、截力設(shè)計(jì)值：則連一側(cè)所需螺栓數(shù)目為：采用圖2-41所示的并列布置。連接蓋板尺寸采用，其螺栓的中距邊距和端距均滿足要求。圖2-41 例題2-6附圖 （3）驗(yàn)算連接板件的凈截面強(qiáng)度：連接鋼板在截面I-I受力最大為N，連接蓋板則是截面- 受力最大為N，但因兩者鋼材、截面均相同，故只驗(yàn)算連接鋼板。取螺栓孔徑d0=22mm，連接鋼板的f=215N/mm2。 (滿足)2受拉普通螺栓連接（1) 受力性能和破壞形式圖2-42所示為一螺栓連接的T形接頭。在外力N作用下，構(gòu)件相互間有分離趨勢(shì)，從而使螺栓沿桿軸方向受拉。受拉螺栓的破壞形式是栓桿被拉斷，其部位多在被螺紋削弱的截面處。（2）計(jì)算方法 單個(gè)受拉螺栓的承載

7、力設(shè)計(jì)值圖2-42 受拉螺栓連接假定拉應(yīng)力在螺栓螺紋處截面上均勻分布，因此單個(gè)螺栓的抗拉承載力設(shè)計(jì)值為： （2-35）式中 Ae、de螺栓螺紋處的有效截面面積和有效直徑，按表2-14選用；ftb螺栓的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。 螺栓的有效截面面積 表2-14在螺栓連接的T形接頭中，構(gòu)造上一般須采用連接件如圖2-42（b）中角鋼或鋼板，以加強(qiáng)連接件的剛度，減少螺栓中的附加力R如圖2-42（a）。 普通螺栓群受軸心拉力作用時(shí)的計(jì)算 當(dāng)外力N通過(guò)螺栓群形心時(shí)，假定每個(gè)螺栓所受的拉力相等，因此連接所需螺栓數(shù)目為： （2-36） 普通螺栓群受偏心拉力作用時(shí)的計(jì)算圖2-43所示為鋼結(jié)構(gòu)中常見(jiàn)的一種普通螺栓連接形式(

8、如屋架下弦端部與柱的連接)。螺栓群受偏心拉力F(與圖中所示的M=Fe和N=F共同作用等效)和剪力V作用。由于有焊在柱上的支托承受剪力V，故螺栓群只承受偏心拉力N的作用。但在計(jì)算時(shí)還須根據(jù)偏心距離的大小將其區(qū)分為小偏心和大偏心兩種情況：圖2-43 螺栓群受偏心拉力作用（a）小偏心情況 （b）大偏心情況a小偏心情況即偏心距e不大，彎矩M不大，連接以承受軸心拉力N為主時(shí)。在此種情況，螺栓群將全部受拉，下部端板不出現(xiàn)受壓區(qū)，故在計(jì)算M產(chǎn)生的螺栓內(nèi)力時(shí)，中和軸應(yīng)取在螺栓群的形心軸O處，螺栓內(nèi)力按三角形分布(上部螺栓受拉，下部螺栓受壓)，即每個(gè)螺栓i所受拉力或壓力的大小與該螺栓至中和軸O的距離yi成正比；

9、在軸心拉力N作用下，每個(gè)螺栓均勻受力，由此可得頂端和底端螺栓“1”和“1”由彎矩M和N產(chǎn)生的拉力和壓力為： （2-37） （2-38）式中y1和y1為螺栓“1”和“1”至中和軸O的距離；m為螺栓列數(shù) ，圖2-43中m=2。若或，則表示最下一排螺栓“1”為受壓(實(shí)際是端板底部受壓)，此時(shí)須改用下述大偏心情況計(jì)算。b大偏心情況即偏心距e較大，彎矩M較大時(shí)。在此種情況，端板底部會(huì)出現(xiàn)受壓區(qū)，見(jiàn)圖2-43（b），中和軸位置將下移。為簡(jiǎn)化計(jì)算，可近似地將中和軸假定在(彎矩指向一側(cè))最外一排螺栓軸線O，處。因此，按小偏心情況相似方法，由力的平衡條件(端板底部壓力的力矩因力臂很小可忽略)，可得最不利螺栓“1

10、”所受的拉力和應(yīng)滿足的強(qiáng)度條件為： （2-39）式中 e、y1、yi自軸線0計(jì)算的偏心距及至螺栓“1”和螺栓i的距離。 螺栓群受彎矩作用時(shí)的計(jì)算圖2-44所示亦為鋼結(jié)構(gòu)常見(jiàn)的另一種普通螺栓連接形式，如牛腿或梁端部與柱的連接。螺栓群受偏心力F或彎矩M(=Fe)和剪力V(=F)的共同作用。由于有焊在柱上的支托板承受剪力V，故螺栓群只承受彎矩的作用。此種情況類(lèi)似于前述螺栓群受偏心力作用時(shí)的大偏心(彎矩較大)狀態(tài)，即中和軸可近似地取在彎矩指向一側(cè)最外一排螺栓軸線O處，并同樣可得類(lèi)似式(2-39)計(jì)算最不利螺栓“1”所受的拉力和應(yīng)滿足的強(qiáng)度條件為： （2-40）圖2-44 螺栓群受彎矩作用【例2-7】試

11、設(shè)計(jì)一梁端部和柱翼緣的C級(jí)螺栓連接，柱上設(shè)有支托板(圖2-45)。承受的豎向剪力V=350kN，彎矩M=60kN·m(均為設(shè)計(jì)值)。梁和柱鋼材均為Q235鋼。圖2-45 例2-7附圖【解】初選10個(gè)M20螺栓，d022mm，并按圖中尺寸排列。中距布置較大，以增加抵抗彎矩能力。單個(gè)螺栓的抗拉承載力設(shè)計(jì)值按公式2-35計(jì)算，即：由公式2-40得：【例2-8】圖2-46(a)所示屋架下弦端節(jié)點(diǎn)A的連接如圖2-46(b)。圖中下弦、腹桿與節(jié)點(diǎn)板等在工廠焊成整體，在工地吊裝就位于柱的支托處，然后用螺栓與柱連成整體，鋼材Q235，C級(jí)普通螺栓M22。試驗(yàn)算該連接的螺栓是否安全。圖2-46 例題2-8附圖 【解】豎向剪力，全部由支托承擔(dān)；水平偏心力，由螺栓群連接承受(最底排螺