鋼結(jié)構(gòu)普通螺栓PPT課件

1、為什么要限制中心距？(3d0)太?。哼B接中易沿螺孔間折線或直線破壞； 不便施工太大：不緊密易銹蝕，受壓時(shí)局部失穩(wěn)。+ e1 e2 e3 e4二、排列要求 最大、最小距離限值見(jiàn)P392P392表12-3-3。為什么限制邊距、端距？(2d0、1.5d0、1.2d0)太?。核ㄡ斨吝叄ǘ耍╀摪逡妆蛔蛹魯?。太大：不緊密，易銹蝕。第1頁(yè)/共35頁(yè)三、普通螺栓的計(jì)算 1 1、單個(gè)抗剪螺栓的承載力 （1 1）五種破壞形式 螺桿被剪斷 連接件半孔壁擠壓破壞 鋼板拉（壓）斷 鋼板剪壞 螺桿彎曲破壞 圖12-5112-51e)Aa)ABb)BAc)Ad)3535a1A第2頁(yè)/共35頁(yè)（3 3）單個(gè)螺栓的承載力分螺栓

2、抗剪和螺栓承壓兩種情況：圖12-53 受軸力作用螺栓群 剪力分布圖12-54 螺栓的承壓面N/5V=Nl1實(shí)際承壓面計(jì)算承壓面實(shí)際的bc假定的bcl1l2第3頁(yè)/共35頁(yè) tt連接件最小承壓總厚度 fcb螺栓承壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度 bvvbVfdnN42（12-1412-14）bcbcf tdN（12-1512-15） 螺桿抗剪 N NV Vb b一個(gè)螺栓的抗剪設(shè)計(jì)承載力 nv 受剪面數(shù)目。單剪nv=1，雙剪nv=2 d d 螺桿直徑（公稱(chēng)直徑，p523p523附表26-726-7。 常用1616、2020、2222、2424等，最常用1616、2020） fvb 螺栓抗剪設(shè)計(jì)強(qiáng)度，由表26-626-6

3、給出。 螺桿承壓第4頁(yè)/共35頁(yè)N/2N/2N/3N/3N/3acbde 公式說(shuō)明 d) 上述承載力未計(jì)入摩擦。c ) Nvb和Ncb計(jì)算式中的受剪面數(shù)nv ，上圖中nv =4。a) 螺栓承載力是Nvb和Ncb中之最小值，Nbmin 。 b) t 取 a+b+c和d+e 之間的最小值。bvvbVfdnN42bcbcf tdN第5頁(yè)/共35頁(yè) （1 1）基本假定 不計(jì)螺桿彎曲和受拉變形、不計(jì)板間磨擦； 所有螺栓均勻受力（考慮塑性和連接長(zhǎng)度 l1 11515倍螺孔直徑d0 0）； 軸心力（外力）通過(guò)螺栓群中心。NN+ + + + + + + + +NNl1（2 2）目標(biāo) 確定螺栓數(shù)目n n和排列。

4、2 2、螺栓群受軸心力作用第6頁(yè)/共35頁(yè) （3 3）驗(yàn)算公式 minbNNn n 所需螺栓數(shù) N N 軸心力N Nb bmin N Nv vb b和N Nc cb b中之較小值（見(jiàn)式（12-1412-14、1515）第7頁(yè)/共35頁(yè)NN/2連接件受力變化圖 （4 4）排列設(shè)計(jì)連接件靜截面驗(yàn)算 連接件受力變化圖NN+ + + + + + + + +NNl1 驗(yàn)算公式tndbAin)(0fANini第8頁(yè)/共35頁(yè)NN+ + + + + + + + +e4e46e1e2 Ni 連接件第i截面上的軸力Ani 連接件第i截面的凈截面面積 f 連接板鋼材抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 b 截面毛寬 n 截面上的螺栓數(shù)

5、 d0 螺孔直徑 t 板厚 1144 螺栓錯(cuò)開(kāi)排列時(shí)的比較驗(yàn)算第9頁(yè)/共35頁(yè) 除對(duì)1-11-1截面（綠線）驗(yàn)算外，還應(yīng)對(duì)4-44-4截面（粉紅）進(jìn)行比較驗(yàn)算。因此，使用上述（e e）式計(jì)算時(shí)，其中A Ani應(yīng)取A An1 1和A An4 4中的較小值。4-44-4分紅線總長(zhǎng)：扣除螺孔直徑后： n4粉紅線截面上的螺孔數(shù) 222144) 1(2eene04222144) 1(2dneenetdneeneAn) 1(2042221444NN+ + + + + + + + +e4e46e1e21144第10頁(yè)/共35頁(yè) 受軸向拉力作用的抗拉螺栓 驗(yàn)算公式 n需要的螺栓數(shù) N總外拉力btNNn a)P

6、f剛度很大時(shí)Pf2Ntb)2NtPfPf剛度較小時(shí)QQ加勁肋a)b)第11頁(yè)/共35頁(yè) 七、七、 高強(qiáng)度螺栓連接的計(jì)算高強(qiáng)度螺栓連接的計(jì)算 特點(diǎn)：預(yù)拉力很大，依直徑等級(jí)不同，可達(dá)7070355kN355kN。 高強(qiáng)螺栓是高強(qiáng)螺栓和配套螺母、墊圈的合稱(chēng)，強(qiáng)度等級(jí)10.910.9級(jí)和8.88.8級(jí)。第12頁(yè)/共35頁(yè)摩擦型連接件間的剪力完全靠摩擦力傳遞。以剪力等于摩擦力為設(shè)計(jì)極限狀態(tài)。連接件間不允許相互滑動(dòng)，變形小，承載力小。工藝保證措施：噴砂，使 =0.30.55。連接板間摩擦力分類(lèi)：第13頁(yè)/共35頁(yè) 承壓型連接件間允許相互滑動(dòng)。傳力開(kāi)始時(shí)在標(biāo)準(zhǔn)荷載作用下動(dòng)連接件間無(wú)滑動(dòng)，剪力由摩擦力和螺桿抗

7、剪共同傳遞。但當(dāng)荷載很大時(shí)，連接件間有較大塑性變形。接近破壞時(shí)，連接件間有相對(duì)滑動(dòng)，摩擦只起推遲滑移作用。剪力由螺桿傳遞，其特點(diǎn)與普通螺栓相同。因此，有與普通螺栓相同的極限狀態(tài)螺栓剪壞，孔壁擠壓壞，構(gòu)件被拉斷。變形大，不適于受動(dòng)荷載的連接。第14頁(yè)/共35頁(yè)抗拉時(shí)與普通螺栓相同，但變形小，可減少銹蝕，改善疲勞性能。螺桿剪力N第15頁(yè)/共35頁(yè) 1、確定預(yù)拉力P P數(shù)值高強(qiáng)度螺栓的設(shè)計(jì)預(yù)拉力值由材料強(qiáng)度和螺栓有效截面確定，每個(gè)高強(qiáng)度螺栓預(yù)拉力設(shè)計(jì)值P見(jiàn)表12-4。 一、高強(qiáng)螺栓的預(yù)拉力第16頁(yè)/共35頁(yè)高強(qiáng)螺栓設(shè)計(jì)予拉力P值（kN）螺栓的性能等 級(jí)螺 栓 公 稱(chēng) 直 徑（mm）M16 M20 M

8、22 M24 M27 M308.87011013515520525010.9100155190225290355表12-4第17頁(yè)/共35頁(yè)2、預(yù)拉工藝扭螺帽（1 1）扭矩法 工具能顯示扭矩的扳手。 先標(biāo)定扳手的扭矩值與螺桿拉力關(guān)系。根據(jù)予拉力確定出T T，施工時(shí)用T T控制。上緊螺栓按初擰和終擰二階段進(jìn)行。初擰扭矩不得小于終擰扭矩的30%30%。第18頁(yè)/共35頁(yè) 先用普通扳手把連接見(jiàn)擰緊密，稱(chēng)初擰。 以初擰位置為起點(diǎn)，用電動(dòng)或風(fēng)動(dòng)扳手將螺帽扭1/22/3圈，達(dá)到終擰角度。螺栓的拉力即達(dá)到預(yù)拉力。終擰角度根據(jù)螺栓直徑，連接件厚度通過(guò)實(shí)測(cè)確定。方法簡(jiǎn)單，但常常出現(xiàn)預(yù)拉力比設(shè)計(jì)值高。（2）轉(zhuǎn)角法

9、第19頁(yè)/共35頁(yè) 1、單個(gè)高強(qiáng)螺栓抗剪承載力設(shè)計(jì)值 NVb=0.9nf P （12-2212-22） NVb單個(gè)高強(qiáng)螺栓抗剪承載力設(shè)計(jì)值 P預(yù)拉力 抗滑移（摩擦）系數(shù)，見(jiàn)表12-512-5 nf傳力摩擦面數(shù) 0.90.9螺栓受力非均勻系數(shù)抗剪承載力由摩擦力確定。二、摩擦型高強(qiáng)螺栓的計(jì)算第20頁(yè)/共35頁(yè)連接處接觸面處理方法構(gòu) 件 的 鋼 號(hào)Q235鋼Q345、Q390鋼Q420鋼噴 砂噴砂后涂無(wú)機(jī)富鋅漆噴砂后生赤繡用鋼絲刷清除浮銹或未經(jīng)處理的干凈軋制表面0.450.350.450.300.500.400.500.350.500.400.500.40摩擦面抗滑移系數(shù)值表12-5 第21頁(yè)/共3

10、5頁(yè)2、高強(qiáng)螺栓群的抗剪計(jì)算 分析方法和計(jì)算公式與普通螺栓同。第22頁(yè)/共35頁(yè)設(shè)，一側(cè)的螺栓數(shù)為n，平均受剪，承受外力N。每個(gè)螺栓承受的剪力為：?jiǎn)蝹€(gè)螺栓承載力設(shè)計(jì)條件：所需螺栓數(shù)目： nNNvbvvNnNNbvNNn + + + + + + + + +NNl1第23頁(yè)/共35頁(yè) 高強(qiáng)螺栓群在扭矩作用下的計(jì)算公式與普通螺栓同。高強(qiáng)螺栓的直徑系列、連接中螺栓的排列及有關(guān)構(gòu)造要求與普通螺栓同。PNbt8 . 0 為什么取0.8P呢？研究表明：連接件剛好被松開(kāi)時(shí)的外力N=1.051.19P，Ntb=0.8P時(shí)可以保證連接件不被松馳。P預(yù)拉力 （1）一個(gè)高強(qiáng)螺栓的抗拉承載力設(shè)計(jì)值 規(guī)范規(guī)定：3、高強(qiáng)螺

11、栓承受拉力時(shí)的計(jì)算第24頁(yè)/共35頁(yè) (4) (4) 受剪力與拉力同時(shí)作用的高強(qiáng)螺栓群計(jì)算 nt連接的傳力摩擦面數(shù) 摩擦面的抗滑移系數(shù)Nvb =0.9nt (P-1.25Nt) (12-25)c) 單個(gè)高強(qiáng)螺栓的抗剪承載力 Nv單個(gè)高強(qiáng)螺栓承受的外剪力 Nvb單個(gè)高強(qiáng)螺栓承受的外剪力b)b) 每個(gè)高強(qiáng)螺栓承受的外剪力小于等于抗剪強(qiáng)每個(gè)高強(qiáng)螺栓承受的外剪力小于等于抗剪強(qiáng) 度設(shè)計(jì)值。度設(shè)計(jì)值。 NvNvb a) a) 每個(gè)高強(qiáng)螺栓承受的外拉力Nt小于等于抗拉 強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。 Nt0.8P第25頁(yè)/共35頁(yè) 試驗(yàn)表明：抗滑移系數(shù)隨板件擠壓力的減小而降低。施加外力Nt前，板件間擠壓力為預(yù)拉力P P，抗滑

12、移系數(shù)為 。加上外拉力Nt后，連接面上的擠壓力減少到P- Nt ，板件間的抗滑移系數(shù)由 減小到 1 1。此時(shí)，螺栓的抗剪承載力設(shè)計(jì)值應(yīng)為0.9nt 1 1(P-Nt)。為了便于應(yīng)用，抗滑移系數(shù)仍采用 ，其誤差通過(guò)適當(dāng)加大Nt彌補(bǔ)，取1.251.25Nt。這樣，就得到了式（12-2512-25）給出的Nvb 計(jì)算式。Nvb =0.9nt (P-1.25Nt) (12-25)對(duì)式（12-2512-25）的說(shuō)明：第26頁(yè)/共35頁(yè) 例12-5 12-5 設(shè)計(jì)圖12-7412-74所示軸心受拉鋼板的高強(qiáng)螺栓連接。鋼板的鋼材為Q235Q235，高強(qiáng)螺栓10.910.9級(jí)，摩擦型，M20M20，孔徑d d

13、0 0=22mm=22mm。連接處截面用噴砂處理。圖12-74 M20、10.9級(jí)定P 孔徑22符合規(guī)范要求（+1.52.0mm) 鋼種、噴砂處理定 。NN拼接板連接板連接板第27頁(yè)/共35頁(yè) 分析 （1 1）驗(yàn)算內(nèi)容 作為設(shè)計(jì)，需要驗(yàn)算所需高強(qiáng)螺栓數(shù)目（強(qiáng)度） 、連接板件強(qiáng)度和拼接板強(qiáng)度。但因規(guī)范規(guī)定：拼接板面積應(yīng)與被連接板件的截面面積相同，所以不再驗(yàn)算拼接板。NN 題目給出了螺栓數(shù)目、直徑、排列，未給荷載N N的數(shù)值。意味著，需驗(yàn)算連接件能承受的最大荷載和在此荷載下螺栓強(qiáng)度（數(shù)目）是否滿(mǎn)足規(guī)范要求。拼接板連接板連接板第28頁(yè)/共35頁(yè)（2）連接板件抗拉承載力驗(yàn)算式 摩擦力對(duì)危險(xiǎn)截面上拉力的

14、影響（單面摩擦）第29頁(yè)/共35頁(yè)另一方面，被連接板件上的全部摩擦力應(yīng)與外力N N平衡。有 n1 1被驗(yàn)算截面上的螺栓數(shù) n一個(gè)連接件上的螺栓總數(shù) N = N - N (a) N N這排螺栓所承受的全部 摩擦力之半。 NnnN12拼接板連接件連接件ABNA N N+ + + + + + + + +NNANN第30頁(yè)/共35頁(yè)于是 N = N - N = N(1 - 0.5n1/n) (b) (b)fANn(c)5 . 01nnNNNnnN12 A An凈截面面積 f連接件強(qiáng)度設(shè)計(jì)值設(shè)計(jì)公式第31頁(yè)/共35頁(yè) 解 （1 1）連接驗(yàn)算 a a）凈截面承載力計(jì)算nnAnnNANf)/5 . 01 (

15、1 b b）毛截面承載力計(jì)算 N=AN=Af=450=45020202152151010-2-2=1935kN=1935kN n=28=28，n1 1=4=4， A An=(450-4=(450-422)22)20=724020=7240mm2 2， f=215N/=215N/mm2 2, ,代入上式得 N=1676.3kNN=1676.3kNNN拼接板連接板連接板第32頁(yè)/共35頁(yè)從表12-4查得：予拉力P=155kN。（10.9, M20） 從表12-5查得：抗滑移系數(shù) =0.45。（Q235鋼，噴砂） 單面摩擦： nf=1。注意：螺栓錯(cuò)開(kāi)排列時(shí)，還應(yīng)比較折線截面驗(yàn)算結(jié)果。 單個(gè)高強(qiáng)螺栓抗剪承載力設(shè)計(jì)值本按式（3-473-47） N Nvb b=0.9nf P計(jì)算。