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钢结构用高强度大六角螺栓
“钢结构用高强度大六角头螺栓连接副”属于“钢结构摩擦型高强度螺栓连接”使用的连接件。
一：连接副材料
1：高强度螺栓性能等级：10.9S
≤M24 材料20MnTiB 材料标准GB/T 3077 ML20MnTiB 材料标准GB/T 6478 ≤M30 材料35VB
2：螺母性能等级10H
材料45# 材料标准GB/T 699
3：垫圈HRC 35-45
材料45# 材料标准GB/T 699
二：连接副的扭矩系数
高强度大六角螺栓连接副应按保证扭矩系数供货，同批连接副的扭矩系数平均值0.110-0.150 扭矩系数标准偏差应小于0.01%，同一连接副包括1个螺栓2个垫圈，1个螺母，并应分属同批制造。
扭矩系数保证期为自出厂之日起6个月。
三：螺栓、螺母的螺纹，其基本尺寸按GB/T 169粗牙普通螺纹的规定，螺栓螺纹公差带按GB/T 197的6g。
螺母公差带按GB/T 197的6H.
钢结构用扭剪型高强度螺栓
一：扭剪型螺栓对材料的要求与大六角螺栓一样，为20MnTiB和35VB
二：扭剪型螺栓是按紧固轴力供货的，其具体要求为
三：扭剪型螺栓、螺母其螺纹尺寸公差等要求与大六角螺栓、螺母一样。
每一套连接副为１个螺栓，１个螺母，一个垫圈。
电弧螺椎焊用圆柱头螺钉
焊钉材料及其机械性能要求
焊钉不进行表面处理。
钢结构材料清单汇总一、图纸编号B-1材料，16#普通槽钢一层:482.2m+二层:471m+三层:99.7m+四层:47.6m合计:1100.5m 15.3kg/m×1100.5m=16.84T 二、图纸编号B-2、KL-2钢梁，450×180×8×10H型钢一层:57.5m+二层:185.4m+三层:60.4m+四层:60.9m+五层:14m合计:378.2m 56.5kg/m×378.2m=21.38T 三、图纸编号B-3钢梁，400×180×8×10H型钢一层:75.8m+二层:69m+三层:71.6m合计:216.4m 53.4kg/m×216.4m=11.55T 四、图纸编号KL-1、KL-2，600×250×12×16H型钢基层:204m+一层:176m+二层:88.8m+三层:64.8m+四层:28.2m合计:561.8m 119.32kg/m×561.8m=67.03T 五、图纸编号KL-1立柱，300×300×12×12方管一层:20m+二层:20m+三层:30m+四层:30m合计:100m 113.04kg/m×100m=11.3T 六、图纸编号KL-5-6-7，500×500×16×16方管一层:20m+二层:20m+三层:30m+四层:28m合计:98m 251.2kg/m×98m=24.62T七、图纸编号KZ-2立柱，300×180×8×12H型钢一层:40m+二层:40m+三层:64m合计:144m 52.75kg/m×144m=7.59T 八、图纸编号ZC-1支撑钢梁，300×250×8×12H型钢一层110.4m+二层:88m+三层:136m合计:334.4m 65.94kg/m×334.4m=22.05T九、连接板及肋板、埋板基层:1.62T+一层:2.57T+二层:5.45T+三层:4.44T+四层:0.49T +五层:0.82T合计:15.39T 十、标志杆材料：Φ600×10圆管147.89kg/m×30m 合计：4.44T 十一、钢结构专用连接螺栓（10.9级）1、屋面基层基础螺栓1200mm×Φ25，100套2、一层连接螺栓Φ20×50 1796套3、二层连接螺栓Φ20×50 2977套4、三层连接螺栓Φ20×50 1892套5、四层连接螺栓Φ20×50 540套6、五层连接螺栓Φ20×50 220套合计：7525套螺栓合计：7525套钢材合计：一+二+三+四+五+六+七+八+九+十=201.83T。
.8.5螺栓基础知识紧固件业界称之“工业之米”，其对于工业，相当于粮食对于人类。
紧固件分为标准件和异型件两大类。
一个国家的紧固件发展水平可以直接反映该国工业化程度。
其中，德国标准为国际公认的高标准，国际标准（ISO标准）中99.9%采用的是照搬德标，而我国紧固件标准的建立基础是国际标准。
标准件指由相关政府部门规定其属性并通过发布的使用的。
如国标，德标，美标，日标等。
异型件指根据工程需要按图纸加工的一些链接件。
如地脚螺栓，拉条等。
紧固件主要构成：螺栓：通常意义上与螺母配套使用。
螺母：通常为六角型紧垫片：通常为圆型配套螺母。
固件螺钉：不需要配备螺母。
螺柱：两头都带有螺纹，包括全螺纹螺柱。
专业术语1.规格：即形状大小。
通常包括直径和长度。
螺栓、螺钉、螺柱（常见紧固件）表述方式如下(例)：M20*70“M”表示“米”制螺纹（即国家标准螺纹）；数字“20”代表螺栓直径；数字“70”代表螺栓长度。
均以毫米（mm）计算，且螺栓、螺钉长度不含头部尺寸，螺柱则通常表示全长或有效长度（GB/T898/899通常表示的长度不含栽入部分，详见五金手册）。
M30*2*280称为细扣螺栓，中间2表示螺纹经螺母常见表述方式如下：（例）M20同螺栓，“M”表示米制螺纹（即国家标准螺纹），数字“20”则表示内螺纹中径，与相同直径的垫圈的表述方式：2.执行标准：其具体规定了标准件的形状、光滑度，硬度指标力学性能等标准，有的标准对材质，工艺也有明确的规定，其函盖了某种标准件的绝大部分信息。
（有国标、非标美标日标德标欧标ISO国际标准）3.材质：就是原材料的化学成分，分为普碳钢、中碳钢、合金钢等。
4.级别：特指螺栓的强度。
5.力学性能：又说机械性能，包括硬度，屈服度，伸长率，断面率等6.表面处理：指给紧固件表面做特殊处理以达到防腐蚀或美观的效果。
发黑，镀锌等。
螺栓螺栓的种类有：6.六角螺栓：栓头为六角形；包括钢结构用大六角螺栓和普通外六角。
【4-1】试验算图4-56（a）所示牛腿与柱连接的对接焊缝强度。
荷载设计值F=200kN,钢材Q235,焊条E43型，手工焊，无引弧板，焊缝质量三级。
（提示：假定剪力全部由腹板上的焊缝承受。
须验算A点的弯曲拉应力和B、C点的折算应力。
注意C点承受弯曲压应力和剪应力，故其折算应力不大于1.1f c w,而承受弯曲拉应力的B点，其折算应力不大于1.1f t w）。
解题思路：根据已知条件，此牛腿与柱的连接焊缝（题图4-56a）承受偏心力F产生的弯矩M=Fe与剪力V=F的共同作用，其中e=200mm。
弯矩所在的平面与焊缝截面垂直。
因假定剪力全部由腹板上的焊缝承受，故剪应力可按腹板焊缝计算截面的平均剪应力计算。
再者，质量三级的对接焊缝的抗拉强度设计值相对较低，故一般应验算受拉区A点的最大正应力，B点正应力，且该点同时还受有剪应力作用,须按该点的强度条件验算其折算应力。
但本题焊缝截面对x—x轴不对称，中和轴偏上，故最低点C处受压正应力超过焊缝截面的受拉正应力，且该点同时还受有剪应力作用。
因此，须按该点的强度条件验算其折算应力。
验算时应使该点的折算应力不大于1.1倍焊缝抗压强度设计值。
【解】1.确定对接焊缝计算截面的几何特征焊缝的截面与牛腿的相等，但因无引弧板和引出板，故须将每条焊缝长度在计算时减去2t。
（1）计算中和轴的位置（对水平焊缝的形心位置取矩）cmycmyCA1.219.9319.95.01)120(1)130(5.151)130(=-==+⨯-+⨯-⨯⨯-=（2）焊缝计算截面的几何特征全部焊缝计算截面的惯性矩全部焊缝计算截面的抵抗矩矩332271.2147904849.94790cmyIWcmyIWCwCwAwAw======腹板焊缝计算截面的面积422347904.91)120(1.61)130()130(1121cm Iw=⨯⨯-+⨯⨯-+-⨯⨯=2291)130(cmA ww=⨯-=2.验算焊缝强度（1）A点2）B点（折算应力3）C点（折算应力【4-2】试设计图4-57所示连接中的角钢与节点板间的角焊缝“A”。
轴心拉力设计值Ｎ=420kN(静力荷载),钢材Q235, 手工焊，焊条E43型。
解题思路：根据已知条件，由焊缝代号可知，角钢与节点板间的角焊缝“A”为两侧焊。
由图形标注可知，角钢为长肢相拼。
由角焊缝的构造要求，确定焊脚尺寸h f，由公式求出肢背和肢尖焊缝承担的内力N1、N2，然后由公式求出肢背和肢尖焊缝l w1、l w2，考虑起弧落弧的影响，每条焊缝的实际长度等于计算长度加上2h f。
取5 mm的倍数。
【解】取h f=6mm≤h fmax≤t min=6mm（角钢肢尖）<h fmax=1.2t min=1.2×6=7.2mm（角钢肢背）>h fmin=采用两侧焊。
肢背和肢尖焊缝分担的内力为：肢背和肢尖焊缝需要的焊缝实际长度【4-3】试验算习题4-2连接中节点板与端板间的角焊缝“B”的强度。
解题思路：根据已知条件，由图形标注可知，节点板与端板间为T形连接。
焊缝长度为400 mm，位于节点板两侧，有两条焊缝。
由焊缝代号可知，节点板与端板间的角焊缝“B”为焊脚尺寸h f，=7mm的两条焊焊，承受斜向偏心力N作用，计算时将斜向偏心力N向焊缝形心简化，得弯矩M和轴力N，剪力V，由计算公式，进行焊缝强度验算。
【解】mmt7.4105.15.1max==kNNN14742035.02211=⨯==η220mmmm,13.2156216067.0227327.0211取=⨯+⨯⨯⨯=+⨯=fwffwhfhNl125mmmm,38.1216216067.021014727.02322取=⨯+⨯⨯⨯⨯=+⨯=fwffw hfhNl1.将斜向力N向焊缝形心简化得：【4-7】图4-60示一用M20C级的钢板拼接，钢材Q235,d0=22mm。
试计算此拼接能承受的最大轴心力设计值N。
解题思路：根据已知条件，该拼接为受剪螺栓连接。
确定其承受的最大轴心力设计值应分别按螺栓、构件和连接盖板计算，然后取三值中的较小者。
螺栓的承载力设计值应由单个螺栓的受剪承载力设计值和承压承载力设计值中的较小者乘以连接一侧的螺栓数目确定。
因接头外端为错列布置，构件的承载力可能由Ⅰ—Ⅰ、Ⅱ—Ⅱ或Ⅲ—Ⅲ截面的强度控制。
Ⅳ—Ⅳ截面虽开孔较多，但已有［（n1+n2）/n］N的力被前面螺栓传走，受力较小，因此只须确定前面三个截面的承载力设计值来进行判别，并取其中较小者。
连接盖板在Ⅴ—Ⅴ截面受力最大，因在此处构件已将全部的轴心力传给了拼接板，故拼接板的承载力设计值应由其确定。
【解】1.螺栓所能承受的最大轴心力设计值单个螺栓受剪承载力设计值：查《钢结构》表4-9，f v b=140N/mm2kNfdnN bvvbv9.87101140422422=⨯⨯⨯⨯==ππ单个螺栓承压承载力设计值：查《钢结构》表4-9，f c b=305N/mm2kNtfdN bcbc4.851013054.12=⨯⨯⨯==∑取N min b=N c b=85.4kN ，连接螺栓所能承受的最大轴心力设计值：N=n N min b=9×85.4=768.6kN2.构件所能承受的最大轴心力设计值设螺栓孔径d0=21.5mmⅠ—Ⅰ截面净截面面积为211324.1)15.2125()(cmtdnbAn=⨯⨯-=-=Ⅱ—Ⅱ截面净截面面积为2221221146.29]15.235.75.4)13(52[])1(2[cmtdneaneAn=⨯-+-+⨯=-+-+=XⅢ—Ⅲ截面净截面面积为A nⅢ=(b-nⅢd0)t=(25-2×2.15)×1.4=28.98cm2三个截面的承载力设计值分别为：按式Ⅰ—Ⅰ截面：N=A n1f=32×102×215=688000N=688kNⅡ—Ⅱ截面:N=AnⅡ=29.46×102×215=633400N=633.4kNⅢ—Ⅲ截面:因前面Ⅰ—Ⅰ截面已有n1个螺栓传走了(n1/n)N的力，故有Nnn⎪⎭⎫⎝⎛-11=A nⅢf即kNNnnfAN n7017010009112151098.281213==⎪⎭⎫⎝⎛-⨯⨯=⎪⎭⎫⎝⎛-=构件所能承受的最大轴心力设计值按Ⅱ—Ⅱ截面N=633.4kN3.连接盖板所能承受的轴心力设计值（按V—V截面确定）A n v=(b-n v d0)t=(25 - 3×2.15)×2×0.8=29.68cm2N= A n v f=29.68×102×215=638.1kN通过比较可见，该拼接能承受的最大轴心力设计值应按构件Ⅱ—Ⅱ截面的承载能力取值，即N max=633.4kN。
再者，若连接盖板不取2块8mm厚钢板而取2块7mm，即与构件等厚，则会因开孔最多其承载力最小。
【4-8】试计算图4-61所示连接中C级螺栓的强度。
荷载设计值F=45kN,螺栓M20，钢材Q235。
(a)解题思路：由图可知，此连接中的螺栓承受由斜向偏心力F产生的力矩T和剪力V、轴心力N的共同作用，为受剪螺栓。
可先将F力分解为N、V并向螺栓群形心简化，可与题图4-61(b)所示的T=Ne y+Ve x、N、V单独作用等效。
在扭矩作用下，4个螺栓承受的剪力均相同，并可分解为水平与竖直两个方向的分力。
剪力V和轴心力N对每个螺栓产生的竖直和水平剪力均相同，方向向下和向右，故螺栓1的合力最大。
因此，应验算其是否满足强度条件，即将其承受的合力与螺栓的抗剪和承压承载力设计值进行比较。
【解】单个受剪的抗剪和承压承载力设计值分别为：kNNfdnNbbbvvbv98.43439801404201422==⨯⨯⨯==ππ故应按N b min=N v b=43.98kN进行验算偏心力F的水平及竖直分力和对螺栓群形心的距离分别为：cmkNVeNeTcmekNVcmekNNxyyx⋅=⨯+⨯=+===⨯===⨯=75618275.7365.7,27455318,364554扭矩T作用下螺栓“1”承受的剪力在x、y两方向的分力：轴心力N、剪力V作用下每个螺栓承受的水平和竖直剪力：kNnVNkNnNNVyNx75.6427943611======螺栓“1”承受的合力：()()()())(98.4321.3275.663.11915.17min222112111满足kNNkNNNNNNbVyTyNxTx=<=+++=+++=【4-9】试计算习题4-2连接中端板和柱连接的C级螺栓的强度。
螺栓M22，钢材Q235。
解题思路：根据已知条件，由图形标注可知，端板与柱连接的螺栓承受斜向偏心力N作用，计算时将斜向偏心力N向螺栓群形心简化，得弯矩M和轴力N，剪力V，由于有支托板，剪力V由支托承受，在N作用下，由每个螺栓平均承担，在M作用下，螺栓群形心上部螺栓弯曲受拉，螺栓群形心下部螺栓弯曲受压，须先判别属于大偏心和小偏心情况，然后进行最大受力螺栓验算。
【解】由《钢结构》表4-9查得kNyxTxNkNyxTyNiiTyTx36.115.7454575645.175.74545.7756222211222211=⨯+⨯⨯=+==⨯+⨯⨯=+=∑∑∑∑C 级螺栓的强度设计值222/170,/305,/140mm N f mm N f mm N f b t b c b v ===由《钢结构》附表12查得，当螺栓直径d=22mm 时，螺栓有效面积A e =303.4mm 2 1.将斜向力N 向螺栓群形心简化得：)(95.23225.314205.111420sin )(42.34925.35.14205.115.1420cos ')(174715025.35.1420505.115.1420cos 222222kN a N V kN a N N mm kN e a N M =⨯=+⨯===⨯=+⨯==⋅=⨯⨯=⨯+⨯=⨯=（这里将水平力N ’移向螺栓群形心，由已知条件，取e=50mm ） 2.单个螺栓的承载力设计值：∑==⨯⨯====⨯⨯⨯====⨯==kNN tf d N kN N f d n N kN N f A N b c b c b vvb vb t e b t 2.134134************.536.531911404221458.51515781704.30322ππ3.最上一排螺栓所受的力先按小偏心情况，验算最下一排螺栓是受拉还是受压：06.11)15075(22150174711042.349222'1max '1>=+⨯⨯-=-=∑kN y m My n N N i 故属小偏心情况，最上一排螺栓所受的最大拉力为：)(58.5119.58)15075(22150174711042.3492221max 1不满足kN N kN y m My n N N b t i =>=+⨯⨯+=+=∑【4-10】若将习题4-9中端板和柱连接的螺栓改为M24，并取消端板下的支托，其强度能否满足要求？解题思路：根据已知条件，由图形标注可知，端板与柱连接的螺栓承受斜向偏心力N 作用，计算时将斜向偏心力N 向螺栓群形心简化，得弯矩M 和轴力N ，剪力V ，在N 和V 作用下，由每个螺栓平均承担，在M 作用下，螺栓群形心上部螺栓弯曲受拉，螺栓群形心下部螺栓弯曲受压，须先判别属于大偏心和小偏心情况，然后进行最大受力螺栓验算。
