钢结构第三章.ppt

3.8 3.8 高强度螺栓连接的高强度螺栓连接的 工作性能和计算工作性能和计算了解高强螺栓连接构造了解高强螺栓连接构造了解了解高强螺栓高强螺栓连接受力特点连接受力特点掌握掌握高强螺栓高强螺栓连接计算连接计算教学目与要求教学目与要求高强度螺栓的工作性能和螺栓群的计算高强度螺栓的工作性能和螺栓群的计算重点重点 高强度高强度螺栓连接的构造和计算（螺栓连接的构造和计算（2 2）难点难点教学内容教学内容当连接板件过薄时，可当连接板件过薄时，可能因承压强度不足而破能因承压强度不足而破坏，需按下列公式计算坏，需按下列公式计算螺栓的承压承载力螺栓的承压承载力：3.7 3.7 螺栓连接的工作性能和计算螺栓连接的工作性能和计算螺杆螺杆受剪兼受拉破坏受剪兼受拉破坏v栓孔：钻成孔栓孔：钻成孔v按受力特征分类：摩擦型连接、承压型连接和承受拉力的按受力特征分类：摩擦型连接、承压型连接和承受拉力的连接连接v级别：级别：10.9级和级和8.8级级v影响承载力的因素：影响承载力的因素：栓杆预拉力、连接表面抗滑移系数和栓杆预拉力、连接表面抗滑移系数和钢材种类钢材种类3.8.13.8.1高强度螺栓连接的工作性能高强度螺栓连接的工作性能高强度螺栓连接和普通螺栓连接的高强度螺栓连接和普通螺栓连接的主要区别主要区别在于：高在于：高强度螺栓连接除了材料强度高之外，而且在拧紧螺帽时，强度螺栓连接除了材料强度高之外，而且在拧紧螺帽时，螺栓内施加了很大的预拉力，连接件间的挤压力就很大，螺栓内施加了很大的预拉力，连接件间的挤压力就很大，因而接触面的摩擦力就很大，这种预拉力和摩擦力对高因而接触面的摩擦力就很大，这种预拉力和摩擦力对高强度螺栓传递外力的机制产生了很大的影响。强度螺栓传递外力的机制产生了很大的影响。3.8 高强度螺栓连接的工作性能和计算3.8.1.1.高强度螺栓的预拉力高强度螺栓的预拉力v施加方法：扭矩法、转角法和扭剪法施加方法：扭矩法、转角法和扭剪法v预拉力设计值：预拉力设计值：v高强度螺栓预拉力设计值按材料强度和螺栓有效截面积确高强度螺栓预拉力设计值按材料强度和螺栓有效截面积确定定,上式中的几个系数分别考虑了几个影响因素上式中的几个系数分别考虑了几个影响因素 表表3-8 一一个高强度螺栓的预拉力设计值个高强度螺栓的预拉力设计值P（kN）取值时考虑：取值时考虑：3.83.8.1 1 高强度螺栓连接的工作性能高强度螺栓连接的工作性能3.8.1.2.高强度螺栓连接的摩擦面抗滑移系数v试验研究表明，高强度螺栓连接的摩擦面抗滑移系数的大小与构件的种类和连接处构件接触面的处理方法有关。高强度螺栓连接的摩擦面抗滑移系数的大小见表3-9 v对于承压型连接，只要求清除油污及浮锈v对于摩擦型连接，对摩擦面抗滑移系数有要求3.8.1.3 3.8.1.3 高强度螺栓的抗剪连接的工作性能高强度螺栓的抗剪连接的工作性能1.1.高强度螺栓摩擦型连接高强度螺栓摩擦型连接一个摩擦型高强度螺栓的抗剪承载力设计值为一个摩擦型高强度螺栓的抗剪承载力设计值为 v式中式中 0.9抗力分项系数的倒数，即取抗力分项系数的倒数，即取0.9=1/R=1/1.111；vnf传力摩擦面数目，单剪时，传力摩擦面数目，单剪时，nf=1；双剪时，；双剪时，nf=2；四剪时，；四剪时，nv=4；见图；见图2.2.高强度螺栓承压型连接高强度螺栓承压型连接一个抗剪螺栓的设计承载能力计算一个抗剪螺栓的设计承载能力计算抗剪承载力设计值抗剪承载力设计值承压承载力设计值承压承载力设计值一个抗剪螺栓的承载力设计值应取上面两式的较小值一个抗剪螺栓的承载力设计值应取上面两式的较小值u当剪切面在螺纹处时，承压型高强度螺栓的当剪切面在螺纹处时，承压型高强度螺栓的抗剪承载力应按螺纹处的有效截面面积计算抗剪承载力应按螺纹处的有效截面面积计算 3.8.1.4 高强度螺栓抗拉连接的工作性能高强度螺栓抗拉连接的工作性能一个摩擦型高强度螺栓的抗拉承载力设计值取为：一个摩擦型高强度螺栓的抗拉承载力设计值取为：(3-55)(3-55)3.8.1.53.8.1.5高强度螺栓同时受剪力和拉力的连接工高强度螺栓同时受剪力和拉力的连接工作性能作性能1 1高强度螺栓摩擦型连接高强度螺栓摩擦型连接在外剪力和外拉力作用下，对于高强度螺栓摩擦型在外剪力和外拉力作用下，对于高强度螺栓摩擦型连接来说，连接来说，外剪力由连接件摩擦面间的摩擦力来传递外剪力由连接件摩擦面间的摩擦力来传递，螺栓仅承受外拉力螺栓仅承受外拉力。由高强度螺栓的抗拉工作性能可。由高强度螺栓的抗拉工作性能可知，摩擦型连接高强度螺栓所承受的外拉力知，摩擦型连接高强度螺栓所承受的外拉力不能超过不能超过0.80.8P P。v一个受外拉力作用的摩擦型连接高强度螺栓的抗剪承载力一个受外拉力作用的摩擦型连接高强度螺栓的抗剪承载力设计值为：设计值为：式中式中 N Nt0.8t0.8P P 规范规范规定的其承载力的另一种计算公式：规定的其承载力的另一种计算公式：2.高强度螺栓连接的摩擦面抗滑移系数(表3.9)v对于承压型连接，只要求清除油污及浮锈v对于摩擦型连接，对摩擦面抗滑移系数有要求3.高强度螺栓的排列v要求同普通螺栓，同样要考虑连接长度对承载力的不利影响。1.高强度螺栓摩擦型连接3.8.23.8.2 高强度螺栓的抗剪承载力设计值高强度螺栓的抗剪承载力设计值2.高强度螺栓承压型连接高强度螺栓承压型连接破坏状态同普通螺栓，极限承载力由杆身抗剪和孔破坏状态同普通螺栓，极限承载力由杆身抗剪和孔壁承压决定，摩擦力只起延缓滑动作用，计算方法壁承压决定，摩擦力只起延缓滑动作用，计算方法和普通螺栓相同。和普通螺栓相同。0.9抗力分项系数的倒数，即抗力分项系数的倒数，即0.9=1/R=1/1.111；nf传力摩擦面数目，单剪时，传力摩擦面数目，单剪时，nf=1；双剪时，；双剪时，nf=2；四剪时，；四剪时，nv=4；见图；见图3-7；P一个高强度螺栓的预拉力设计值，见表一个高强度螺栓的预拉力设计值，见表3-8；摩擦面的抗滑移系数，见表摩擦面的抗滑移系数，见表3-9。1.轴心力作用时v螺栓数：3.8.33.8.3 高强度螺栓群的抗剪计算高强度螺栓群的抗剪计算对于承压型连接对于承压型连接Nbmin按式按式3-32和式和式3-33计算，取较小值，只计算，取较小值，只是其中的是其中的fvb、fcb要用高强度螺栓的强度设计值。当剪切面在要用高强度螺栓的强度设计值。当剪切面在螺纹处时式螺纹处时式3-32中的中的d改为改为de。2.2.扭矩作用时，及扭矩、剪力、轴心力共同作用时扭矩作用时，及扭矩、剪力、轴心力共同作用时v螺栓群受扭矩螺栓群受扭矩T T、剪力、剪力V V和轴心力和轴心力N N共同作用的高强度螺栓共同作用的高强度螺栓连接的抗剪计算与普通螺栓相同，只是用高强度螺栓的连接的抗剪计算与普通螺栓相同，只是用高强度螺栓的承载力设计值承载力设计值。1.高强度螺栓的抗拉连接性能v规范规定每个摩擦型高强度螺栓的抗拉设计承载力不得大于0.8P，螺栓杆内原预拉力基本不变。3.8.5 3.8.5 高强度螺栓的抗拉连接高强度螺栓的抗拉连接图图7-82 高强度螺栓受拉高强度螺栓受拉v撬力的影响：限制抗拉承载力在0.8P以内高强度螺栓拉力变化高强度螺栓拉力变化2.高强度螺栓抗拉连接计算v抗拉承载力：v轴心拉力的螺栓数：v弯矩作用时图图3-73 高强度螺栓受弯连接高强度螺栓受弯连接v承载力极限状态 板不被拉开时，中和轴在螺栓群形心处；板可被拉开时，与普通螺栓一样，中和轴在最外排 受压螺栓形心处。1.高强度螺栓摩擦型连接v由于外拉力的作用，板件间的挤压力降低v每个螺栓的抗剪承载力也随之减少v抗滑移系数随板件间的挤压力的减小而降低3.8.53.8.5同时受剪力和拉力的高强度螺栓连接计算同时受剪力和拉力的高强度螺栓连接计算2.高强度螺栓承压型连接高强度螺栓承压型连接当发生螺杆受剪和受拉破坏时，应按下式验算承载力：当发生螺杆受剪和受拉破坏时，应按下式验算承载力：当螺杆与孔壁挤压时，由于连接件较薄会发生孔壁挤当螺杆与孔壁挤压时，由于连接件较薄会发生孔壁挤压破坏时，尚应按下式验算承载力压破坏时，尚应按下式验算承载力：式中式中:Nv,Nt高强度螺栓所承受的剪力和拉力设计值；高强度螺栓所承受的剪力和拉力设计值；Nvb、Ncb、Ntb单个高强度螺栓的抗剪、承压、单个高强度螺栓的抗剪、承压、抗拉承载力设计值抗拉承载力设计值.3.7 3.7 螺栓连接的工作性能和计算螺栓连接的工作性能和计算螺栓群在扭矩、剪力、轴心力作用下的抗剪计算螺栓群在扭矩、剪力、轴心力作用下的抗剪计算在剪力在剪力V和轴心力和轴心力N作用下，螺栓均匀受力：作用下，螺栓均匀受力：在扭矩作用下，螺栓在扭矩作用下，螺栓1受力：受力：则螺栓则螺栓1承受的最大剪力承受的最大剪力N1应满足：应满足：支托仅起安装作用：螺栓群承受弯矩支托仅起安装作用：螺栓群承受弯矩M M和剪力和剪力V V螺栓不发生拉剪破坏螺栓不发生拉剪破坏板不发生承压破坏板不发生承压破坏式中式中 N Nv v，N Nt t 一个螺栓承受的剪力和拉力设计值一个螺栓承受的剪力和拉力设计值N Nvbvb，N Ntbtb 一个螺栓的承剪和抗拉承载力设计值。一个螺栓的承剪和抗拉承载力设计值。v支托承受剪力：螺栓群只承受弯矩支托承受剪力：螺栓群只承受弯矩M M支托和柱翼缘的角焊缝验算支托和柱翼缘的角焊缝验算为考虑剪力为考虑剪力V V偏心对角焊缝的影响，偏心对角焊缝的影响，取取1.251.351.251.35例例 3.173.17、3.183.18例题例题1 1、高强度螺栓连接的构造要求、高强度螺栓连接的构造要求2 2、理解高强度受剪螺栓连接的受力性能、理解高强度受剪螺栓连接的受力性能3 3、掌握高强度受剪螺栓连接计算方法、掌握高强度受剪螺栓连接计算方法小节小节1.1.习题习题3.83.8作业作业