大连理工大学网络教育学院
钢结构辅导资料八
主 题：第三章 钢结构的连接
第六节 普通螺栓连接构造与计算 第七节 高强螺栓连接构造与计算
学习时间： 2013年5月20日－5月26日 内 容：
这周我们将学习本门课的第三章钢结构的连接。 第三章 钢结构的连接
第六节 普通螺栓连接构造与计算 第七节 高强螺栓连接构造与计算
一、学习要求
1、熟悉螺栓连接的构造要求；
2、掌握普通螺栓连接、高强螺栓连接的方法、设计与计算。 二、主要内容
基本概念：普通螺栓和高强螺栓。
知识点：剪切螺栓、抗拉螺栓、剪切加拉的螺栓群的受力计算；各类螺栓的单栓承载力计算及其校核；摩擦型高强螺栓的设计与计算。
普通螺栓连接构造与计算
（一）普通螺栓连接与构造 螺栓规格：
1、普通螺栓分a、b级（精制螺栓）和c级（粗制螺栓），后者应用最多，主要用于安装连接中。
2、用普通螺栓连接两块或三块钢板，钢板受拉，螺栓以抗剪切传递钢板内力。这是最常用的螺栓连接。图（a）为螺栓单剪传力，图（b）为双剪传力。传力过程可表示为：
图8.1 螺栓剪切传力
螺栓的排列：
螺栓在构件上的排列应简单、统一、整齐而紧凑，通常分为并列和错列两种
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形式。
并列比较简单整齐，所用连接板尺寸小，但由于螺栓孔的存在，对构件截面的削弱较大。
错列可以减小螺栓孔对截面的削弱，但螺栓孔排列不如并列紧凑，连接板尺寸较大。
螺栓在构件上的排列应考虑以下要求：
（1）受力要求
在垂直于受力方向：对于受拉构件，各排螺栓的中距及边距不能过小，以免使螺栓周围应力集中相互影响，且使钢板的截面削弱过多，降低其承载能力。
在顺力作用方向：端距应按被连接件材料的抗挤压及抗剪切等强度条件确定，以便钢板在端部不致被螺栓撕裂；受压构件上的中距不宜过大，否则在被连接板件间容易发生鼓曲现象。
（2）构造要求
螺栓的中距及边距不宜过大，否则钢板间不能紧密贴合，潮气侵入缝隙使钢材锈蚀。
（3）施工要求
要保证有一定空间，便于用扳手拧紧螺帽。
图8.2 钢板的螺栓（铆钉）排列
图8.3 型钢的螺栓（铆钉）排列
（二）普通螺栓抗剪连接计算
1、传力方式
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依靠螺栓杆的抗剪及螺栓杆对孔壁的承压传递垂直于螺栓杆方向的剪力。 2、破坏形式
（1）栓杆被剪断（栓杆直径较细）； （2）孔壁承压破坏（被连接板较薄）； （3）构件被拉（或压）坏（栓孔削弱太多）； （4）板件端部被剪坏(端距过小)——应限制端距e?2d0 (d0为栓孔直径)； （5）栓杆弯曲破坏(栓杆较长)——应限制板叠厚度?t?5d (d为栓杆直径)。
前三种破坏形式，通过计算加以防止；后两种破坏形式，可通过构造措施加以防止。
图8.4 抗剪螺栓连接的破坏形式
3、单个螺栓的抗剪设计承载力
（1）栓杆本身的抗剪承载力设计值为
N?nVbV?d24fVb
（2）孔壁承压承载力设计值为
Ncb?d?tfcb
式中nV——栓杆受剪面数目。单剪取nV?1，双剪取nV?2，四剪取nV?4等；
?t——在同一受力方向的承压构件的较小总厚度；
fVb，fcb——分别为螺栓的抗剪和承压设计值。
图8.5 受剪螺栓连接（a）单剪（b）双剪（c）四剪
（3）单个抗剪普通螺栓承载力设计值为
bbbNmin?min(NV,NC)
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注意：①当构件在节点处或接头一侧的螺栓沿受力方向的连接长度l1太长时，各螺栓受力严重不均匀，两端的受力最大，会首先破坏，并将依次逐个破坏。当
l1?15d0时，螺栓的承载力设计值应乘以折减系数?予以降低。
②轴心受力单角钢构件单面连接时，考虑不对称截面单面连接的不利影响，螺栓承载力设计值应按0.85系数折减。
③钢板搭接或用单面拼接板连接，以及一个构件借助填板或其它中间板件与另一构件的连接，其承载力设计值应按0.9系数折减（摩擦型高强度螺栓除外）。
4、轴心力作用下螺栓群的抗剪计算 受力特点：外力通过栓群形心，栓杆受剪。
图8.6 轴心力作用下螺栓抗剪计算简图
计算假定：每个螺栓受力相同。 设计步骤：
①选定螺栓直径d；
b②计算单个螺栓的承载力设计值Nmin；
③计算抗剪连接所需螺栓数；
n?N（取整） bNminb④布臵螺栓，若首尾螺栓之间距离l1?15d0，则Nmin应予以折减；
⑤验算构件净截面强度；
??f——钢材的抗拉强度设计值，N/mm An——构件的净截面面积，mm2
2
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注意：净截面强度验算应选择最不利截面，即内力最大或净截面面积较小的截面。
5、扭矩作用下螺栓群的抗剪计算
如图所示螺栓连接受扭矩作用，每个螺栓承受扭矩引起的剪力。
图8.7 扭矩作用下螺栓抗剪计算简图
计算假定：
①被连接件为绝对刚性，螺栓为弹性体； ②在扭矩作用下各螺栓均绕栓群中心o旋转，各螺栓所受剪力方向与该螺栓和中心o的连线垂直，大小则与该连接线的距离?成正比。
N1T?TN2?1扭矩平衡条件：
?2?TN3?3??TNn?n
TTTT?N1T?1?N2?2?N3?3??Nn?n
设?1为最大旋转半径，因而N1T也为最大剪力，根据假定②有：
T?N1T?1(?????????)?2122232nN1T?1???i2T?1N1T????i2?xi2??yi2T?1
b设计时，先布臵好螺栓，然后计算出最大剪力N1T，并应满足N1T?Nmin。
N1T在X、Y轴方向的分量为N1Tx和N1Ty，即
N1Tx?N1T?y1?1x1?Ty1 22?xi??yiTx1 22x?y?i?iN1Ty?N1T??1?第5页 共12页
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