關(guān)于鋼結(jié)構(gòu)連接螺栓3.鋼結(jié)構(gòu)連接

3.鋼結(jié)構(gòu)連接方法

3.1.1焊接連接

（上節(jié)回顧）1第2頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天1第3頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天1第4頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天1第5頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天3鋼結(jié)構(gòu)的連接

3．1鋼結(jié)構(gòu)的連接方法

3．1．3螺栓連接螺栓連接分普通螺栓連接和高強(qiáng)度螺栓連接兩種。

大六角頭螺栓扭剪型（用于普通螺栓和高強(qiáng)螺栓）（用于高強(qiáng)度螺栓）第6頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天第7頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天第8頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天第9頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天3．1鋼結(jié)構(gòu)的連接方法

3．1．3螺栓連接

3．1．3．1普通螺栓分類

A級(jí)與B級(jí)（精制螺栓）為8.8級(jí)，其抗拉強(qiáng)度不小于800N/mm2，屈強(qiáng)比為0.8。螺栓孔要求：尺寸準(zhǔn)確，螺桿直徑與螺栓孔徑相同（Ⅰ類孔，用鉆模鉆成）

，對(duì)成孔質(zhì)量要求高，制作和安裝復(fù)雜，價(jià)格高，很少在鋼結(jié)構(gòu)中采用。C級(jí)（粗制螺栓）：4.6級(jí)或4.8級(jí)。螺栓孔要求：孔徑比螺栓桿的直徑大1.5~3mm（Ⅱ類孔）.螺栓表面粗糙，在零件上一次沖孔。由于螺栓桿與螺栓孔之間有較大的間隙，受剪力作用時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生較大的剪切滑移，連接的變形大；但傳遞拉力時(shí)，變形不大，故一般用于栓桿受拉的連接中、次要的抗剪連接或安裝時(shí)的臨時(shí)固定。第10頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天3．1鋼結(jié)構(gòu)的連接方法

3．1．3螺栓連接

3．1．3．2高強(qiáng)度螺栓分類

高強(qiáng)度螺栓：用45號(hào)鋼、40B鋼和20MnTiB鋼加工而成，經(jīng)熱處理后，螺栓抗拉強(qiáng)度應(yīng)分別不低于800N/mm2和1000N/mm2，即前者的性能等級(jí)為8.8級(jí)，后者的性能等級(jí)為10.9級(jí)，分為兩種：摩擦型連接：只靠摩擦阻力傳力，并以剪力不超過接觸面摩擦力作為設(shè)計(jì)準(zhǔn)則；孔徑比螺栓公稱直徑d大1.5~2.0mm，剪切變形小，可用于承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)。承壓型連接：允許接觸面滑移，以連接達(dá)到材料破壞的極限承載力作為設(shè)準(zhǔn)則?？讖奖嚷菟üQ直徑d大1.0~1.5mm承載力高于摩擦型，但剪切變形大，故不得用于承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)中。

第11頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天3鋼結(jié)構(gòu)的連接

3．6螺栓連接的構(gòu)造

3．6．1螺栓的排列

螺栓在構(gòu)件上的排列應(yīng)簡(jiǎn)單、統(tǒng)一、整齊而緊湊，通常分為并列和錯(cuò)列兩種形式(圖3.50)。第12頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天3鋼結(jié)構(gòu)的連接

3．6螺栓連接的構(gòu)造

3．6．1螺栓的排列

第13頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天3鋼結(jié)構(gòu)的連接

3．6螺栓連接的構(gòu)造

3．6．1螺栓的排列

螺栓在構(gòu)件上的排列應(yīng)考慮以下要求：(1)受力要求規(guī)范規(guī)定端距不應(yīng)小于2d0；(2)構(gòu)造要求螺栓的中距及邊距不宜過大，保證緊密貼合，防止潮氣侵入縫隙使鋼材銹蝕(見下表）(3)安裝要求：要保證扳手工作有一定空間，規(guī)定最小中距為3d0。第14頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天3鋼結(jié)構(gòu)的連接

3．6螺栓連接的構(gòu)造

3．6．1螺栓的排列

規(guī)范規(guī)定的鋼板上螺栓的容許距離見表3.5（p62)。在角鋼、普通工字鋼、槽鋼截面上排列螺栓的線距應(yīng)滿足表3.6、表3.7、表3.8的要求。第15頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天1第16頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天第17頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天第18頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天3．6．2螺栓連接的使用基本要求

(1)

每一桿件在節(jié)點(diǎn)上以及拼接接頭的一端，永久性螺栓數(shù)不宜少于兩個(gè)。但根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于組合構(gòu)件的輟條，其端部連接可采用一個(gè)螺栓。(2)對(duì)直接承受動(dòng)力荷載的普通螺栓連接應(yīng)采用雙螺帽

彈簧墊圈、將螺帽和螺桿焊死等方法防止螺栓松動(dòng)。(3)當(dāng)型鋼構(gòu)件的拼接采用高強(qiáng)度螺栓連接時(shí)，由于型鋼的抗彎剛度較大，不能保證摩擦面緊密貼合，故不能用型鋼作為拼接件，而應(yīng)采用鋼板。(4)在高強(qiáng)度螺栓連接范圍內(nèi)，應(yīng)選擇恰當(dāng)?shù)臉?gòu)件接觸面的處理方法

第19頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天3．6．2螺栓連接的構(gòu)造要求

(5)

C級(jí)螺栓，只宜用于沿螺栓軸線方向受拉的連接，但在承受靜力荷載結(jié)構(gòu)的次要連接、可拆卸結(jié)構(gòu)的連接和臨時(shí)固定構(gòu)件用的安裝連接中，也可用與受剪。但在重要的連接中，例如：制動(dòng)梁或吊車梁上翼緣與柱的連接，由于傳遞制動(dòng)梁的水平支承反力，同時(shí)受到反復(fù)動(dòng)力荷載作用，不得采用C級(jí)螺栓。柱間支撐與柱的連接，以及在柱間支撐處吊車梁下翼緣的連接，承受著反復(fù)的水平制動(dòng)力和卡軌力，應(yīng)優(yōu)先采用高強(qiáng)度螺栓。第20頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天施工圖中螺栓及其孔眼圖例

螺栓及其孔眼圖例見表3.3，第21頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天3．7普通螺栓連接的工作性能和計(jì)算

普通螺栓連接按受力情況可分為三類：①螺栓只承受剪力；②螺栓只承受拉力；③螺栓承受拉力和剪力的共同作用。下面將分別論述這三類連接的工作性能和計(jì)算方法。第22頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天3．7普通螺栓連接的工作性能和計(jì)算

3．7．1普通螺栓的抗剪連接

3．7．1．1抗剪連接的工作性能

抗剪連接是最常見的螺栓連接。如果以上圖所示的螺栓連接試件作抗剪試驗(yàn)，則可得出試件上a、b兩點(diǎn)之間的相對(duì)位移與作用力N的關(guān)系曲線[下圖。由此關(guān)系曲線可見，試件由零載一直加載至連接破壞的全過程，經(jīng)歷了以下四個(gè)階段。第23頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天3．7普通螺栓連接的工作性能和計(jì)算

3．7．1普通螺栓的抗剪連接

3．7．1．1抗剪連接的工作性能(1)摩擦傳力的線性階段

在施加荷載之初，荷載較小，連接中的剪力也較小，荷載靠構(gòu)件間接觸面的摩擦力傳遞，螺栓桿與孔壁之間的間隙保持不變，連接工作處于線性階段，在N-圖上呈現(xiàn)出0~1斜直線段。但由于板件間摩擦力的大小取決于擰緊螺帽時(shí)在螺桿中的初始拉力，一般說來，普通螺栓的初拉力很小，故此階段很短，可略去不計(jì)。第24頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天3．7普通螺栓連接的工作性能和計(jì)算

3．7．1普通螺栓的抗剪連接

3．7．1．1抗剪連接的工作性能(2)滑移階段

當(dāng)荷載增大，連接中的剪力達(dá)到構(gòu)件間摩擦力的最大值，板件間突然產(chǎn)生相對(duì)滑移，其最大滑移量為螺栓桿與孔壁之間的間隙，直至螺栓桿與孔壁接觸，也就是N-圖上曲線為1,2水平線段。第25頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天3．7普通螺栓連接的工作性能和計(jì)算

3．7．1普通螺栓的抗剪連接

3．7．1．1抗剪連接的工作性能(3)栓桿直接傳力的彈性階段

如荷載再增加，連接所承受的外力就主要是靠螺栓與孔壁接觸傳遞。螺栓桿除主要受剪力外，還有彎矩和軸向拉力，而孔壁則受到擠壓。由于接頭材料的彈性性質(zhì)，也由于螺栓桿的伸長(zhǎng)受到螺帽的約束，增大了板件間的壓緊力，使板件間的摩擦力也隨之增大。所以N-曲線呈上升狀態(tài)，達(dá)到“3”點(diǎn)時(shí)，表明螺栓或連接板達(dá)到彈性極限，此階段結(jié)束。第26頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天3．7普通螺栓連接的工作性能和計(jì)算

3．7．1普通螺栓的抗剪連接

3．7．1．1抗剪連接的工作性能(4)彈塑性階段

荷載繼續(xù)增加，在此階段即使給荷載很小的增量，連接的剪切變形也迅速加大，直到連接的最后破壞。N-圖上曲線的最高點(diǎn)“4”所對(duì)應(yīng)的荷載即為普通螺栓連接的極限荷載。第27頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天3．7普通螺栓連接的工作性能和計(jì)算

3．7．1普通螺栓的抗剪連接

3．7．1．1抗剪連接的工作性能抗剪螺栓連接達(dá)到極限承載力時(shí)，可能的破壞形式有：①當(dāng)栓桿直徑較小，板件較厚時(shí)，栓桿可能先被剪斷；第28頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天3．7普通螺栓連接的工作性能和計(jì)算

3．7．1普通螺栓的抗剪連接

3．7．1．1抗剪連接的工作性能②當(dāng)栓桿直徑較大，板件較薄時(shí)，板件可能先被擠壞，由于栓桿和板件的擠壓是相對(duì)的，故也可把這種破壞叫做螺栓承壓破壞；第29頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天3．7普通螺栓連接的工作性能和計(jì)算

3．7．1普通螺栓的抗剪連接

3．7．1．1抗剪連接的工作性能③板件可能因螺栓孔削弱太多而被拉斷；④端距太小，端距范圍內(nèi)的板件有可能被栓桿沖剪破壞第30頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天3．7普通螺栓連接的工作性能和計(jì)算

3．7．1普通螺栓的抗剪連接

3．7．1．1抗剪連接的工作性能⑤螺栓過長(zhǎng)時(shí)，栓桿彎曲變形過大。第31頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天3．7普通螺栓連接的工作性能和計(jì)算

3．7．1普通螺栓的抗剪連接

3．7．1．1抗剪連接的工作性能第③種破壞形式屬于構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算；第④種破壞形式由螺栓端距≥2d0來保證，第⑤種破壞形式通過限制夾緊長(zhǎng)度在（4~6）d內(nèi)來保證。因此，抗剪螺栓連接的計(jì)算只考慮第①、②種破壞形式。第32頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天3．7普通螺栓連接的工作性能和計(jì)算

3．7．1普通螺栓的抗剪連接

第33頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天3．7普通螺栓連接的工作性能和計(jì)算

3．7．1普通螺栓的抗剪連接

第34頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天3．7普通螺栓連接的工作性能和計(jì)算

3．7．1普通螺栓的抗剪連接

單個(gè)螺栓受剪時(shí)的承載力：

Nbmin=min(Nvb,Ncb)第35頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天下講內(nèi)容：”受剪普通螺栓”群計(jì)算第36頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天

(1)普通螺栓群軸心受剪

第37頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天第38頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天3．7普通螺栓連接的工作性能和計(jì)算

3．7．1普通螺栓的抗剪連接

3.7.1.3普通螺栓群抗剪連接計(jì)算第39頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天3．7普通螺栓連接的工作性能和計(jì)算

3．7．1普通螺栓的抗剪連接

3.7.1.3普通螺栓群抗剪連接計(jì)算第40頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天3．7普通螺栓連接的工作性能和計(jì)算

(60-92:2hrs)

3．7．1普通螺栓的抗剪連接

3.7.1.3普通螺栓群抗剪連接計(jì)算第41頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.7.1.3普通螺栓群抗剪連接計(jì)算

第42頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天第43頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天第44頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天第45頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天第46頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天3．7普通螺栓連接的工作性能和計(jì)算

3.7.2普通螺栓的抗拉連接第47頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天第48頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天第49頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天(2)螺栓垂直連接件的剛度對(duì)螺栓抗拉承載力的影響

螺栓受拉時(shí)，通常不可能使拉力正好作用在螺栓軸線上，而是通過與螺桿垂直的板件傳遞。如圖3.60所示的T形連接，如果連接件的剛度較小，受力后與螺栓垂直的連接件總會(huì)有變形，因而形成杠桿作用，螺栓有被撬開的趨勢(shì)，使螺桿中的拉力增加并產(chǎn)生彎曲現(xiàn)象。第50頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天(2)螺栓垂直連接件的剛度對(duì)螺栓抗拉承載力的影響

考慮杠桿作用時(shí)，螺桿的軸心力為

式中Q——由于杠桿作用對(duì)螺栓產(chǎn)生的撬力。撬力的大小與連接件的剛度有關(guān)，連接件的剛度越小，撬力越大；同時(shí)撬力也與螺栓直徑和螺栓所在位置等因素有關(guān)。第51頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天3．7普通螺栓連接的工作性能和計(jì)算

3.7.2普通螺栓的抗拉連接

3.7.2.1單個(gè)普通螺栓的抗拉承載力

由于確定撬力比較復(fù)雜，我國(guó)現(xiàn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范為了簡(jiǎn)化，規(guī)定普通螺栓抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值取為螺栓鋼材抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f的0.8倍(即=0.8f)，以考慮撬力的影響。此外，在構(gòu)造上也可采取一些措施加強(qiáng)連接件的剛度，如設(shè)置加勁肋(圖3.61)，可以減小甚至消除撬力的影響。第52頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天3．7普通螺栓連接的工作性能和計(jì)算

3.7.2普通螺栓的抗拉連接

3.7.2.2普通螺栓群軸心受拉

圖3.62所示螺栓群在軸心力作用下的抗拉連接，通常假定每個(gè)螺栓平均受力，則連接所需螺栓數(shù)為

(3.45)式中——一個(gè)螺栓的抗拉承載力設(shè)計(jì)值，按式(3.43)計(jì)算。第53頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天

3.7.2.3普通螺栓群彎矩受拉

柱側(cè)牛腿連接：剪力V通過承托板傳遞；彎矩M由螺栓群和連接件間的受壓區(qū)傳遞第54頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.7.2.3普通螺栓群彎矩受拉

在彎矩作用下，離中和軸越遠(yuǎn)的螺栓所受拉力越大，而壓應(yīng)力則由彎矩指向一側(cè)的部分端板承受，設(shè)中和軸至端板受壓邊緣的距離為c.這種連接的受力有如下特點(diǎn):受拉螺栓截面只是孤立的幾個(gè)螺栓點(diǎn)，而端板受壓區(qū)則是寬度較大的實(shí)體矩形截面（類似鋼筋混凝土梁）第55頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.7.2普通螺栓的抗拉連接

3.7.2.3普通螺栓群彎矩受拉

計(jì)算圖c中截面的形心位置，所求得的端板受壓區(qū)高度c總是很小，中和軸通常在彎矩指向一側(cè)最外排螺栓附近的某個(gè)位置。因此，實(shí)際計(jì)算時(shí)可近似地取中和軸位于最下排螺栓o處，即認(rèn)為連接變形為繞o處水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)，螺栓拉力與o點(diǎn)算起的縱坐標(biāo)y成正比。對(duì)o處水平軸列彎矩平衡方程時(shí)，偏安全地忽略力臂很小的端板受壓區(qū)部分的力矩而只考慮受拉螺栓部分，則得(各y均自點(diǎn)o算起)：第56頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天第57頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.7.2普通螺栓的抗拉連接

3.7.2.4普通螺栓群偏心受拉

螺拴群偏心受拉相當(dāng)于連接承受軸心拉力N和彎矩M=N·e的聯(lián)合作用。按彈性設(shè)計(jì)法，根據(jù)偏心距的大小可能出現(xiàn)小偏心受拉和大偏心受拉兩種情況。第58頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.7.2.4普通螺栓群偏心受拉

(1)小偏心受拉

對(duì)于小偏心情況[圖3.65(b)]，所有螺栓均承受拉力作用，端板與柱翼緣有分離趨勢(shì)，故在計(jì)算時(shí)軸心拉力N由各螺栓均勻承受；而彎矩M則引起以螺栓群形心處水平軸為中和軸的三角形應(yīng)力分布，使上部螺栓受拉，下部螺栓受壓；疊加后則全部螺栓均為受拉。這樣可得最大和最小受力螺栓的拉力和滿足設(shè)計(jì)要求的公式如下第59頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.7.2普通螺栓的抗拉連接

3.7.2.4普通螺栓群偏心受拉

(1)小偏心受拉

1第60頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天(2)大偏心受拉

當(dāng)偏心距e較大肘，即時(shí)，則端板底部將出現(xiàn)受壓區(qū)[圖3.65(c)]。1第61頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天1第62頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天3．7普通螺栓連接的工作性能和計(jì)算

3．7．3普通螺栓受剪力和拉力的聯(lián)合作用

圖3.67所示連接，螺栓群承受剪力V和偏心拉力N(即軸心拉力N和彎矩M=N?e)的聯(lián)合作用。

承受剪力和拉力聯(lián)合作用的普通螺栓應(yīng)考慮兩種可能的破壞形式：一是螺桿受剪兼拉破壞；二是孔壁承壓破壞。第63頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天3．7普通螺栓連接的工作性能和計(jì)算（90-106：2hrs）

3．7．3普通螺栓受剪力和拉力的聯(lián)合作用

對(duì)試驗(yàn)結(jié)果回歸得出其強(qiáng)度條件為（相關(guān)曲線）

≤1(3.50b)式中——一個(gè)螺栓承受的剪力設(shè)計(jì)值。一般假定剪力V由每個(gè)螺栓平均承擔(dān)，即=V/n。n為螺栓個(gè)數(shù)。由偏心拉力引起的螺栓最大拉力Nt仍按上述方法計(jì)算；、——一個(gè)螺栓的抗剪和抗拉承載力設(shè)計(jì)值。同時(shí)要求孔壁承壓滿足要求，其計(jì)算式為：

(3.51)式中——一個(gè)螺栓孔壁承壓承載力設(shè)計(jì)值。第64頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天3．8

高強(qiáng)度螺栓連接的工作性能和計(jì)算

3．8．1高強(qiáng)度螺栓連接的工作性能

3．8．1．1高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力

影響高強(qiáng)螺栓承載離的因素：螺栓的預(yù)拉力P(即板件間的法向壓緊力)、摩擦面間的抗滑移系數(shù)和鋼材種類等（前已述及，高強(qiáng)度螺栓連接按其受力特征分為摩擦型連接和承壓型連接兩種類型。摩擦型連接是依靠被連接件之間的摩擦阻力傳遞內(nèi)力，并以荷載設(shè)計(jì)值引起的剪力不超過摩擦阻力這一條件作為設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。）第65頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天3．8

高強(qiáng)度螺栓連接的工作性能和計(jì)算

3．8．1高強(qiáng)度螺栓連接的工作性能

3．8．1．1高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力

(1)預(yù)拉力的控制方法高強(qiáng)度螺栓分為大六角頭型[圖3.69(a)]和扭剪型[圖3.69(b)]兩種，雖然這兩種高強(qiáng)度螺栓預(yù)拉力的具體控制方法各不相同，但對(duì)螺栓施加預(yù)拉力總的思路都是一樣的。它們都是通過擰緊螺帽，使螺接板件間則產(chǎn)生壓緊力。第66頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天3．8

高強(qiáng)度螺栓連接的工作性能和計(jì)算

3．8．1高強(qiáng)度螺栓連接的工作性能

3．8．1．1高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力

1）對(duì)大六角頭螺栓的預(yù)拉力控制方法有：①力矩法一般采用指針式扭力(測(cè)力)扳手或預(yù)置式扭力(定力)扳手。目前用得多的是電動(dòng)扭矩扳手。擰緊力矩可由試驗(yàn)確定，使施工時(shí)控制的預(yù)拉力為設(shè)計(jì)預(yù)拉力的1.1倍。為了克服板件和墊圈等的變形，基本消除板件之間的間隙，使擰緊力矩系數(shù)有較好的線性度，從而提高施工控制預(yù)拉力值的準(zhǔn)確度，在安裝大六角頭高強(qiáng)度螺栓時(shí)，應(yīng)先按擰緊力矩的50%進(jìn)行初擰，然后按100%擰緊力矩進(jìn)行終擰。對(duì)于大型節(jié)點(diǎn)在初擰之后，還應(yīng)按初擰力矩進(jìn)行復(fù)擰，然后再行終擰。第67頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天3．8

高強(qiáng)度螺栓連接的工作性能和計(jì)算

3．8．1高強(qiáng)度螺栓連接的工作性能

3．8．1．1高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力

②轉(zhuǎn)角法先用普通扳手進(jìn)行初擰，使被連接板件相互緊密貼合，再以初擰位置為起點(diǎn)，按終擰角度，用長(zhǎng)扳手或風(fēng)動(dòng)扳手旋轉(zhuǎn)螺母，擰至該角度時(shí)，螺栓的拉力即達(dá)到施工控制預(yù)拉力。2）對(duì)扭剪型高強(qiáng)度螺栓：扭剪型高強(qiáng)度螺栓與普通大六角型高強(qiáng)度螺栓不同如圖3.69(b)所示，螺栓頭為盤頭，螺紋段端部有一個(gè)承受擰緊反力矩的十二角體和一個(gè)能在規(guī)定力矩下剪斷的斷頸槽。第68頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天

3．8．1．1高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力

安裝過程安裝時(shí)用特制的電動(dòng)扳手，有兩個(gè)套頭，一個(gè)套在螺母六角體上；另一個(gè)套在螺栓的十二角體上。擰緊時(shí)，對(duì)螺母施加順時(shí)針力矩M1，對(duì)螺栓十二角體施加大小相等的逆時(shí)針力矩M1′，使螺栓斷頸部分承受扭剪，其初擰力矩為擰緊力矩的50%，復(fù)擰力矩等于初擰力矩，終擰至斷頸剪斷為止，安裝結(jié)束，相應(yīng)的安裝力矩即為擰緊力矩。安裝后一般不拆卸。

第69頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天3．8．1．1高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力

1第70頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天3．8．1．1高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力

②為了彌補(bǔ)施工時(shí)高強(qiáng)度螺栓預(yù)拉力的松弛損失，在確定施工控制預(yù)拉力時(shí)，考慮了為預(yù)拉力設(shè)計(jì)值的1/0.9的超張拉，故式(3.52)右端分子應(yīng)考慮超張拉系數(shù)0.9。③考慮螺栓材質(zhì)的不定性系數(shù)0.9；再考慮用fu而不是用fy作為標(biāo)準(zhǔn)增加的系數(shù)0.9。各種規(guī)格高強(qiáng)度螺栓預(yù)拉力的取值見表3.8。第71頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天

3．8．1．2高強(qiáng)度螺栓摩擦面抗滑移系數(shù)

高強(qiáng)度螺栓摩擦面抗滑移系數(shù)的大小與連接處構(gòu)件接觸面的處理方法和構(gòu)件的鋼號(hào)有關(guān)。試驗(yàn)表明，此系數(shù)值有隨被連接構(gòu)件接觸面間的壓緊力減小而降低的現(xiàn)象，故與物理學(xué)中的摩擦系數(shù)有區(qū)別。我國(guó)現(xiàn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范推薦采用的接觸面處理方法有：噴砂、噴砂后涂無機(jī)富鋅漆、噴砂后生赤銹和鋼絲刷消除浮銹或?qū)Ω蓛糗堉票砻娌蛔魈幚淼?，各種處理方法相應(yīng)的值詳見表3.9。第72頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天

3．8．1．2高強(qiáng)度螺栓摩擦面抗滑移系數(shù)

鋼材表面經(jīng)噴砂除銹后，表面看來光滑平整，實(shí)際上金屬表面尚存在著微觀的凹凸不平，高強(qiáng)度螺栓連接在很高的壓緊力作用下，被連接構(gòu)件表面相互嚙合，鋼材強(qiáng)度和硬度愈高，要使這種嚙合的面產(chǎn)生滑移的力就愈大，因此，μ與鋼種有關(guān)。試驗(yàn)證明，摩擦面涂紅丹后μ＜0.15，即使經(jīng)處理后仍很低，故嚴(yán)禁在摩擦面上涂刷紅丹。另外，連接在潮濕或淋雨條件下拼裝，也會(huì)降低μ

值，故應(yīng)采取有效措施保證連接處表面的干燥。第73頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天

3．8．1．3高強(qiáng)度螺栓抗剪連接的工作性能

（1）高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接高強(qiáng)度螺栓在擰緊時(shí)，螺桿中產(chǎn)生了很大的預(yù)拉力，而被連接板件間則產(chǎn)生很大的預(yù)壓力。連接受力后，由于接觸面上產(chǎn)生的摩擦力，能在相當(dāng)?shù)暮奢d情況下阻止板件間的相對(duì)滑移，因而彈性工作階段較長(zhǎng)。如圖3.52(b)所示，當(dāng)外力超過了板間摩擦力后，板件間即產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)。高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接是以板件間出現(xiàn)滑動(dòng)為抗剪承載力極限狀態(tài)，故它的最大承載力不能取圖3.52(b)的最高點(diǎn)，而應(yīng)取板件產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)的起始點(diǎn)“1”點(diǎn)。第74頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天3．8．1．3高強(qiáng)度螺栓抗剪連接的工作性能

（1）高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接1第75頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天3．8．1．3高強(qiáng)度螺栓抗剪連接的工作性能

（2）承壓型連接連接達(dá)到極限承載力時(shí)，即“4”點(diǎn)，由于螺桿伸長(zhǎng)，預(yù)拉力幾乎全部消失，故高強(qiáng)度螺栓承壓型連接的計(jì)算方法與普通螺栓連接相同，仍可用式(3.32)和式(3.33)計(jì)算單個(gè)螺栓的抗剪承載力設(shè)計(jì)值，只是應(yīng)采用承壓型連接高強(qiáng)度螺栓的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。當(dāng)剪切面在螺紋處時(shí)，承壓型連接高強(qiáng)度螺栓的抗承載力應(yīng)按螺紋處的有效截面計(jì)算。第76頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天3．8．1．3高強(qiáng)度螺栓抗剪連接的工作性能

（2）承壓型連接受剪時(shí)，從受力直至破壞的荷載-位移曲線如圖3.52(b)所示，由于它允許接觸面滑動(dòng)并以連接達(dá)到破壞的極限狀態(tài)作為設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，接觸面的摩擦力只起著延緩滑動(dòng)的作用，因此承壓型連接的最大抗剪承載力應(yīng)取圖3.52(b)曲線最高點(diǎn)，即“4”點(diǎn)。第77頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天3．8．1．4高強(qiáng)度螺栓抗拉連接的工作性能

高強(qiáng)度螺栓在承受外拉力前，螺桿中已有很高的預(yù)拉力P，板層之間則有壓力C，而P與C維持平衡[圖3.71(a)]。當(dāng)對(duì)螺栓施加外拉力Nt，則栓桿在板層之間的壓力未完全消失前被拉長(zhǎng)，此時(shí)螺桿中拉力增量為ΔP，同時(shí)把壓緊的板件拉松，使壓力C減少ΔC[圖3.71(b)]。計(jì)算表明，當(dāng)加于螺桿上的外拉力Nt為預(yù)拉力P的80%時(shí)，螺桿內(nèi)的拉力增加很少，因此可認(rèn)為此時(shí)螺桿的預(yù)拉力基本不變。第78頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天3．8．1．4高強(qiáng)度螺栓抗拉連接的工作性能

同時(shí)實(shí)驗(yàn)得知，當(dāng)外加拉力大于螺桿的預(yù)拉力時(shí)，卸荷后螺桿中的預(yù)拉力會(huì)變小，即發(fā)生松弛現(xiàn)象。但當(dāng)外加拉力小于螺桿預(yù)拉力的80%時(shí)，即無松弛現(xiàn)象發(fā)生。也就是說，被連接板件接觸面間仍能保持一定的壓緊力，可以假定整個(gè)板面始終處于緊密接觸狀態(tài)。因此為使板件間保留一定的壓緊力，現(xiàn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，在桿軸方向受拉力的摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接中，單個(gè)高強(qiáng)度螺栓抗拉承載力的設(shè)計(jì)值為相同狀態(tài)的承壓型按普通螺栓那樣計(jì)算(但強(qiáng)度取值不同:第79頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天3．8

高強(qiáng)度螺栓連接的工作性能和計(jì)算

3．8．1高強(qiáng)度螺栓連接的工作性能

3．8．1．4高強(qiáng)度螺栓抗拉連接的工作性能（可不講）

應(yīng)當(dāng)注意，式(3.55)的取值沒有考慮杠桿作用而引起的撬力影響。實(shí)際上這種杠桿作用存在于所有螺栓的抗拉連接中。研究表明，當(dāng)外拉力Nt≤0.5P時(shí)，不出現(xiàn)撬力，如圖3.72所示，撬力Q大約在Nt達(dá)到0.5P時(shí)開始出現(xiàn)，起初增加緩慢，以后逐漸加快，到臨近破壞時(shí)因螺栓開始屈服而又有所下降。由于撬力Q的存在，外拉力的極限值Nu下降到N’u。因此，如果在設(shè)計(jì)中不計(jì)算撬力Q，應(yīng)使N≤0.5P；或者增大T形連接件翼緣板的剛度。分析表明，當(dāng)翼緣板的厚度t1不小于2倍螺栓直徑時(shí)，螺栓中可完全不產(chǎn)生撬力。實(shí)際上很難滿足這一條件，可采用圖3.61所示的加勁肋代替。在直接承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)中，由于高強(qiáng)度螺栓連接拉時(shí)的疲勞強(qiáng)度較低，每個(gè)高強(qiáng)度螺栓的外拉力不宜超過0.6P。當(dāng)需考慮撬力影響時(shí)，外拉力還得降低。第80頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天

3．8．1．5高強(qiáng)度螺栓同時(shí)承受剪力和外拉力連

接的工作性能

(1)高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接如前所述，當(dāng)螺栓所受外拉力Nt≤P時(shí)，雖然螺桿中的預(yù)拉力P基本不變，但板層間壓力將減小到P-Nt。試驗(yàn)研究表明，這時(shí)接觸面的抗滑移系數(shù)μ也有所降低，而且μ值隨Nt的增大而減小。現(xiàn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范將Nt乘以1.125的系數(shù)來考慮μ值降低的不利影響，故一個(gè)摩擦型連接高強(qiáng)度螺栓有拉力作用時(shí)的抗剪承載力設(shè)計(jì)值為

式中的1.111為抗力分項(xiàng)系數(shù)。第81頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天3．8．1．5高強(qiáng)度螺栓同時(shí)承受剪力

和外拉力連接的工作性能

對(duì)同時(shí)承受剪力和拉力作用的單個(gè)摩擦型連接高強(qiáng)度螺栓的承載力按下式計(jì)算：

Nv／Nvb+Nt／Ntb≤1第82頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天

3．8．1．5高強(qiáng)度螺栓同時(shí)承受剪力和外拉

力連接的工作性能

(2)高強(qiáng)度螺栓承壓型連接同時(shí)承受剪力和桿軸方向拉力的承壓型連接高強(qiáng)度螺栓的計(jì)算方法與普通螺栓相同,則≤1式中——只承受剪力時(shí)孔壁承壓承載力設(shè)計(jì)值；

——承壓型高強(qiáng)度螺栓在無外拉力狀態(tài)的值，按附表13取值（有拉力時(shí)要降低，所以要除1.2)。第83頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天3．8

高強(qiáng)度螺栓連接的工作性能和計(jì)算

3．8．1高強(qiáng)度螺栓連接的工作性能

3．8．1．5高強(qiáng)度螺栓同時(shí)承受剪力和外拉力連接的工作性能

說明：由于在剪應(yīng)力單獨(dú)作用下，高強(qiáng)度螺栓對(duì)板層間產(chǎn)生強(qiáng)大壓緊力。當(dāng)板層間的摩擦力被克服，螺桿與孔壁接觸時(shí)，板件孔前區(qū)形成三向應(yīng)力場(chǎng)，因而承壓型連接高強(qiáng)度螺栓的承壓強(qiáng)度比普通螺栓高得多，兩者相差約50%。當(dāng)承壓型連接高強(qiáng)度螺栓受有桿軸拉力時(shí)，板層間的壓緊力隨外拉力的增加而減小，因而其承壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值也隨之降低。為了計(jì)算方便，我國(guó)現(xiàn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，只要有外拉力存在，就將承壓強(qiáng)度除以1.2予以降低，而未考慮承壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值變化幅度隨外拉力大小而變化這一因素。因?yàn)樗懈邚?qiáng)度螺栓的外拉力均不得大于0.8P。此時(shí)，可認(rèn)為整個(gè)板層間始終處于緊密接觸狀態(tài)，采用統(tǒng)一除以1.2的做法來降低承壓強(qiáng)度，一般能保證安全。因此，對(duì)于兼受剪力和桿軸方向拉力的承壓型連接高強(qiáng)度螺栓，除按式(3.57)計(jì)算螺栓的強(qiáng)度外，尚應(yīng)按式(3.58）計(jì)算孔壁承壓。第84頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天

螺栓連接中單個(gè)螺栓在各種受力狀態(tài)下的承載力計(jì)算小結(jié)1第85頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天螺栓連接中單個(gè)螺栓在各種受力狀態(tài)下的承載力計(jì)算小結(jié)1第86頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天螺栓連接中單個(gè)螺栓在各種受力狀態(tài)下的承載力計(jì)算小結(jié)1Nv／Nvb+Nt／Ntb≤1第87頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天

3.8.2高強(qiáng)度螺栓群的抗剪計(jì)算

1第88頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.8.2高強(qiáng)度螺栓群抗剪計(jì)算

(2)高強(qiáng)度螺栓群在扭矩或扭矩、剪力共同作用下的計(jì)算：計(jì)算方法與普通螺栓群相同，但應(yīng)采用高強(qiáng)度螺栓承載力設(shè)計(jì)值進(jìn)行計(jì)算。第89頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.8.3高強(qiáng)度螺栓群的抗拉計(jì)算1第90頁(yè),共104頁(yè)，2024年2月25日，星