高强螺栓连接的计算

高强螺栓锚固长度计算一、高强螺栓概述高强螺栓，顾名思义，是一种具有高强度、高韧性的螺栓连接件。

它广泛应用于建筑、桥梁、机械等领域，起着固定和连接作用。

高强螺栓不仅具有较高的抗拉强度，还具有较好的抗震性能，因此在许多重要工程中发挥着重要作用。

二、锚固长度的计算方法1.基本公式高强螺栓的锚固长度计算公式为：L = (πD)^2 / 4πε其中，L表示锚固长度，D表示螺栓直径，ε表示混凝土的膨胀系数。

2.影响因素（1）混凝土强度：混凝土强度越高，允许的锚固长度越短。

（2）螺栓直径：螺栓直径越大，允许的锚固长度越长。

（3）锚固方式：不同锚固方式对锚固长度有不同要求。

例如，埋入式锚固的锚固长度相对较长，而粘结式锚固的锚固长度相对较短。

3.计算实例以一支直径为16mm的高强螺栓为例，根据公式计算：L = (π × 16mm)^2 / 4π × 1 × 10^-5 = 0.0001936m根据规范，16mm直径的高强螺栓允许的锚固长度为0.0001936m。

三、注意事项1.计算锚固长度时，应严格按照规范进行，以确保工程安全。

2.在实际施工中，锚固长度不得小于计算值，以确保螺栓的稳定性能。

3.不同工程结构、不同用途的高强螺栓，其锚固长度计算方法可能有所不同，需根据具体情况选用合适的计算公式。

四、总结高强螺栓的锚固长度计算是工程中一项十分重要的工作。

通过对高强螺栓的概述、锚固长度的计算方法、影响因素和注意事项的介绍，希望对大家在实际工程中计算高强螺栓锚固长度有所帮助。

在施工过程中，要严格按照规范操作，确保工程质量和安全。

高强螺栓长度计算高强螺栓连接必须严格控制螺栓的长度。

扭剪型高强螺栓的长度为螺头下支承面至螺尾切口处的长度；对高强大六角头螺栓应该再加一个垫圈的厚度，见图"（图中!* 为板层的厚度；! 为螺栓长度）。

高强螺栓长度一般计算式如下：L=L＇＇＋△L其中△L=M＋NS＋3P式中L—高强螺栓的长度；L＇＇—连接板层总厚度；△L—附加长度，即紧固长度加长值；M—高强螺母公称厚度；N—垫圈个数，扭剪型高强螺栓为1，高强大六角头螺栓为2S—高强度垫圈公称厚度P—螺纹的螺距。

高强螺栓的紧固长度加长值=螺栓长度-板层厚度。

一般按连接板厚加表L的加长值，并取5mm的整倍数。

高强螺栓紧固长度加长值高强度螺栓施工前，应按出厂批复验高强度螺栓连接副的扭矩系数，每批复验8套，8套扭矩系数的平均值应在0.110～0.150范围之内，其标准偏差应小于或等于0.010。

其扭矩系数复检方法按GB50205《钢结构工程施工质量验收规范》规定进行。

试验后应在较短的时间内进行高强度螺栓的安装。

高强度螺栓的施工扭矩按下式计算确定：Tc=1.05k·Pc·dTc—施工扭矩(N·m)；k—高强度螺栓连接副的扭矩系数的平均值；Pc—高强度螺栓施工预拉力(kN)，见表1；d—高强度螺栓螺杆直径(mm)；表1 高强度螺栓施工预拉力Pc (kN)螺栓性能等螺栓公称直径级M12 M16 M20 (M22) M24 M27 M308.8S 45 75 120 150 170 225 275 10.9S 60 110 170 210 250 320 390高强度螺栓施工前所用的扭矩扳手，在使用前必须校正，其扭矩误差不得大于±5% ，合格后方准使用。

校正用的扭矩扳手，其扭矩误差不得大于±3% 。

高强螺栓长度计算规格图。

计算梁的拼接接点设计型号H900x550x20x30工字钢梁高h=900mm工字钢腹板厚t w=20mm f=295f V=工字钢上翼缘b1=550mm宽工字钢上翼缘t f1=30mm f=265f V=厚工字钢下翼缘b2=550mm宽工字钢下翼缘t f2=30mm f=265f V=厚工字钢腹板高h w=840mm度截面面积A0b=49800mm2中和轴位置h1=450mm h2=450惯性矩I0x b=7234740000mm4截面抵抗矩W0x1b=16077200mm3W0x2b=16077200腹板连接板的h wm=680mm高度初定螺栓型号:M24P=190KN孔径26接触面处理方μ=0.45法:传力摩擦面个n=2数:2.拼接连接计算1) 梁单侧翼缘和腹杆的净截面面积估算和相应的连接螺栓数目估算:净截面面积估A nf1a=14025mm2算:A nf2a=14025mm2A nw a=14280mm2连接螺栓估算:采用n fb1a=21.7346491224n fb2a=21.7346491224n wb a=14.1964912316接连接板的厚度t11=18mm22(-22x550x1 000)t12=18mm22(-22x550x1 000)翼缘内侧拼接连接的宽度bb1=265mm260b2=265mm260翼缘内侧拼接连接板厚度:t21=19.86538462mm25(-25x260x1 000)t22=19.86538462mm25(-25x260x1 000)腹板两侧拼接连接板的厚度,t3=13.35294118mm16(-18x190x6 70)3)梁的截面特性(1)梁上的螺栓孔截面惯性矩:I rR b=1321242347mm4(2)扣除螺栓孔后的净截面惯性矩:I nx b=5913497653mm4(3)梁的净截面抵抗矩:W nx b=13141105.9mm3(4)梁单侧翼缘的净截面面积A nF b=13380mm2(5)梁腹板的净截面面积A nw b=12120mm24)梁的拼接连接按等强设计法的设计内力值弯矩M n b=3482393063N*m m剪力V n b=2060400N始估计的螺栓数目n fb1a=23.40789852<24ok!n fb2a=23.40789852<24ok!n wb=12.04912281<16ok!6)拼接连接板的校核(1)净截面面积的校核单侧翼缘拼接连接板的净截面面积A oF PL=20212>13380ok!腹板拼接连接板的净截面面积A oW PL=15104>12120ok!(2)拼接连接板刚性的校核拼接连接板的毛截面惯性矩I ox PL=8141877933cm4拼接连接板上的螺栓孔截面惯性矩I xR PL=1937869232cm4拼接连接板扣除螺栓孔后的净截面惯性矩I nx PL=6204008701cm4拼接连接板的净截面抵抗矩W nx PL=13144086.23>13141106ok!7)按抗震设计要求对拼接连接节点的最大承载力的校核(1)梁的全塑性弯矩M px b=4122207500N*m m(2)拼接连接节点的最大承载力的校核对弯矩梁翼缘拼接连接般的净截面抗拉最大承载力的相应最大弯矩M u1=8235652080梁翼缘连接高强度螺栓的抗剪最大承载力的相应最大弯矩M u2=9869558400梁翼缘板的边端截面抗拉最大承载力的相应最大弯矩M u3=14720400000>8.24E+09翼缘拼接连接板边端截面抗拉最大承载力的相应最大弯矩M u4=22931676000>8.24E+09M u=8235652080> 4.53E+09ok!对剪力梁腹板净截面面积的抗剪最大承载力:V u1=3288818.073梁腹板拼接连接板净截面面积的抗剪最大承载力:V u2=4098540.279>3288818腹板连接高强度螺栓的抗剪最大承载力V u3=7562880>3288818V u=3288818.073>446572.5ok!(3)螺栓孔对梁截面的削弱校核梁的毛截面面A0=49800mm2积螺栓孔的削弱面积:A R=10400mm2螺栓孔对梁截面的削弱率μr=21%<25%ok!170 155 155。

高强螺栓长度计算高强螺栓连接必须严格控制螺栓的长度。

扭剪型高强螺栓的长度为螺头下支承面至螺尾切口处的长度；对高强大六角头螺栓应该再加一个垫圈的厚度，见图"（图中!* 为板层的厚度；! 为螺栓长度）。

高强螺栓长度一般计算式如下：L=L＇＇＋△L其中△L=M＋NS＋3P式中L—高强螺栓的长度；L＇＇—连接板层总厚度；△L—附加长度，即紧固长度加长值；M—高强螺母公称厚度；N—垫圈个数，扭剪型高强螺栓为1，高强大六角头螺栓为2S—高强度垫圈公称厚度P—螺纹的螺距。

高强螺栓的紧固长度加长值=螺栓长度-板层厚度。

一般按连接板厚加表L的加长值，并取5mm的整倍数。

高强螺栓紧固长度加长值高强度螺栓施工前，应按出厂批复验高强度螺栓连接副的扭矩系数，每批复验8套，8套扭矩系数的平均值应在0.110～0.150范围之内，其标准偏差应小于或等于0.010。

其扭矩系数复检方法按GB50205《钢结构工程施工质量验收规范》规定进行。

试验后应在较短的时间内进行高强度螺栓的安装。

高强度螺栓的施工扭矩按下式计算确定：Tc=1.05k·Pc·dTc—施工扭矩(N·m)；k—高强度螺栓连接副的扭矩系数的平均值；Pc—高强度螺栓施工预拉力(kN)，见表1；d—高强度螺栓螺杆直径(mm)；表1 高强度螺栓施工预拉力Pc (kN)螺栓性能等螺栓公称直径级M12 M16 M20 (M22) M24 M27 M308.8S 45 75 120 150 170 225 275 10.9S 60 110 170 210 250 320 390高强度螺栓施工前所用的扭矩扳手，在使用前必须校正，其扭矩误差不得大于±5% ，合格后方准使用。

校正用的扭矩扳手，其扭矩误差不得大于±3% 。

高强螺栓长度计算规格图。

1 高强螺栓选定：长度=连接板层总厚+紧固长度加长值+螺母公称厚度+垫圈个数*垫圈厚度+3*螺纹螺距高强度螺栓就是可承受的载荷比同规格的普通螺栓要大．普通螺栓的材料是Ｑ２３５（即Ａ３）制造的．高强度螺栓的材料３５＃钢或其它优质材料，制成后进行热处理，提高了强度．两者的区别是材料强度的不同．从原材料看：高强度螺栓采用高强度材料制造。

高强螺栓的螺杆、螺帽和垫圈都由高强钢材制作，常用 45号钢、40硼钢、20锰钛硼钢。

普通螺栓常用Q235钢制造。

从强度等级上看：高强螺栓，使用日益广泛。

常用和两个强度等级，其中级居多。

普通螺栓强度等级要低，一般为级、级、级和级。

从受力特点来看：高强度螺栓施加预拉力和靠摩擦力传递外力。

普通螺栓连接靠栓杆抗剪和孔壁承压来传递剪力，拧紧螺帽时产生预拉力很小，其影响可以忽略不计，而高强螺栓除了其材料强度很高之外，还给螺栓施加很大预拉力，使连接构件间产生挤压力，从而使垂直于螺杆方向有很大摩擦力，而且预拉力、抗滑移系数和钢材种类都直接影响高强螺栓的承载力。

根据受力特点分承压型和摩擦型.两者计算方法不同。

高强螺栓最小规格M12，常用M16~M30，超大规格的螺栓性能不稳定，设计中应慎重使用。

高强度螺栓摩擦型和承压型连接的区别：高强螺栓连接是通过螺栓杆内很大的拧紧预拉力把连接板的板件夹紧，足以产生很大的摩擦力，从而提高连接的整体性和刚度，当受剪力时，按照设计和受力要求的不同，可分为高强螺栓摩擦型连接和高强螺栓承压型连接两种，两者的本质区别是极限状态不同，虽然是同一种螺栓，但是在计算方法、要求、适用范围等方面都有很大的不同。

在抗剪设计时，高强螺栓摩擦型连接是以外剪力达到板件接触面间由螺栓拧紧力所提供的可能最大摩擦力作为极限状态，也即是保证连接在整个使用期间内外剪力不超过最大摩擦力。

板件不会发生相对滑移变形（螺杆和孔壁之间始终保持原有的空隙量），被连接板件按弹性整体受力。

在抗剪设计时，高强螺栓承压型连接中允许外剪力超过最大摩擦力，这时被连接板件之间发生相对滑移变形，直到螺栓杆与孔壁接触，此后连接就靠螺栓杆身剪切和孔壁承压以及板件接触面间的摩擦力共同传力，最后以杆身剪切或孔壁承压破坏作为连接受剪的极限状态。

高强度螺栓初拧和终拧的计算方法
本文介绍了高强度螺栓初拧和终拧的计算方法。

初拧的计算公式为T0=0.065*pc*d，而终拧的计算公式为Tc=k*pc*d。

其中，K为高强螺栓连接副的扭矩系数平均值，应在
0.110~0.150范围之内，其标准偏差应小于或等于0.010.Pc为
高强螺栓施工预应力，而d为高强螺栓螺栓杆直径。

在表格中，我们可以看到大六角强螺栓施工预应力和螺栓性能螺栓公称直径之间的对应关系。

初拧值通常为终拧值的一半左右。

对于扭剪型高强螺栓的拧紧，需要分为初拧、终拧。

对于大型节点，还需要进行复拧。

初拧、复拧和终拧的扭矩值参考下表。

在终拧时，可以通过目测拧掉螺栓尾部梅花头来判断是否合格。

在实际操作中，需要注意以下几点。

首先，要保证螺栓连接副的表面清洁，避免杂质进入。

其次，在拧紧螺栓时，应该采用交叉顺序，以保证力均衡。

最后，需要使用扭矩扳手进行拧紧，并在拧紧过程中逐步增加扭矩，以避免过度拧紧。

第3.4.4条高强度螺栓连接安装时，在每个节点上应穿入的临时螺栓和冲钉数量，由安装时可能承担的荷载计算确定，并应符合下列规定：一、不得少于安装总数的1/3；二、不得少于两个临时螺栓；三、冲钉穿入数量不宜多于临时螺栓的30％。

第3.4.5条不得用高强度螺栓兼做临时螺栓，以防损伤螺纹引起扭矩系数的变化。

第3.4.6条高强度螺栓的安装应在结构构件中心位置调整后进行，其穿入方向应以施工方便为准，并力求一致。

高强度螺栓连接副组装时，螺母带圆台面的一侧应朝向垫圈有倒角的一侧。

对于大六角头高强度螺栓连接副组装时，螺栓头下垫圈有倒角的一侧应朝向螺栓头。

第3.4.7条安装高强度螺栓时，严禁强行穿入螺栓（如用锤敲打）。

如不能自由穿入时，该孔应用铰刀进行修整，修整后孔的最大直径应小于1.2倍螺栓直径。

修孔时，为了防止铁屑落入板迭缝中，铰孔前应将四周螺栓全部拧紧，使板迭密贴后再进行。

严禁气割扩孔。

第3.4.8条安装高强度螺栓时，构件的摩擦面应保持干燥，不得在雨中作业。

第3.4.14条扭剪型高强度螺栓施工前，应按出厂批复验高强度螺栓连接副的紧固轴力，每批复验5套。

5套紧固轴力的平均值和变异系数应符合表3.4.14的规定。

变异系数＝标准偏差/紧固轴力的平均值×100％分为初拧、复拧、终拧。

初拧扭矩值为0.13×Pc×d的50％左右，可参照表3.4.15选用。

复拧扭矩等于初拧扭矩值。

初拧或复拧后的高强度螺栓应用颜色在螺母上涂上标记，然后用专用扳手进行终拧，直至拧掉螺栓尾部梅花头。

对于个别不能用专用扳手进行终拧的扭剪型高强度螺栓，可按本节第3.4.12条规定的方法进行终拧（扭矩系数取0.13）。

第3.4.16条高强度螺栓在初拧、复拧和终拧时，连接处的螺栓应按一定顺序施拧，一般应由螺栓群中央顺序向外拧紧。

第3.4.17条高强度螺栓的初拧、复拧、终拧应在同一天完成。

第3.5.3条扭剪型高强度螺栓终拧检查，以目测尾部梅花头拧断为合格。

长度=连接板层总厚+紧固长度加长值+螺母公称厚度+垫圈个数*垫圈厚度+3*螺纹螺距高强度螺栓就是可承受的载荷比同规格的普通螺栓要大．普通螺栓的材料是Ｑ２３５（即Ａ３）制造的．高强度螺栓的材料３５＃钢或其它优质材料，制成后进行热处理，提高了强度．两者的区别是材料强度的不同．从原材料看：高强度螺栓采用高强度材料制造。

高强螺栓的螺杆、螺帽和垫圈都由高强钢材制作，常用 45号钢、40硼钢、20锰钛硼钢。

普通螺栓常用Q235钢制造。

从强度等级上看：高强螺栓，使用日益广泛。

常用和两个强度等级，其中级居多。

普通螺栓强度等级要低，一般为级、级、级和级。

从受力特点来看：高强度螺栓施加预拉力和靠摩擦力传递外力。

普通螺栓连接靠栓杆抗剪和孔壁承压来传递剪力，拧紧螺帽时产生预拉力很小，其影响可以忽略不计，而高强螺栓除了其材料强度很高之外，还给螺栓施加很大预拉力，使连接构件间产生挤压力，从而使垂直于螺杆方向有很大摩擦力，而且预拉力、抗滑移系数和钢材种类都直接影响高强螺栓的承载力。

根据受力特点分承压型和摩擦型.两者计算方法不同。

高强螺栓最小规格M12，常用M16~M30，超大规格的螺栓性能不稳定，设计中应慎重使用。

高强度螺栓摩擦型和承压型连接的区别：高强螺栓连接是通过螺栓杆内很大的拧紧预拉力把连接板的板件夹紧，足以产生很大的摩擦力，从而提高连接的整体性和刚度，当受剪力时，按照设计和受力要求的不同，可分为高强螺栓摩擦型连接和高强螺栓承压型连接两种，两者的本质区别是极限状态不同，虽然是同一种螺栓，但是在计算方法、要求、适用范围等方面都有很大的不同。

在抗剪设计时，高强螺栓摩擦型连接是以外剪力达到板件接触面间由螺栓拧紧力所提供的可能最大摩擦力作为极限状态，也即是保证连接在整个使用期间内外剪力不超过最大摩擦力。

板件不会发生相对滑移变形（螺杆和孔壁之间始终保持原有的空隙量），被连接板件按弹性整体受力。

在抗剪设计时，高强螺栓承压型连接中允许外剪力超过最大摩擦力，这时被连接板件之间发生相对滑移变形，直到螺栓杆与孔壁接触，此后连接就靠螺栓杆身剪切和孔壁承压以及板件接触面间的摩擦力共同传力，最后以杆身剪切或孔壁承压破坏作为连接受剪的极限状态。

高强度螺栓级别分类长度=连接板层总厚+紧固长度加长值+螺母公称厚度+垫圈个数*垫圈厚度+3*螺纹螺距高强螺栓就是高强度的螺栓,属于一种标准件.高强螺栓主要应用在钢结构工程上,用来连接钢结构钢板的连接点.高强螺栓分为扭剪型高强螺栓和大六角高强螺栓,大六角高强螺栓属于普通螺丝的高强度级,而扭剪型高强螺栓则是大六角高强螺栓的改进型,为了更好施工.高强螺栓的施工必须先初紧后终紧,初紧高强螺栓需用冲击型电动扳手或扭矩可调电动扳手;而终紧高强螺栓有严格的要求,终紧扭剪型高强螺栓必须用扭剪型电动扳手,终紧扭矩型高强螺栓必须用扭矩型电动扳手. 大六角强螺栓由一个螺栓，一个螺母，两个垫圈组成。

扭剪型高强螺栓由一个螺栓，一个螺母，一个垫圈组成等级。

碳钢:公制螺栓机械性能等级可分为:3.6、4.6、4.8、5.6、5.8、6.8、8.8、9.8、 10.9、12.9共10个性能等级。

不锈钢分为 60,70,80( 奥氏体);50,70,80,110(马氏体);45,60(铁氏体)三类。

高强度螺栓连接具有安装简便、迅速、能装能拆和承压高、受力性能好、安全可靠等优点。

它的特点是: (1)改善结构受力情况。

采用摩擦型高强度螺栓连接所受的力靠钢板表面的磨擦力传递，传递力的面积大、应力集中现象得到改善，提高了构件的疲劳强度。

(2)螺栓用量少。

高强度螺栓承载能力大、一个直径d,22 mm的40硼钢高强度螺栓的承载能力为:而一个23 mm直径的普通铆钉的抗剪强度为:可见高强度螺栓的承载能力比铆钉高约18,、在受力相同的情况下，高强度螺栓的数量相对比铆钉数量少。

因此节点拼接板的几何尺寸就小，可以节省钢材。

(3)加快施工进度。

高强度螺栓施工简便，对于一个不熟悉高强度螺栓施工的工人，只要经过简单的培训，就可以上岗操作。

(4)在钢结构运输过程中不易松动，且在使用中减少维护工作量。

如果发生松动即可个别更换，不影响其周围螺栓的连接。

(5)施工劳动条件好，而且栓孔可在工厂一次成型，省去二次扩孔的工序。

普通及高强螺栓承载力计算螺栓是一种常用的连接元件，在机械制造、建筑工程等领域广泛使用。

螺栓的承载力是指螺栓在受力时所能承受的最大力量。

螺栓的承载力计算需要考虑到材料的强度和力学性能。

螺栓的承载力计算需要根据具体的应用条件和材料性能来进行。

下面将介绍普通及高强螺栓的承载力计算方法，并通过实例来进行说明。

1.普通螺栓的承载力计算方法：-强度计算：根据螺栓的材料强度和尺寸，计算出螺栓的强度。

螺栓的强度可以通过查表得到。

强度计算公式为：承载力=强度×截面面积。

-剪切面积计算：根据螺栓的直径和螺纹尺寸，计算出螺栓的剪切面积。

剪切面积计算公式为：剪切面积=π/4×螺纹直径×螺纹直径。

-承载力计算：根据螺栓的剪切面积和螺纹面积，计算出螺栓的承载力。

承载力计算公式为：承载力=剪切面积×截面面积。

2.高强螺栓的承载力计算方法：-强度计算：根据螺栓的材料强度和尺寸，计算出螺栓的强度。

高强螺栓的强度计算通常采用滚螺纹的强度计算方法。

强度计算公式为：承载力=强度×截面面积。

-剪切面积计算：根据螺栓的直径和螺纹尺寸，计算出螺栓的剪切面积。

剪切面积计算公式为：剪切面积=π/4×螺纹直径×螺纹直径。

-承载力计算：根据螺栓的剪切面积和螺纹面积，计算出螺栓的承载力。

承载力计算公式为：承载力=剪切面积×截面面积。

下面通过一个实例来说明普通螺栓和高强螺栓的承载力计算。

假设有一个M16普通螺栓，其长度为80mm，属于中碳钢；另有一个M16高强螺栓，其长度为100mm，属于5.8级。

1.普通螺栓的承载力计算：- 剪切面积计算：剪切面积=π/4×螺纹直径×螺纹直径=201.06mm²。

2.高强螺栓的承载力计算：- 剪切面积计算：剪切面积=π/4×螺纹直径×螺纹直径=201.06mm²。

由于高强螺栓的强度更高，其承载力也更大。

三、高强螺栓群抗拉计算
（一）螺群轴拉
单只螺栓抗拉承载力：
（3.9.10）所需螺栓数：
（3.9.12）（二）螺群弯矩受拉（见图
）
计算螺栓产生最大拉力的承载力：
（3.9.13）（三）高强螺群偏心受拉
按小偏心受拉构件计算：
（3.9.14）式中：
,
（四）同时承受拉力、弯矩和剪力共同作用（见图
）
当高强螺栓承受沿杆轴方向的外拉力时，不但构件的摩擦力将减少，摩擦面的抗滑移系数也将降低，为计算简便，抗滑移系数仍取原值，但对外拉力加大25%，以作为补偿。

计算公式如下：
（3.9.15）
（3.9.16）对承压型高强螺栓还应验算孔壁承压：
（3.9.17）
总结：
螺栓连接计算步骤：
1、将螺栓群所受外力简化到螺栓群形心，求得作用在螺栓群形心处的各内力分量（轴力，剪力，弯矩和扭矩）。

2、定性分析可能受力最大的螺栓，计算各内力分量在螺栓引起的剪力和拉力。

要特别注意由弯矩引起的拉力对普通螺栓和高强螺栓，有不同的旋转中心，拉力计算公式中是该螺栓到旋转中心的距离。

3、得到的各剪力和拉力分量进行向量合成。

4、按螺栓只受剪或受拉或受剪拉共同作用的三种类型，代入相关验算公式进行强度验算。