第三章 鋼結(jié)構(gòu)的連接(螺栓)02

鋼結(jié)構(gòu)的連接第三章(Connections)§3－6螺栓連接（bolting）的構(gòu)造一、螺栓的種類1.普通螺栓C級(jí)---粗制螺栓，性能等級(jí)為4.6或4.8級(jí)；4表示fu≥400N/mm2,0.6或0.8表示fy/fu=0.6或0.8；Ⅱ類孔，孔徑(do)-栓桿直徑(d)＝1～3mm。A、B級(jí)---精制螺栓，性能等級(jí)為5.6或8.8級(jí);5或8表示fu≥500或800N/mm2,0.6或0.8表示fy/fu=0.6或0.8；Ⅰ類孔，孔徑(do)-栓桿直徑(d)＝0.3～0.5mm。按其加工的精細(xì)程度和強(qiáng)度分為:A、B、C三個(gè)級(jí)別。精制螺栓粗制螺栓代號(hào)A級(jí)和B級(jí)C級(jí)強(qiáng)度等級(jí)5.6級(jí)和8.8級(jí)4.6級(jí)和4.8級(jí)加工方式車床上經(jīng)過(guò)切削而成單個(gè)零件上一次沖成加工精度螺桿與栓孔直徑之差為0.25～0.5mm螺桿與栓孔直徑之差為1.5～3mm抗剪性能好較差經(jīng)濟(jì)性能價(jià)格高價(jià)格經(jīng)濟(jì)用途構(gòu)件精度很高的結(jié)構(gòu)(機(jī)械結(jié)構(gòu));在鋼結(jié)構(gòu)中很少采用,已被高強(qiáng)鋼替代。沿螺栓桿軸受拉的連接；次要的抗剪連接；安裝的臨時(shí)固定2.高強(qiáng)度螺栓由45號(hào)、40B和20MnTiB鋼加工而成，并經(jīng)過(guò)熱處理45號(hào)－8.8級(jí)；40B和20MnTiB－10.9級(jí)（a）大六角頭螺栓（b）扭剪型螺栓二、螺栓的排列1.并列—簡(jiǎn)單、整齊、緊湊所用連接板尺寸小，但構(gòu)件截面削弱大；B錯(cuò)列A并列中距中距邊距邊距端距2.錯(cuò)列—排列不緊湊，所用連接板尺寸大，但構(gòu)件截面削弱??；

3.螺栓排列的要求（1）受力要求

【垂直受力方向】為了防止螺栓應(yīng)力集中相互影響、截面削弱過(guò)多而降低承載力,螺栓的邊距和端距不能太??；

【順力作用方向】為了防止板件被拉斷或剪壞，端距不能太?。?/p>

【受壓構(gòu)件】為防止連接板件發(fā)生鼓曲,中距不能太大。<2d中心距太大（2）構(gòu)造要求

螺栓的邊距和中距不宜太大，以免板件間貼合不密，潮氣侵入腐蝕鋼材。（3）施工要求

為了便于扳手?jǐn)Q緊螺母，螺栓中距應(yīng)不小于3do(do為孔徑)。根據(jù)以上要求，規(guī)范給定了螺栓的容許間距。端距邊距1.5d0(1.2d0)2d02d01.5d03d0端距端距端距中距邊距線距3d02d03d01.5d01.5d03d03d02d0根據(jù)規(guī)范規(guī)定（P86表3.5.1）的螺栓最大、最小容許間距，排列螺栓時(shí)宜按最小容許間距取用，且宜取5mm的倍數(shù)，并按等距離布置，以縮小連接的尺寸。最大容許間距一般只在起連系作用的構(gòu)造連接中采用。三、螺栓連接的構(gòu)造要求第一，為了保證連接的可靠性，每個(gè)桿件的節(jié)點(diǎn)或拼接接頭一端不宜少于兩個(gè)永久螺栓，但組合構(gòu)件的綴條除外；第二，直接承受動(dòng)荷載的普通螺栓連接應(yīng)采用雙螺帽，或其他措施以防螺帽松動(dòng)；第三，C級(jí)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：

1、承受靜載或間接動(dòng)載的次要連接；

2、承受靜載的可拆卸結(jié)構(gòu)連接；

3、臨時(shí)固定構(gòu)件的安裝連接。第四，型鋼構(gòu)件拼接采用高強(qiáng)螺栓連接時(shí)，為保證接觸面緊密，應(yīng)采用鋼板而不能采用型鋼作為拼接件；四、螺栓符號(hào)(1)普通螺栓，安裝螺栓，高強(qiáng)度螺栓；(2)孔徑do=d+1.5~2，用f表示，如孔徑f22；(3)設(shè)計(jì)說(shuō)明：螺栓類型，等級(jí)，直徑，孔徑。永久螺栓安裝螺栓高強(qiáng)度螺栓螺栓圓孔橢圓形螺栓孔備注：“十”線表示定位線；必須注明孔、螺栓直徑。孔、螺栓圖例§3－7普通螺栓連接計(jì)算一、螺栓連接的受力形式FNFA

只受剪力B

只受拉力C剪力和拉力共同作用[螺栓連接受力]1)連接可傳遞彎矩、剪力和軸力,單個(gè)螺栓只能受拉或受剪;2)受剪螺栓—作用力與螺桿垂直,受拉螺栓—作用力與螺桿平行。二、普通螺栓抗剪連接

（一）工作性能和破壞形式

1.工作性能

對(duì)圖示螺栓連接做抗剪試驗(yàn),即可得到板件上a、b兩點(diǎn)相對(duì)位移δ和作用力N的關(guān)系曲線,該曲線揭示了抗剪螺栓受力的四個(gè)階段,即：

(1)摩擦傳力的彈性階段(0～1段)

直線段——連接處于彈性狀態(tài)；

該階段較短

摩擦力較小。NδO1234NNabNN/2N/2

(2)滑移階段(1～2段)

克服摩擦力后,板件間突然發(fā)生水平滑移,最大滑移量為栓孔和栓桿間的距離,表現(xiàn)在曲線上為水平段。NδO1234abNN/2N/2

(3)栓桿傳力的彈性階段(2～3段)

該階段主要靠栓桿與孔壁的接觸傳力。栓桿受剪力、拉力、彎矩作用，孔壁受擠壓。由于材料的彈性以及栓桿拉力增大所導(dǎo)致的板件間摩擦力的增大，N-δ關(guān)系以曲線狀態(tài)上升。

(4)彈塑性階段(3～4段)

達(dá)到‘3’后，即使給荷載以很小的增量，連接的剪切變形迅速增大，直到連接破壞。

NδO1234abNN/2N/2Nu

‘4’點(diǎn)（曲線的最高點(diǎn)）即為普通螺栓抗剪連接的極限承載力Nu。2.破壞形式(1)螺栓桿被剪壞（栓桿較細(xì)而板件較厚時(shí)）(2)孔壁的擠壓破壞（栓桿較粗而板件較薄時(shí)）(3)板件被拉斷（截面削弱過(guò)多時(shí)）

N/2NN/2NNNN計(jì)算解決（4）板件端部被剪壞(拉豁)

端矩過(guò)小時(shí)；端矩不應(yīng)小于2dONN（5）栓桿彎曲破壞

螺栓桿過(guò)長(zhǎng)；栓桿長(zhǎng)度不應(yīng)大于5dN/2NN/2這兩種破壞構(gòu)造解決（二）抗剪螺栓的單栓承載力設(shè)計(jì)值【因?yàn)椤坑善茐男问娇芍辜袈菟ǔ休d力取決于螺栓桿受剪和孔壁承壓兩種情況.【所以】單栓抗剪承載力由以下兩式?jīng)Q定:nv—剪切面數(shù)目；d—螺栓桿直徑；fvb、fcb—螺栓抗剪和承壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；∑t—連接接頭一側(cè)承壓構(gòu)件總厚度的較小值?！締嗡辜舫休d力】抗剪承載力：承壓承載力：——同一方向承壓板較小總厚度d假定擠壓力沿栓桿直徑平面（實(shí)際上是相應(yīng)于栓桿直徑平面的孔壁部分）均勻分布.剪切面數(shù)目nvNNNN/2N/2N/2N/3N/3N/3N/2（三）普通螺栓群抗剪連接計(jì)算1、普通螺栓群軸心力作用下抗剪計(jì)算N/2Nl1N/2平均值螺栓的內(nèi)力分布

試驗(yàn)證明,栓群在軸力作用下各個(gè)螺栓的內(nèi)力沿栓群長(zhǎng)度方向不均勻，兩端大,中間小。

當(dāng)l1≤15d0(d0為孔徑)時(shí)，連接進(jìn)入彈塑性工作狀態(tài)后，內(nèi)力重新分布，各個(gè)螺栓內(nèi)力趨于相同，故設(shè)計(jì)時(shí)假定N有各螺栓均擔(dān)。所以，連接所需螺栓數(shù)為：

當(dāng)l1>15d0(d0為孔徑)時(shí)，連接進(jìn)入彈塑性工作狀態(tài)后，即使內(nèi)力重新分布,各個(gè)螺栓內(nèi)力也難以均勻，端部螺栓首先破壞,然后依次破壞。由試驗(yàn)可得連接的抗剪強(qiáng)度折減系數(shù)η與l1/d0的關(guān)系曲線。ECCS試驗(yàn)曲線8.8級(jí)

M22我國(guó)規(guī)范1.00.750.50.2501020304050607080l1/d0η平均值長(zhǎng)連接螺栓的內(nèi)力分布故，連接所需栓數(shù)：NNbtt1b1

普通螺栓群軸心力作用下，為了防止板件被拉斷尚應(yīng)進(jìn)行板件的凈截面驗(yàn)算。拼接板的危險(xiǎn)截面為2-2截面:A、螺栓采用并列排列時(shí):主板的危險(xiǎn)截面為1-1截面:1122NNtt1bc2c3c4c1B、螺栓采用錯(cuò)列排列時(shí):主板的危險(xiǎn)截面為1--1和1’--1’截面:111’1’NNbtt1b1c2c3c4c1拼接板的危險(xiǎn)截面為2--2和2’--2’截面:222’2’例題：設(shè)計(jì)螺栓蓋板拼接，設(shè)計(jì)拉力N=350kN，鋼材Q345B(或16Mn)，拼接板寬b=360mm，厚t1=8mm，采用M20C級(jí)螺栓，孔徑f22。解：

螺栓抗剪強(qiáng)度板件承壓強(qiáng)度(1)雙蓋板的厚度t2≥拼接板的厚度t1/2＝8/2=4mm板件抗拉強(qiáng)度取t2=6mm雙剪(2)單個(gè)螺栓抗剪承載力(3)孔壁承壓(4)所需螺栓數(shù)n=350/61.6=5.3個(gè)(6)連接長(zhǎng)度驗(yàn)算l1=15do=15×22=330mm＝100＋60＋10＋60＋100＝330mm(7)拼接凈截面積An=(360-3×22)×8=2352mm2凈截面拉應(yīng)力sn=350000/2352=149N/mm2<f（毛截面拉應(yīng)力s=350000/(360×8)=121N/mm2）

(5)6個(gè)螺栓3排布置，中間距100（90）mm，端距60mm，邊距80mm。例題:兩鋼板截面為—18mm×400mm，兩面用蓋板連接，鋼材Q235，承受軸心力設(shè)計(jì)值N=1181kN,采用M22普通C級(jí)螺栓連接，

=23.5mm,按下圖連接。試驗(yàn)算節(jié)點(diǎn)是否安全。（＝130N/mm2,=305N/mm2,f=215N/mm2）。解：①螺栓強(qiáng)度計(jì)算：?jiǎn)蝹€(gè)螺栓抗剪承載力設(shè)計(jì)值：NVb=nv

=2

=98.8kN單個(gè)螺栓承壓承載力設(shè)計(jì)值：NCb=

=22×18×305=120.8kN故取Nminb=98.8kN每側(cè)12個(gè)螺栓承載力為12×98.8＝1185.6kN>1181kN②被連接板強(qiáng)度計(jì)算：

>f=215③結(jié)論：該節(jié)點(diǎn)安全。2、普通螺栓群偏心力作用下抗剪計(jì)算F作用下每個(gè)螺栓受力：FeFTTxyN1TN1TxN1Tyr11F1N1FT作用下連接按彈性設(shè)計(jì)，其假定為：（1）連接板件絕對(duì)剛性，螺栓為彈性；（2）T作用下連接板件繞栓群形心轉(zhuǎn)動(dòng)，各螺栓剪力與其至形心距離呈線形關(guān)系，方向與ri垂直。TxyN1TN1TxN1Tyr11

顯然，T作用下‘1’號(hào)螺栓所受剪力最大（r1最大）。由假定‘(2)’得由式3-39得:由力的平衡條件得：TxyN1TN1TxN1Tyr11將式3--40代入式3--38得:將N1T沿坐標(biāo)軸分解得:由此可得螺栓1的強(qiáng)度驗(yàn)算公式為:另外,當(dāng)螺栓布置比較狹長(zhǎng)(如y1≥3x1)時(shí),可進(jìn)行如下簡(jiǎn)化計(jì)算：令:xi=0，則N1Ty=0（一）普通螺栓抗拉連接的工作性能三、普通螺栓的抗拉連接

抗拉螺栓連接在外力作用下，連接板件接觸面有脫開(kāi)趨勢(shì)，螺栓桿受桿軸方向拉力作用，以栓桿被拉斷為其破壞形式。（二）單個(gè)普通螺栓的抗拉承載力設(shè)計(jì)值式中：Ae--螺栓的有效截面面積；

de--螺栓的有效直徑；

ftb--螺栓的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。dedndmd【公式的兩點(diǎn)說(shuō)明】（1）螺栓的有效截面面積

因栓桿上的螺紋為斜方向的，所以公式取的是有效直徑de而不是凈直徑dn，現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)?。?2）螺栓垂直連接件的剛度對(duì)螺栓抗拉承載力的影響

A、螺栓受拉時(shí)，一般是通過(guò)與螺桿垂直的板件傳遞，即螺桿并非軸心受拉，當(dāng)連接板件發(fā)生變形時(shí)，螺栓有被撬開(kāi)的趨勢(shì)（杠桿作用），使螺桿中的拉力增加（撬力Q）并產(chǎn)生彎曲現(xiàn)象。連接件剛度越小撬力越大?！驹囼?yàn)證明】影響撬力的因素較多，其大小難以確定，規(guī)范采取簡(jiǎn)化計(jì)算的方法，取ftb=0.8f（f—螺栓鋼材的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值）來(lái)考慮其影響。

B、在構(gòu)造上可以通過(guò)加強(qiáng)連接件的剛度的方法，來(lái)減小杠桿作用引起的撬力，如設(shè)加勁肋，可以減小甚至消除撬力的影響。(三）普通螺栓群的軸拉設(shè)計(jì)一般假定每個(gè)螺栓均勻受力，因此，連接所需的螺栓數(shù)為：N(四）普通螺栓群在彎炬作用下M刨平頂緊承托(板)M1234受壓區(qū)y1y2y3N1N2N3N4中和軸M作用下螺栓連接按彈性設(shè)計(jì)，其假定為：

（1）連接板件絕對(duì)剛性，螺栓為彈性；（2）螺栓群的中和軸位于最下排螺栓的形心處，各螺栓所受拉力與其至中和軸的距離呈正比。顯然‘1’號(hào)螺栓在M作用下所受拉力最大由力學(xué)及假定可得：M刨平頂緊承托(板)M1234受壓區(qū)y1y2y3N1N2N3N4中和軸由式3--52得:將式3--54代入式3--53得:因此，設(shè)計(jì)時(shí)只要滿足下式，即可：(五）普通螺栓群在偏心拉力作用下偏心力作用下普通螺栓連接，可采用偏于安全的設(shè)計(jì)方法，即疊加法。刨平頂緊承托(板)FeN1F1234FMy1y2y3N1MN2MN3MM=F?e中和軸N4M四、普通螺栓拉、剪聯(lián)合作用011VeM=VeV因此：2、由試驗(yàn)可知，兼受剪力和拉力的螺桿，其承載力無(wú)量綱關(guān)系曲線近似為一“四分之一圓”。1、普通螺栓在拉力和剪力的共同作用下，可能出現(xiàn)兩種破壞形式：螺桿受剪兼受拉破壞、孔壁的承壓破壞；3、計(jì)算時(shí)，假定剪力由螺栓群均勻承擔(dān)，拉力由受力情況確定。{規(guī)范規(guī)定}普通螺栓拉、剪聯(lián)合作用為了防止螺桿受剪兼受拉破壞，應(yīng)滿足：為了防止孔壁的承壓破壞，應(yīng)滿足：011ab

另外，拉力和剪力共同作用下的普通螺栓連接，當(dāng)有承托承擔(dān)全部剪力時(shí)，螺栓群按受拉連接計(jì)算。承托與柱翼緣的連接角焊縫按下式計(jì)算：式中：

α—考慮剪力對(duì)角焊縫偏心影響的增大系數(shù)，一般取α=1.25~1.35；其余符號(hào)同前。M刨平頂緊承托(板)V連接角焊縫例題：驗(yàn)算牛腿螺栓連接,設(shè)計(jì)剪力V=200kN,偏心e=150mm,連接板厚t=20mm,Q235B鋼材,采用10個(gè)M20C級(jí)螺栓,孔徑f22，分別計(jì)算有承托和無(wú)承托兩種情況。解：

螺栓抗剪強(qiáng)度:板件承壓強(qiáng)度:螺栓抗拉強(qiáng)度:(1)有承托板，螺栓群受彎矩:

M=Ve=200×0.15=30kN.m單個(gè)螺栓抗拉承載力:螺栓最大拉力:(2)無(wú)承托板，螺栓受拉受剪單個(gè)螺栓抗剪承載力:螺栓平均剪力:螺栓最大拉力:螺栓計(jì)算:孔壁承壓計(jì)算:例題：驗(yàn)算如圖所示端板和柱翼緣間普通螺栓的連接強(qiáng)度。普通螺栓4.6級(jí)，M22，孔徑23.5mm。NMoN1N=245kNa)N=245kNo’柱翼緣節(jié)點(diǎn)板端板N1b)NMoN1N=245kNa)12）算危險(xiǎn)螺栓拉力設(shè)每排螺栓有兩列，m=2一共6排螺栓，螺栓總數(shù)12，n=12解：1）算荷載N=245kN，e=13cm，M=Ne=245×13=3185kN-cm計(jì)算模型可為（a圖）或（b圖）。

a圖彎曲轉(zhuǎn)動(dòng)中心在螺栓群的形心處稱小偏心；b圖彎曲轉(zhuǎn)動(dòng)中心在端板上1號(hào)螺栓處，稱大偏心。

假定轉(zhuǎn)動(dòng)中心在螺栓群的形心處，則

y1=20cm,∑yi2=2×202+2×122+2×42=1120cm。N1M=My1/(m∑yi2)=3185×20/（2×1120）=28.44kNN引起的1點(diǎn)拉應(yīng)力：

N1N=N/n=245/12=20.42kN最外排的螺栓拉力：Nmin=20.42-28.44<0

M引起的1點(diǎn)拉應(yīng)力：

N1M=My1/(m∑yi2)

計(jì)算結(jié)果連接上部受壓，構(gòu)件應(yīng)繞頂排螺栓轉(zhuǎn)動(dòng)，則1點(diǎn)所受的最大拉力為N=245kNo’柱翼緣節(jié)點(diǎn)板端板N1b)e′=33cm，m=2，y’1=40cm∑y’i2=402+322+242+162+82=3520cm24）強(qiáng)度判斷

Nmax1

＜

Ntb

（45.9kN<51.51kN)

滿足強(qiáng)度要求3）確定螺栓承載力設(shè)計(jì)值Ntb

Ntb=Aeftb (3.5.11)查附表1.4，ftb=170N/mm2查附表9.2，Ae=303mm2（M22螺栓計(jì)算凈截面面積）

Ntb=303×170×10-3=51.51kN例題：驗(yàn)算如圖所示普通螺栓連接強(qiáng)度。螺栓M20，孔徑21.5mm，材料為Q235。

分析螺栓受力狀態(tài)荷載P通過(guò)螺栓截面形心O，分解后得剪力V和拉力N，螺栓處于既受拉又受剪的狀態(tài)。P=100kN543o

步驟3用相關(guān)公式驗(yàn)算強(qiáng)度

步驟2計(jì)算螺栓抗拉、抗剪承載力設(shè)計(jì)值V=80N=60Nv=20kN＜Ncb=20×20×305×10-3=122kN滿足設(shè)計(jì)要求

Ntb=Aeftb=244.8×210×10-3=51.5kN

Nvb=nv×(

d2/4)×fvb=1×3.14×202/4×190×10-3=59.7kN

步驟1計(jì)算螺栓上的力

N=100×3/5=60kN

V=100×4/5=80kNNv=V/n=80/4=20kNNt=N/n=60/4=15kN[計(jì)算]§3－8高強(qiáng)度螺栓連接計(jì)算一、高強(qiáng)度螺栓的工作性能及單栓承載力摩擦型—通過(guò)板件間摩擦力傳遞內(nèi)力，破壞準(zhǔn)則為克服摩擦力；

承壓型—受力特征與普通螺栓類似。1、高強(qiáng)度螺栓預(yù)拉力的建立方法為保證通過(guò)摩擦力傳遞剪力，高強(qiáng)度度螺栓的預(yù)拉力P的準(zhǔn)確控制非常重要。通過(guò)擰緊螺帽的方法，螺帽的緊固方法。

A、轉(zhuǎn)角法

初擰—用普通扳手?jǐn)Q至不動(dòng)，使板件貼緊密；受力特征施工方法

終擰—初擰基礎(chǔ)上用長(zhǎng)扳手或電動(dòng)扳手再擰過(guò)一定

的角度，一般為120o~180o完成終擰。特點(diǎn)：預(yù)拉力的建立簡(jiǎn)單、有效，但要防止欠擰、漏擰和超擰；B、扭矩法初擰—用力矩扳手?jǐn)Q至終擰力矩的30%~50%，使板件貼緊密；終擰—初擰基礎(chǔ)上，按100%設(shè)計(jì)終擰力矩?cái)Q緊。特點(diǎn)：簡(jiǎn)單、易實(shí)施，但得到的預(yù)拉力誤差較大。施工方法

初擰—擰至終擰力矩的60%~80%；終擰—初擰基礎(chǔ)上，以扭斷螺栓桿尾部為準(zhǔn)。特點(diǎn)：施工簡(jiǎn)單、技術(shù)要求低易實(shí)施、質(zhì)量易保證等高強(qiáng)度螺栓的施工要求：由于高強(qiáng)度螺栓的承載力很大程度上取決于螺栓桿的預(yù)拉力，因此施工要求較嚴(yán)格：1）終擰力矩偏差不應(yīng)大于±10%；2）如發(fā)現(xiàn)欠、漏和超擰螺栓應(yīng)更換；3）擰固順序先主后次，且當(dāng)天安裝，當(dāng)天終擰完。如工字型梁為：上翼緣→下翼緣→腹板。C、扭斷螺栓桿尾部法（扭剪型高強(qiáng)度螺栓）摩擦型連接承壓型連接傳力機(jī)理利用預(yù)拉力把被連接的部件夾緊，使部件的接觸面間產(chǎn)生很大的摩擦力，外力通過(guò)摩擦力來(lái)傳遞。允許接觸面滑移，依靠螺栓桿和螺孔之間的承壓來(lái)傳力。栓孔直徑＝螺桿的公稱直徑+1.5～2.0mm＝螺桿的公稱直徑+1.0～1.5mm特點(diǎn)剪切變形小，彈性性能好.因其不松動(dòng)、耐疲勞，特別適用于承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)。連接緊湊，但剪切變形大，不得用于承受動(dòng)力荷載的。宜用于結(jié)構(gòu)承受靜力荷載或間接承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)，以發(fā)揮其高承載力的優(yōu)點(diǎn)。高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接和承壓型連接比較2、高強(qiáng)度螺栓預(yù)拉力的確定(根據(jù)螺栓桿的有效抗拉強(qiáng)度確定的，并考慮了以下修正系數(shù))考慮材料的不均勻性的折減系數(shù)0.9；為防止施工時(shí)超張拉導(dǎo)致螺桿破壞的折減系數(shù)0.9；考慮擰緊螺帽時(shí)，螺栓桿上產(chǎn)生的剪力對(duì)抗拉強(qiáng)度的降低除以系數(shù)1.2。附加安全系數(shù)0.9。因此，預(yù)拉力：Ae—螺紋處有效截面積；fu—螺栓熱處理后的最低抗拉強(qiáng)度；8.8級(jí)，取fu=830N/mm2，

10.9級(jí)，取fu=1040N/mm2高強(qiáng)螺栓的預(yù)拉力P(GB50017)螺栓的性能等級(jí)螺栓公稱直徑（mm）M16M20M22M24M27M308.8級(jí)8012515017523028010.9級(jí)100155190225290355高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力P(GB50018)螺栓的性能等級(jí)螺栓公稱直徑（mm）M12M14M168.8級(jí)45608010.9級(jí)55751003、高強(qiáng)度螺栓摩擦面抗滑移系數(shù)μ摩擦型高強(qiáng)度螺栓是通過(guò)板件間摩擦力傳遞內(nèi)力的，而摩擦力的大小取決于板件間的擠壓力（P）和板件間的抗滑移系數(shù)μ

；板件間的抗滑移系數(shù)與接觸面的處理方法和構(gòu)件鋼號(hào)有關(guān)，其大小隨板件間的擠壓力的減小而減??；規(guī)范給出了不同鋼材在不同接觸面的處理方法下的抗滑移系數(shù)μ,如下表摩擦面抗滑移系數(shù)

值連接處接觸面處理方法構(gòu)件的鋼號(hào)Q235Q345Q420噴砂噴砂后涂無(wú)機(jī)富鋅漆噴砂后生赤繡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

試驗(yàn)證明，摩擦面涂紅丹防銹漆后，抗滑移系數(shù)小于0.15，故摩擦面應(yīng)嚴(yán)禁涂紅丹。另外，連接在潮濕或淋雨條件下拼裝，也會(huì)降低

值，故應(yīng)采取有效措施保證連接處表面的干燥。4、高強(qiáng)度螺栓抗剪連接的工作性能和單栓承載力(1)抗剪連接工作性能

受力過(guò)程與普通螺栓相似，分為四個(gè)階段：摩擦傳力的彈性階段、滑移階段、栓桿傳力的彈性階段、彈塑性階段。

但比較兩條N—δ曲線可知，由于高強(qiáng)度螺栓因連接件間存在很大的摩擦力，故其第一個(gè)階段遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于普通螺栓。高強(qiáng)度螺栓NδO12341234普通螺栓abNN/2N/2（2）抗剪連接單栓承載力A、對(duì)于高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接，其破壞準(zhǔn)則為板件發(fā)生相對(duì)滑移，因此其極限狀態(tài)為1點(diǎn)而不是4點(diǎn)，所以1點(diǎn)的承載力即為一個(gè)高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接的抗剪承載力：式中：0.9—抗力分項(xiàng)系數(shù)γR的倒數(shù)(γR=1.111);nf—傳力摩擦面數(shù)目;

μ--摩擦面抗滑移系數(shù);P—預(yù)拉力設(shè)計(jì)值.NδO12341234高強(qiáng)度螺栓普通螺栓abNN/2N/2B、對(duì)于高強(qiáng)度螺栓承壓型抗剪連接，允許接觸面發(fā)生相對(duì)滑移，破壞準(zhǔn)則為連接達(dá)到其極限狀態(tài)4點(diǎn)，所以高強(qiáng)度螺栓承壓型連接的單栓抗剪承載力計(jì)算方法與普通螺栓相同?？辜舫休d力：承壓承載力：?jiǎn)嗡辜舫休d力：5、高強(qiáng)度螺栓抗拉連接工作性能和單栓承載力NPCP+△P=PfC-△C=CfNt當(dāng)外拉力為零，即N=0時(shí)：P=C(板件間的壓力)；當(dāng)外拉力為Nt時(shí)：板件有被拉開(kāi)趨勢(shì),板件間的壓力C減小為Cf,栓桿拉力P增加為Pf,由力及變形協(xié)調(diào)得：Ab—栓桿截面面積；Ap—板件擠壓面面積；δ—板疊厚度。當(dāng)板件即將被拉開(kāi)時(shí)：Cf=0，有Pf=Nt，因此：

一般板件間的擠壓面面積比栓桿截面面積大的多，近似取AP/Ab=10，得：P+△P=PfC-△C=CfNt顯然栓桿的拉力增加不大。

另外，試驗(yàn)證明，當(dāng)栓桿的外加拉力大于P時(shí)，卸載后螺栓桿的預(yù)拉力將減小，即發(fā)生松弛現(xiàn)象。但當(dāng)Nt不大于0.8P時(shí)，則無(wú)松弛現(xiàn)象，這時(shí)Pf=1.07P，可認(rèn)為螺桿的預(yù)拉力不變，且連接板件間有一定的擠壓力保持緊密接觸，所以現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定：A、摩擦型高強(qiáng)度螺栓的單栓抗拉承載力為：上式未考慮橇力的影響,當(dāng)考慮橇力影響時(shí),螺栓桿的拉力Pf與Nt的關(guān)系曲線如圖：Nt≤0.5P時(shí)，橇力Q=0；Nt≥0.5P后，橇力Q出現(xiàn)，增加速度先慢后快。橇力Q的存在導(dǎo)致連接的極限承載力由Nu降至Nu’。所以，如設(shè)計(jì)時(shí)不考慮橇力的影響,應(yīng)使Nt≤0.5P或增加連接板件的剛度（如設(shè)加勁肋）。30025020015010050050100150200250300Pf(KN)Nu’NuNt(KN)2NNNQQ19518.8級(jí)M22P=150KNQ有橇力時(shí)的螺栓破壞無(wú)橇力時(shí)的螺栓破壞B、承壓型高強(qiáng)度螺栓的單栓抗拉承載力，因其破壞準(zhǔn)則為螺栓桿被拉斷，故計(jì)算方法與普通螺栓相同，即：式中：Ae--螺栓桿的有效截面面積；

de--螺栓桿的有效直徑；

ftb—高強(qiáng)度螺栓的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。上式的計(jì)算結(jié)果與0.8P相差不多。6、高強(qiáng)度螺栓連接在拉力和剪力

共同作用下的工作性能和單栓承載力（1）高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接

盡管當(dāng)Nt≤P時(shí)，栓桿的預(yù)拉力變化不大，但由于μ隨Nt的增大而減小，且隨Nt的增大板件間的擠壓力減小，故連接的抗剪能力下降。規(guī)范規(guī)定在V和N共同作用下應(yīng)滿足下式：或即（2）高強(qiáng)度螺栓承壓型連接

對(duì)于高強(qiáng)度螺栓承壓型連接在剪力和拉力共同作用下計(jì)算方法與普通螺栓相同。為了防止孔壁的承壓破壞，應(yīng)滿足：系數(shù)1.2是考慮由于外拉力的存在導(dǎo)致高強(qiáng)度螺栓的承壓承載力降低的修正系數(shù)。二、高強(qiáng)度螺栓群的抗剪計(jì)算1、軸心力作用假定各螺栓受力均勻，故所需螺栓數(shù)：對(duì)于摩擦型連接：對(duì)于承壓型連接：NN高強(qiáng)度螺栓群軸心力作用下,為了防止板件被拉斷尚應(yīng)進(jìn)行板件的凈截面驗(yàn)算.A、高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接NN