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,共104頁，星期六，2024年，5月1第3頁,共104頁，星期六，2024年，5月1第4頁,共104頁，星期六，2024年，5月1第5頁,共104頁，星期六，2024年，5月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螺栓）（用于高強度螺栓）第6頁,共104頁，星期六，2024年，5月第7頁,共104頁，星期六，2024年，5月第8頁,共104頁，星期六，2024年，5月第9頁,共104頁，星期六，2024年，5月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級與B級（精制螺栓）為8.8級，其抗拉強度不小于800N/mm2，屈強比為0.8。螺栓孔要求：尺寸準確，螺桿直徑與螺栓孔徑相同（Ⅰ類孔，用鉆模鉆成）

，對成孔質(zhì)量要求高，制作和安裝復雜，價格高，很少在鋼結(jié)構(gòu)中采用。C級（粗制螺栓）：4.6級或4.8級。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，將會產(chǎn)生較大的剪切滑移，連接的變形大；但傳遞拉力時，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的臨時固定。第10頁,共104頁，星期六，2024年，5月3．1鋼結(jié)構(gòu)的連接方法

3．1．3螺栓連接

3．1．3．2高強度螺栓分類

高強度螺栓：用45號鋼、40B鋼和20MnTiB鋼加工而成，經(jīng)熱處理后，螺栓抗拉強度應分別不低于800N/mm2和1000N/mm2，即前者的性能等級為8.8級，后者的性能等級為10.9級，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)計準則；孔徑比螺栓公稱直徑d大1.5~2.0mm，剪切變形小，可用于承受動力荷載的結(jié)構(gòu)。承壓型連接：允許接觸面滑移，以連接達到材料破壞的極限承載力作為設(shè)準則?？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，故不得用于承受動力荷載的結(jié)構(gòu)中。

第11頁,共104頁，星期六，2024年，5月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)件上的排列應簡單、統(tǒng)一、整齊而緊湊，通常分為并列和錯列兩種形式(圖3.50)。第12頁,共104頁，星期六，2024年，5月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,共104頁，星期六，2024年，5月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)件上的排列應考慮以下要求：(1)受力要求規(guī)范規(guī)定端距不應小于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,共104頁，星期六，2024年，5月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滿足表3.6、表3.7、表3.8的要求。第15頁,共104頁，星期六，2024年，5月1第16頁,共104頁，星期六，2024年，5月第17頁,共104頁，星期六，2024年，5月第18頁,共104頁，星期六，2024年，5月3．6．2螺栓連接的使用基本要求

(1)

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

彈簧墊圈、將螺帽和螺桿焊死等方法防止螺栓松動。(3)當型鋼構(gòu)件的拼接采用高強度螺栓連接時，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，而應采用鋼板。(4)在高強度螺栓連接范圍內(nèi)，應選擇恰當?shù)臉?gòu)件接觸面的處理方法

第19頁,共104頁，星期六，2024年，5月3．6．2螺栓連接的構(gòu)造要求

(5)

C級螺栓，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：制動梁或吊車梁上翼緣與柱的連接，由于傳遞制動梁的水平支承反力，同時受到反復動力荷載作用，不得采用C級螺栓。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，承受著反復的水平制動力和卡軌力，應優(yōu)先采用高強度螺栓。第20頁,共104頁，星期六，2024年，5月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,共104頁，星期六，2024年，5月3．7普通螺栓連接的工作性能和計算

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算方法。第22頁,共104頁，星期六，2024年，5月3．7普通螺栓連接的工作性能和計算

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，則可得出試件上a、b兩點之間的相對位移與作用力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)歷了以下四個階段。第23頁,共104頁，星期六，2024年，5月3．7普通螺栓連接的工作性能和計算

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。第24頁,共104頁，星期六，2024年，5月3．7普通螺栓連接的工作性能和計算

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

當荷載增大，連接中的剪力達到構(gòu)件間摩擦力的最大值，板件間突然產(chǎn)生相對滑移，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,共104頁，星期六，2024年，5月3．7普通螺栓連接的工作性能和計算

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)，達到“3”點時，表明螺栓或連接板達到彈性極限，此階段結(jié)束。第26頁,共104頁，星期六，2024年，5月3．7普通螺栓連接的工作性能和計算

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“4”所對應的荷載即為普通螺栓連接的極限荷載。第27頁,共104頁，星期六，2024年，5月3．7普通螺栓連接的工作性能和計算

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到極限承載力時，可能的破壞形式有：①當栓桿直徑較小，板件較厚時，栓桿可能先被剪斷；第28頁,共104頁，星期六，2024年，5月3．7普通螺栓連接的工作性能和計算

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當栓桿直徑較大，板件較薄時，板件可能先被擠壞，由于栓桿和板件的擠壓是相對的，故也可把這種破壞叫做螺栓承壓破壞；第29頁,共104頁，星期六，2024年，5月3．7普通螺栓連接的工作性能和計算

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,共104頁，星期六，2024年，5月3．7普通螺栓連接的工作性能和計算

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螺栓過長時，栓桿彎曲變形過大。第31頁,共104頁，星期六，2024年，5月3．7普通螺栓連接的工作性能和計算

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)件的強度計算；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度在（4~6）d內(nèi)來保證。因此，抗剪螺栓連接的計算只考慮第①、②種破壞形式。第32頁,共104頁，星期六，2024年，5月3．7普通螺栓連接的工作性能和計算

3．7．1普通螺栓的抗剪連接

第33頁,共104頁，星期六，2024年，5月3．7普通螺栓連接的工作性能和計算

3．7．1普通螺栓的抗剪連接

第34頁,共104頁，星期六，2024年，5月3．7普通螺栓連接的工作性能和計算

3．7．1普通螺栓的抗剪連接

單個螺栓受剪時的承載力：

Nbmin=min(Nvb,Ncb)第35頁,共104頁，星期六，2024年，5月下講內(nèi)容：”受剪普通螺栓”群計算第36頁,共104頁，星期六，2024年，5月

(1)普通螺栓群軸心受剪

第37頁,共104頁，星期六，2024年，5月第38頁,共104頁，星期六，2024年，5月3．7普通螺栓連接的工作性能和計算

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算第39頁,共104頁，星期六，2024年，5月3．7普通螺栓連接的工作性能和計算

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算第40頁,共104頁，星期六，2024年，5月3．7普通螺栓連接的工作性能和計算

(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算第41頁,共104頁，星期六，2024年，5月3.7.1.3普通螺栓群抗剪連接計算

第42頁,共104頁，星期六，2024年，5月第43頁,共104頁，星期六，2024年，5月第44頁,共104頁，星期六，2024年，5月第45頁,共104頁，星期六，2024年，5月第46頁,共104頁，星期六，2024年，5月3．7普通螺栓連接的工作性能和計算

3.7.2普通螺栓的抗拉連接第47頁,共104頁，星期六，2024年，5月第48頁,共104頁，星期六，2024年，5月第49頁,共104頁，星期六，2024年，5月(2)螺栓垂直連接件的剛度對螺栓抗拉承載力的影響

螺栓受拉時，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有變形，因而形成杠桿作用，螺栓有被撬開的趨勢，使螺桿中的拉力增加并產(chǎn)生彎曲現(xiàn)象。第50頁,共104頁，星期六，2024年，5月(2)螺栓垂直連接件的剛度對螺栓抗拉承載力的影響

考慮杠桿作用時，螺桿的軸心力為

式中Q——由于杠桿作用對螺栓產(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；同時撬力也與螺栓直徑和螺栓所在位置等因素有關(guān)。第51頁,共104頁，星期六，2024年，5月3．7普通螺栓連接的工作性能和計算

3.7.2普通螺栓的抗拉連接

3.7.2.1單個普通螺栓的抗拉承載力

由于確定撬力比較復雜，我國現(xiàn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范為了簡化，規(guī)定普通螺栓抗拉強度設(shè)計值取為螺栓鋼材抗拉強度設(shè)計值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,共104頁，星期六，2024年，5月3．7普通螺栓連接的工作性能和計算

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，通常假定每個螺栓平均受力，則連接所需螺栓數(shù)為

(3.45)式中——一個螺栓的抗拉承載力設(shè)計值，按式(3.43)計算。第53頁,共104頁，星期六，2024年，5月

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,共104頁，星期六，2024年，5月3.7.2.3普通螺栓群彎矩受拉

在彎矩作用下，離中和軸越遠的螺栓所受拉力越大，而壓應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:受拉螺栓截面只是孤立的幾個螺栓點，而端板受壓區(qū)則是寬度較大的實體矩形截面（類似鋼筋混凝土梁）第55頁,共104頁，星期六，2024年，5月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位置。因此，實際計算時可近似地取中和軸位于最下排螺栓o處，即認為連接變形為繞o處水平軸轉(zhuǎn)動，螺栓拉力與o點算起的縱坐標y成正比。對o處水平軸列彎矩平衡方程時，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o算起)：第56頁,共104頁，星期六，2024年，5月第57頁,共104頁，星期六，2024年，5月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,共104頁，星期六，2024年，5月3.7.2.4普通螺栓群偏心受拉

(1)小偏心受拉

對于小偏心情況[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，故在計算時軸心拉力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)計要求的公式如下第59頁,共104頁，星期六，2024年，5月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,共104頁，星期六，2024年，5月(2)大偏心受拉

當偏心距e較大肘，即時，則端板底部將出現(xiàn)受壓區(qū)[圖3.65(c)]。1第61頁,共104頁，星期六，2024年，5月1第62頁,共104頁，星期六，2024年，5月3．7普通螺栓連接的工作性能和計算

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,共104頁，星期六，2024年，5月3．7普通螺栓連接的工作性能和計算（90-106：2hrs）

3．7．3普通螺栓受剪力和拉力的聯(lián)合作用

對試驗結(jié)果回歸得出其強度條件為（相關(guān)曲線）

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

(3.51)式中——一個螺栓孔壁承壓承載力設(shè)計值。第64頁,共104頁，星期六，2024年，5月3．8

高強度螺栓連接的工作性能和計算

3．8．1高強度螺栓連接的工作性能

3．8．1．1高強度螺栓的預拉力

影響高強螺栓承載離的因素：螺栓的預拉力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)計值引起的剪力不超過摩擦阻力這一條件作為設(shè)計準則。）第65頁,共104頁，星期六，2024年，5月3．8

高強度螺栓連接的工作性能和計算

3．8．1高強度螺栓連接的工作性能

3．8．1．1高強度螺栓的預拉力

(1)預拉力的控制方法高強度螺栓分為大六角頭型[圖3.69(a)]和扭剪型[圖3.69(b)]兩種，雖然這兩種高強度螺栓預拉力的具體控制方法各不相同，但對螺栓施加預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,共104頁，星期六，2024年，5月3．8

高強度螺栓連接的工作性能和計算

3．8．1高強度螺栓連接的工作性能

3．8．1．1高強度螺栓的預拉力

1）對大六角頭螺栓的預拉力控制方法有：①力矩法一般采用指針式扭力(測力)扳手或預置式扭力(定力)扳手。目前用得多的是電動扭矩扳手。擰緊力矩可由試驗確定，使施工時控制的預拉力為設(shè)計預拉力的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拉力值的準確度，在安裝大六角頭高強度螺栓時，應先按擰緊力矩的50%進行初擰，然后按100%擰緊力矩進行終擰。對于大型節(jié)點在初擰之后，還應按初擰力矩進行復擰，然后再行終擰。第67頁,共104頁，星期六，2024年，5月3．8

高強度螺栓連接的工作性能和計算

3．8．1高強度螺栓連接的工作性能

3．8．1．1高強度螺栓的預拉力

②轉(zhuǎn)角法先用普通扳手進行初擰，使被連接板件相互緊密貼合，再以初擰位置為起點，按終擰角度，用長扳手或風動扳手旋轉(zhuǎn)螺母，擰至該角度時，螺栓的拉力即達到施工控制預拉力。2）對扭剪型高強度螺栓：扭剪型高強度螺栓與普通大六角型高強度螺栓不同如圖3.69(b)所示，螺栓頭為盤頭，螺紋段端部有一個承受擰緊反力矩的十二角體和一個能在規(guī)定力矩下剪斷的斷頸槽。第68頁,共104頁，星期六，2024年，5月

3．8．1．1高強度螺栓的預拉力

安裝過程安裝時用特制的電動扳手，有兩個套頭，一個套在螺母六角體上；另一個套在螺栓的十二角體上。擰緊時，對螺母施加順時針力矩M1，對螺栓十二角體施加大小相等的逆時針力矩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，相應的安裝力矩即為擰緊力矩。安裝后一般不拆卸。

第69頁,共104頁，星期六，2024年，5月3．8．1．1高強度螺栓的預拉力

1第70頁,共104頁，星期六，2024年，5月3．8．1．1高強度螺栓的預拉力

②為了彌補施工時高強度螺栓預拉力的松弛損失，在確定施工控制預拉力時，考慮了為預拉力設(shè)計值的1/0.9的超張拉，故式(3.52)右端分子應考慮超張拉系數(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作為標準增加的系數(shù)0.9。各種規(guī)格高強度螺栓預拉力的取值見表3.8。第71頁,共104頁，星期六，2024年，5月

3．8．1．2高強度螺栓摩擦面抗滑移系數(shù)

高強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)件的鋼號有關(guān)。試驗表明，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，故與物理學中的摩擦系數(shù)有區(qū)別。我國現(xiàn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范推薦采用的接觸面處理方法有：噴砂、噴砂后涂無機富鋅漆、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?，各種處理方法相應的值詳見表3.9。第72頁,共104頁，星期六，2024年，5月

3．8．1．2高強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，實際上金屬表面尚存在著微觀的凹凸不平，高強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)。試驗證明，摩擦面涂紅丹后μ＜0.15，即使經(jīng)處理后仍很低，故嚴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，也會降低μ

值，故應采取有效措施保證連接處表面的干燥。第73頁,共104頁，星期六，2024年，5月

3．8．1．3高強度螺栓抗剪連接的工作性能

（1）高強度螺栓摩擦型連接高強度螺栓在擰緊時，螺桿中產(chǎn)生了很大的預拉力，而被連接板件間則產(chǎn)生很大的預壓力。連接受力后，由于接觸面上產(chǎn)生的摩擦力，能在相當?shù)暮奢d情況下阻止板件間的相對滑移，因而彈性工作階段較長。如圖3.52(b)所示，當外力超過了板間摩擦力后，板件間即產(chǎn)生相對滑動。高強度螺栓摩擦型連接是以板件間出現(xiàn)滑動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，而應取板件產(chǎn)生相對滑動的起始點“1”點。第74頁,共104頁，星期六，2024年，5月3．8．1．3高強度螺栓抗剪連接的工作性能

（1）高強度螺栓摩擦型連接1第75頁,共104頁，星期六，2024年，5月3．8．1．3高強度螺栓抗剪連接的工作性能

（2）承壓型連接連接達到極限承載力時，即“4”點，由于螺桿伸長，預拉力幾乎全部消失，故高強度螺栓承壓型連接的計算方法與普通螺栓連接相同，仍可用式(3.32)和式(3.33)計算單個螺栓的抗剪承載力設(shè)計值，只是應采用承壓型連接高強度螺栓的強度設(shè)計值。當剪切面在螺紋處時，承壓型連接高強度螺栓的抗承載力應按螺紋處的有效截面計算。第76頁,共104頁，星期六，2024年，5月3．8．1．3高強度螺栓抗剪連接的工作性能

（2）承壓型連接受剪時，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并以連接達到破壞的極限狀態(tài)作為設(shè)計準則，接觸面的摩擦力只起著延緩滑動的作用，因此承壓型連接的最大抗剪承載力應取圖3.52(b)曲線最高點，即“4”點。第77頁,共104頁，星期六，2024年，5月3．8．1．4高強度螺栓抗拉連接的工作性能

高強度螺栓在承受外拉力前，螺桿中已有很高的預拉力P，板層之間則有壓力C，而P與C維持平衡[圖3.71(a)]。當對螺栓施加外拉力Nt，則栓桿在板層之間的壓力未完全消失前被拉長，此時螺桿中拉力增量為ΔP，同時把壓緊的板件拉松，使壓力C減少ΔC[圖3.71(b)]。計算表明，當加于螺桿上的外拉力Nt為預拉力P的80%時，螺桿內(nèi)的拉力增加很少，因此可認為此時螺桿的預拉力基本不變。第78頁,共104頁，星期六，2024年，5月3．8．1．4高強度螺栓抗拉連接的工作性能

同時實驗得知，當外加拉力大于螺桿的預拉力時，卸荷后螺桿中的預拉力會變小，即發(fā)生松弛現(xiàn)象。但當外加拉力小于螺桿預拉力的80%時，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)計規(guī)范規(guī)定，在桿軸方向受拉力的摩擦型高強度螺栓連接中，單個高強度螺栓抗拉承載力的設(shè)計值為相同狀態(tài)的承壓型按普通螺栓那樣計算(但強度取值不同:第79頁,共104頁，星期六，2024年，5月3．8

高強度螺栓連接的工作性能和計算

3．8．1高強度螺栓連接的工作性能

3．8．1．4高強度螺栓抗拉連接的工作性能（可不講）

應當注意，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，當外拉力Nt≤0.5P時，不出現(xiàn)撬力，如圖3.72所示，撬力Q大約在Nt達到0.5P時開始出現(xiàn)，起初增加緩慢，以后逐漸加快，到臨近破壞時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)計中不計算撬力Q，應使N≤0.5P；或者增大T形連接件翼緣板的剛度。分析表明，當翼緣板的厚度t1不小于2倍螺栓直徑時，螺栓中可完全不產(chǎn)生撬力。實際上很難滿足這一條件，可采用圖3.61所示的加勁肋代替。在直接承受動力荷載的結(jié)構(gòu)中，由于高強度螺栓連接拉時的疲勞強度較低，每個高強度螺栓的外拉力不宜超過0.6P。當需考慮撬力影響時，外拉力還得降低。第80頁,共104頁，星期六，2024年，5月

3．8．1．5高強度螺栓同時承受剪力和外拉力連

接的工作性能

(1)高強度螺栓摩擦型連接如前所述，當螺栓所受外拉力Nt≤P時，雖然螺桿中的預拉力P基本不變，但板層間壓力將減小到P-Nt。試驗研究表明，這時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?，F(xiàn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范將Nt乘以1.125的系數(shù)來考慮μ值降低的不利影響，故一個摩擦型連接高強度螺栓有拉力作用時的抗剪承載力設(shè)計值為

式中的1.111為抗力分項系數(shù)。第81頁,共104頁，星期六，2024年，5月3．8．1．5高強度螺栓同時承受剪力

和外拉力連接的工作性能

對同時承受剪力和拉力作用的單個摩擦型連接高強度螺栓的承載力按下式計算：

Nv／Nvb+Nt／Ntb≤1第82頁,共104頁，星期六，2024年，5月

3．8．1．5高強度螺栓同時承受剪力和外拉

力連接的工作性能

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

——承壓型高強度螺栓在無外拉力狀態(tài)的值，按附表13取值（有拉力時要降低，所以要除1.2)。第83頁,共104頁，星期六，2024年，5月3．8

高強度螺栓連接的工作性能和計算

3．8．1高強度螺栓連接的工作性能

3．8．1．5高強度螺栓同時承受剪力和外拉力連接的工作性能

說明：由于在剪應力單獨作用下，高強度螺栓對板層間產(chǎn)生強大壓緊力。當板層間的摩擦力被克服，螺桿與孔壁接觸時，板件孔前區(qū)形成三向應力場，因而承壓型連接高強度螺栓的承壓強度比普通螺栓高得多，兩者相差約50%。當承壓型連接高強度螺栓受有桿軸拉力時，板層間的壓緊力隨外拉力的增加而減小，因而其承壓強度設(shè)計值也隨之降低。為了計算方便，我國現(xiàn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范規(guī)定，只要有外拉力存在，就將承壓強度除以1.2予以降低，而未考慮承壓強度設(shè)計值變化幅度隨外拉力大小而變化這一因素。因為所有高強度螺栓的外拉力均不得大于0.8P。此時，可認為整個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度，一般能保證安全。因此，對于兼受剪力和桿軸方向拉力的承壓型連接高強度螺栓，除按式(3.57)計算螺栓的強度外，尚應按式(3.58）計算孔壁承壓。第84頁,共104頁，星期六，2024年，5月

螺栓連接中單個螺栓在各種受力狀態(tài)下的承載力計算小結(jié)1第85頁,共104頁，星期六，2024年，5月螺栓連接中單個螺栓在各種受力狀態(tài)下的承載力計算小結(jié)1第86頁,共104頁，星期六，2024年，5月螺栓連接中單個螺栓在各種受力狀態(tài)下的承載力計算小結(jié)1Nv／Nvb+Nt／Ntb≤1第87頁,共104頁，星期六，2024年，5月

3.8.2高強度螺栓群的抗剪計算

1第88頁,共104頁，星期六，2024年，5月3.8.2高強度螺栓群抗剪計算

(2)高強度螺栓群在扭矩或扭矩、剪力共同作用下的計算：計算方法與普通螺栓群相同，但應采用高強度螺栓承載力設(shè)計值進行計算。第89頁,共104頁，星期六，2024年，5月3.8.3高強度螺栓群的抗拉計算1第90頁,共104頁