钢结构连接(螺栓连接)课程课件

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第三章-钢结构连接(螺栓)ppt课件

.
3．7 普通螺栓连接的工作性能和计算
3．7．1 普通螺栓的抗剪连接 3．7．1．1 抗剪连接的工作性能
第③种破坏形式属于构件的强度计算；第④种破坏形式由螺栓端
距≥2d0来保证，第⑤种破坏形式通过限制夹紧长度在（4~6）d内
来保证。因此，抗剪螺栓连接的计算只考虑第①、②种破坏形式。
1
1
(a)
(b)
3 钢结构的连接
3．1 钢结构的连接方法
3．1．3 螺栓连接螺栓连接分普通螺栓连接和高强度螺栓连接两种。
大六角头螺栓
扭剪型
（用于普通螺栓和高强螺栓）（用于高强度螺栓）
.
3. 钢结构连接
3. 钢结构连接方法
3.1.1 焊接连接（上节回顾）
1
.
1
.
1
.
1
.
3 钢结构的连接
3．1 钢结构的连接方法
3．7 普通螺栓连接的工作性能和计算 3．7．1 普通螺栓的抗剪连接 3．7．1．1 抗剪连接的工作性能
⑤螺栓过长时，栓杆弯曲变形过大。
1
1
(a)
(b)
(c)
e
(d)
1-1 剖面
(e)
图 3-12 抗剪螺栓的破坏性式
（a）螺栓杆剪断； (b)孔壁压坏； (c)板被拉断；（d）板端被剪断； (e)螺栓杆弯曲
.
3．7 普通螺栓连接的工作性能和计算 3．7．1 普通螺栓的抗剪连接
3．7．1．1 抗剪连接的工作性能
(3) 栓杆直接传力的弹性阶段如荷载再增加，连接所承受的外力就主要是靠螺栓与孔壁接触传递。螺栓杆除主要受剪力外，还有弯矩和轴向拉力，而孔壁则受到挤压。由于接头材料的弹性性质，也由于螺栓杆的伸长受到螺帽的约束，增大了板件间的压紧力，使板件间的摩擦力也随之增

第三章钢结构的连接螺栓连接PPT课件

N1Vy
V n
100 6
16.7kN
N1Tx 2 N1Ty N1Vy 2
54.52
27.3 16.7
2
70kN
Nb min
44kN
此连接不满足要求
第23页/共71页
将螺栓数目增加到10 个，并加大牛腿板尺寸，如图所示排列
验算1 号螺栓的强度
y
y1 160m m，x1 50m m, y1 3x1
第10页/共71页
单螺栓承载力设计值
N/2
抗剪承载力：
N
b v
d 2
nv 4
f
b v
N/2
N
nv—剪切面数目；d—螺栓杆直径； fvb—螺栓抗剪强度设计值；
承压承载力：
Ncb
d
tf
b c
d
∑t—连接接头一侧承压构件总厚度的较小值。 fcb—螺栓孔壁承压强度设计值；
单螺栓抗剪承载力： Nmbin min(Nvb, Ncb )
x
可近似取x1 0，xi 0，可以忽略N1Ty
N1Tx
T
y1 yi2
3104 160 41602 4802
37.5kN
y
N1Vy
V n
100 10
10kN
N1Tx 2 N1Vy 2
37.52
102
38.8kN
Nb min
44kN
满足要求
第24页/共71页
N1Tx N1Ty N1T
第29页/共71页
假定2：‘1’号螺栓在M作用下所受拉力最大
1
2
M
3 4
刨平顶紧承托(板)
N1
M
N2 N3 N4

钢结构螺栓连接PPT课件

未来发展方向
基于当前的技术现状和市场趋势，提出了钢结构螺栓连接未来可能的发展方向和挑战。
展望
新材料与新工艺的应用
探讨了新型材料如高强度轻质材料、耐腐蚀材料在螺栓连接中的潜在应用，以及激光焊接、摩擦焊接等新工艺与螺栓连接的结合使用。
智能化与自动化技术的应用
分析了人工智能、机器学习等技术在螺栓连接质量检测、施工监控等方面的应用前景，以及自动化设备在提高螺栓连接效率和质量方面的作用。
钢结构螺栓连接ppt课件
• 引言 • 钢结构螺栓连接的基本知识 • 钢结构螺栓连接的设计与计算 • 钢结构螺栓连接的施工工艺 • 钢结构螺栓连接的实例分析 • 总结与展望
01
引言
主题简介
钢结构螺栓连接
01
介绍钢结构螺栓连接的基本概念、应用场景和重要性。
螺栓连接分类
02
根据不同的分类标准，如连接方式、材料等，对螺栓连接进行
分类。
螺栓连接与焊接、铆接的比较
03
比较钢结构螺栓连接、焊接和铆接的优缺点，说明螺栓连接在
钢结构中的适用性。
目的和意义
提高钢结构可靠性
通过螺栓连接，可以提高钢结构的可靠性和稳定性，减少因焊接、铆接等连接方式带来的潜在问题。
降低维护成本
促进钢结构行业的发展
随着钢结构在建筑、桥梁、船舶等领域的应用越来越广泛，提高螺栓连接的技术水平，有利于推动钢结构行业的发展。
螺栓连接的强度计算应根据受力分析结果和螺栓材料的机械性能进行。
强度计算应考虑各种可能的载荷和应力组合，以及各种可能的工况和环境条件。
强度计算应采用合适的计算公式和方法，如安全系数法和极限状态法等。
强度计算应考虑螺栓连接的疲劳性能和耐久性要求，以确保螺栓连接在使用寿命内的安全性。

水工钢结构-3.钢结构的连接(螺栓)PPT课件

电动扳手-初拧、复拧、终拧
扭矩扳手-检查
试验证明，摩擦面涂红丹防锈漆后，抗滑移系数小于0.15，故摩擦面应严禁涂红丹。另外，连接在潮湿或淋雨条件下拼装，也会降低值，故应采取有效措施保证连接处表面的干燥。
摩擦型高强螺栓
单个螺栓抗剪承载力
单个螺栓抗拉承载力
N
b v
n f P R
0.9n f
A级 d≤24mm， B级 d>24mm。粗制螺栓（C级）：加工精度低，栓径与孔径之差为1~1.5mm，II类孔。其抗剪性能较差，但成本较低。材料性能等级为4.6S、4.8S。注：4.6级（4.6S), 4表示螺栓抗拉强度为400MPa，.6表示屈服强度与抗拉强度之比。
高强螺栓—中碳钢或合金钢经热处理（淬火并回火），
1
N1
M
2 34
M N2
y1
N3 y2 中
N4
和
轴
由力学知识可得：
N1 N2 N3 Nn
y1 y2 y3
yn
M N1 y1 N2 y2 Nn yn
因此，设计时只要满足下式即可：
N1
M
n
y1
N
b t
yi2
i 1
受压区
（3）高强度螺栓群偏心受拉
N
e
123
N1
N2
y1
4
N M=N·e
边距轧制边 s 1.2d0 ；切割边 s 1.5d0 （考虑切割尺寸误差）确定原则—保证净截面抗拉强度大于或等于毛截面的屈服强度。
1.5d0
3d0
边距
1.5d0
边距
线距
3d0
1.5d0
(1.2d0)
1.5d0

钢结构螺栓连接课件(精品)

剪力螺栓靠孔壁承压、螺杆抗剪传力，拉力螺栓靠螺栓受拉，有时普通螺栓同时受剪、受拉。
A 只受剪力 F
B 只受拉力
C 剪力和拉力共同作用
F
N
二、普通螺栓抗剪连接
（一）工作性能和破坏形式
N
1.工作性能
对图示螺栓连接做抗剪试验,即可得到板件上a、b两点相对位移δ和作用力N的关系曲线,该曲线清楚的揭示了抗剪螺栓受力的四个阶段,即： (1)摩擦传力的弹性阶段(0~1段) 直线段——连接处于弹性状态；该阶段较短——摩擦力较小。
§8.6 螺栓连接的构造
一、螺栓的种类 1.普通螺栓
按其加工的精细程度和强度分为:A、B、C三个级别。
A、B级---精制螺栓，性能等级为5.6或8.8级; 5或8表示fu≥500或800N/mm2, 0.6或0.8表示fy/fu=0.6 或0.8；Ⅰ类孔，孔径(do)-栓杆直径(d)＝0.3～0.5mm。
N/2 N/2 a
N
2 1 O
N
N
b
4 3
δ
(2)滑移阶段(1~2段) 克服摩擦力后，板件间突然发生水平滑移，最
大滑移量为栓孔和栓杆间的距离，表现在曲线上为水平段。
(3)栓杆传力的弹性阶段(2~3段) 该阶段主要靠栓杆与孔壁的
接触传力。栓杆受剪力、拉力、弯矩作用，孔壁受挤压。由于材料的弹性以及栓杆拉力增大所导致的板件间摩擦力的增大，N-δ 关系以曲线状态上升。
b1
I II
t1t 普通螺栓群轴心力作用下，为
N
b
了防止板件被拉断尚应进行板
件的净截面验算。
B、螺栓采用错列排列时:
I II
t1t
N
N
b
主板的危险截面为I--I和 II--II的净截面积可近似地取为：

钢结构的连接ppt课件

J——围焊缝的计算截面积对形心O点的极惯性
矩，J＝Ix＋Iy； Ix——围焊缝对ox轴的惯性矩； Iy——围焊缝对oy轴的惯性矩
角焊缝的最小焊脚尺寸应满足hf≥1.5 （t m ax㎜）， tmax较厚的焊件的厚度。对埋弧自动焊， hf可减少1㎜；对T 形连接的单面角焊缝应增加1㎜；当tmax≤4㎜时，取hf ＝ tmax。
③侧面角焊缝的最大计算长度侧面角焊缝的应力沿长度分布不均匀，两端大，中间小。焊缝中部尚未能充分发挥其承载力。因此，规定侧面角
需要的角焊缝有效高度为
焊脚尺寸hf＝he/0.7＝9㎜
N 118600
he lw[f]2080856.3m m
焊件钢板最大厚度tmax＝14㎜，最小厚度tmin＝10㎜，故焊脚
尺寸hf＝9㎜，满足1.5 (5t m.a6x ㎜)<hf<1.2tmin(=12㎜) 。
（2）轴心力作用下角钢角焊缝的计算
• 直角角焊缝的截面形式有普通焊缝（等边）、平坡焊缝和深熔焊缝。一般采用普通直角焊缝（图20-9a），但是普通直角焊缝受力时力线弯折，应力集中严重，焊缝根部容易开裂。因此在直接承受动力荷载的直角焊缝常采用平坡焊缝（图20-9b）和深熔焊缝（图20-9c）。
•斜角焊缝常用于钢管结构中。对于α＞135°或α＜60° 的斜角焊缝,除了钢管结构外,不宜用作受力焊缝。
N3 helf [f ]
再通过平衡关系，可得到：
N1 N2
e2 e1 e2
e1 e1 e2
N N
N3 2
N3 2
k1N
N3 2
k2
N
N3 2
（20-9）
对于图20-16c）所示的L形焊缝，则不需先选定端
焊缝的厚度hf，而令式（20-9）的N2=0，可得到：

钢结构的连接(螺栓)PPT

02
焊接过程中易产生热变形，需进行焊后处理。
03
焊接过程中易产生焊接缺陷，如气孔、夹渣、未熔合等。
04
焊接过程中需要消耗大量能源，且焊接设备成本较高。
螺栓连接
01
02
03
04
通过螺栓和螺母将两个或多个钢材连接在一起，操作简单，
安装方便。
螺栓连接可以拆卸，便于维修和更换。
螺栓连接适用于承受静载和动载的结构，承载能力较高。
优点
01
02
03
04
高强度
螺栓连接具有较高的承载能力，能够承受较大的拉力和压力
。
灵活性
螺栓连接适用于各种形状和尺寸的钢结构，可以方便地连接
不同材料和厚度的构件。
易于安装
螺栓连接的安装过程相对简单，不需要焊接等复杂工艺，可
以快速装配和拆卸。
耐腐蚀
钢结构连接处使用螺栓连接可以有效避免焊接区域的腐蚀问
06
螺栓连接的未来发展
新材料的应用
01
02
03
高强度钢材
随着材料科学的进步，高强度钢材的研发和应用将进一步提高螺栓连接的强度和稳定性。
轻质材料
轻质材料的出现将降低结构重量，提高螺栓连接的效率，尤其在航空和汽车领域具有广泛应用前景。
耐腐蚀材料
针对不同环境条件，研发具有良好耐腐蚀性能的螺栓材料，以提高结构的使用寿命和安全性。
智能化连接技术
自动化装配
利用机器人和自动化设备实现螺栓连接的快速、准确装配，提高生产效率。
智能监测
通过传感器和智能化技术对螺栓连接进行实时监测，及时发现潜在问题，确保结构安全。
预紧力控制

钢结构A-3.钢结构的连接(高强螺栓)PPT课件

螺栓群抗剪承载力：
V n 0 ( 0 . 9 n fP ) 0 . 9 n f ( P 1 . 2 5 N t 1 ) ( P 1 . 2 5 N t 2 )
V 0 .9 n f (n P 1 .2 5 N ti)
2021/6/7
15
摩擦型连接高强度螺栓的应力
2021/6/7
感谢您的关注！
连接的受剪承载力设计值应按下式计算：
N v b ,t0 .9 n f (n P 1 .2 5 N ti)
按比例关系可求得：
Nt2 55.6kN
Nt3 42.9kN
Nt4 30.3kN
Nt5 17.7kN
Nt6 5.1kN
2021/6/7
24
故有：
N t i ( 6 8 . 2 5 5 . 6 4 2 . 9 3 0 . 3 1 7 . 7 5 . 1 ) 2
2021/6/7
受剪力和拉力联合作用
19
普通螺栓
摩擦型高强承压型高强
2021/6/7
受剪
受拉剪拉
受剪受拉剪拉受剪
受拉剪拉
Nvb
nv
d2
4
fvb
NtbAeftb
Ncb dt ffb
(
Nv Nvb
)2
(
Nt Ntb
)2
1
NV Ncb
NVb 0.9nf P
Ntb 0.8P
N v b0 .9 nf P 1 .2N 5 t Ntb 0.8P
439.6kN
验算受剪承载力设计值：
N v b ,t0 .9 n f (n P 1 .2 5 N ti)
0 . 9 1 0 . 4 5 ( 1 6 1 5 5 1 . 2 5 4 3 9 . 6 ) 7 8 1 .9 k N V 7 5 0 k N

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N/2
单个抗剪螺栓的承载力设计值
由破坏形式知抗剪螺栓的承载力取决于
d
螺栓杆受剪和孔壁承压两种情况，故
单个螺栓抗剪承载力由以下两式决定:
抗剪承载力：
承压承载力：
单个螺栓抗剪承载力：
nv—剪切面数目； d—螺栓杆直径； fvb、fcb—螺栓抗剪和承压强度设计值； ∑t—连接接头一侧承压构件总厚度的较小值。
3.5 普通螺栓连接的构造和计算
3.5.1 普通螺栓的排列和构造要求
1.形式和规格
分类
钢材
强度
孔径d0与栓径d
等级之差(mm)
加工
C级普通
粗糙
粗制螺栓
碳素钢 Q235
4.6 4.8
1.0 ~ 1.5 尺寸不准成本低
受力特点
抗剪差抗拉好
安装
应用
方便
承拉应用多临时固定
A级优质 B级碳素钢 5.6 精制 45号钢 8.8 螺栓 35号钢
N/2 N/2 l1
平均值螺栓的内力分布
所以，连接所需螺栓数为：
当l1>15d0(d0为孔径)时，连接进入弹塑性工作状态后，即使内力重新分布,各个螺栓内力也难以均匀，端部螺栓首先破坏,然后依次破坏。由试验可得连接的抗剪强度折减系数β与l1/d0的关系曲线。
当15d 0 l1 60d 0时： β = 1.1 - l1
= N
An
=
1250103 58.32 102
214.3
N/mm2＜
f
= 215N/mm2
符合要求。
普通螺栓的抗拉连接（一）普通螺栓抗拉连接的工作性能
N
破坏形式
N/2
1）螺栓杆被剪坏螺栓杆较细而板件较厚时
2）孔壁的挤压破坏
螺栓杆较粗而板件较薄时
N
N
3）板件被拉断
N
N
截面削弱过多时
以上破坏形式予以计算解决。
4）板件端部被剪坏(拉豁)
N
N
端距过小时；端距不应小于
2dO
5）栓杆弯曲破坏
N/2
螺栓杆过长；栓杆长度不应大于5d
N
这两种破坏构造解决
剪切面数目nv
N
N
N/2
N
N/2
N/3
N/2
N/3
N/2
N/3
普通螺栓群抗剪连接计算
1、普通螺栓群轴心力作用下抗剪计算
试验证明,栓群在轴力作用下各个螺栓的内力沿栓群 N 长度方向不均匀，两端大, 中间小。
当l1≤15d0(d0为孔径)时，连接进入弹塑性工作状态后，内力重新分布，各个螺栓内力趋于相同，故设计时假定N 由各个螺栓平均承担。
C级螺栓宜用于沿杆轴方向的受拉连接，以下情况可用于抗剪连接：（1）承受静载或间接动载的次要连接；（2）承受静载的可拆卸结构连接；（3）临时固定构件的安装连接。
3.5.2 普通螺栓连接的受力性能
螺栓连接的受力形式
A 只受剪力 F
B 只受拉力
C 剪力和拉力共同作用
F
N
1. 抗剪螺栓连接
N/2
端距中距
边距中距边距
A 并列
B 错列
3.螺栓排列的要求
（1）受力要求: 垂直受力方向：为了防止螺栓应力集中相互影响、截面削弱过多而降低承载力，螺栓的边距和端距不能太小；顺力作用方向：为了防止板件被拉断或剪坏，端距不能太小；对于受压构件：为防止连接板件发生鼓曲，中距不能太大。
（2）构造要求；螺栓的边距和中距不宜太大，以免板件间贴合不密，
150 d 0
平均值
长连接螺栓的内力分布
β
1.0
我国规范
故，连接所需栓数：
0.75
0.5
试验曲线
8.8级 M22
0.25
l1/d0
0 10 20 30 40 50 60 70 80
➢
N Vb
N
b c
普
通螺
N b m in
=
min
NVb
，N
b c
栓
群轴
否
l1 15d0
是
心
受
剪的计
N
n
=
=21.5mm，试设计此连接。
解： 1.确定连接盖板截面采用双盖板拚接,截面尺寸选10×410,与被连接钢板截面面积接近且稍大,钢材亦为Q235。
2.计算需要的螺栓数目和布置螺栓一个螺栓抗剪承载力设计值为：
NVb
= nV
d 2
4
f
b V
= 2 20 2 140 10 -3
4
= 87.9
主板的危险截面为1--1和
1 1’
t1t
1’--1’截面:
N
b
N
c4 c1
c3 c2
1 1’
拼接板的危险截面为2--2和 2’--2’截面:
N
b1
2 2’
t1t
N
b
c4 c1
c3 c2 2 2’
例题：两钢板截面为-18×410，钢材Q235，承受轴心力N =1250KN（设计值），采用M20普通粗制螺栓拚接，孔径d 0
KN
一个螺栓抗剪承载力设计值为：
Ncb = d t fcb = 201830510-3 =109.8 KN
连接Байду номын сангаас需要的螺栓数目为
n ≥ N / Nmiin = 1250 / 87.9 = 14.22
n 取 =16个。
采用并列布置，如图所示。连接盖板尺寸为10×410×710。中距、端距、边距均符合构造要求。
N
b m
in
算
流
= 1.1- l1 0.7
150 d0
N
n
=
N
b m
in
程
取整数按规定排列螺栓
普通螺栓群轴心力作用下，为了防止板件被拉断尚
应进行板件的净截面验算。 A、螺栓采用并列排列时: 主板的危险截面为1-1截面:
12
N
b1
t1t
N
b
12
拼接板的危险截面为2-2截面:
B、螺栓采用错列排列时:
0.3~0.5
精度高尺寸准确成本高
抗剪抗拉均好
精度要求高
目前应用减少
4、5或8表示fu≥400、500或800N/mm2, 0.6或0.8 表示fy/fu=0.6或0.8；
2. 排列和构造要求
排列原则：简单紧凑、整齐划一、便于安装并列：排列简单，栓孔对截面削弱较多错列：排列紧凑，减少截面削弱，排列繁杂
55 100 100 100 55
Ⅰ
Ⅱ
N
N
410
Ⅰ
Ⅱ
55 80 80 80 55 55 80 80 80 55 10
N
N
10 18 10
3.验算被连接钢板的净截面强度被连接钢板Ⅰ-Ⅰ截面受力最大,连接盖板则是Ⅱ-
Ⅱ截面受力最大，但后者截面面积稍大,故只验算被连接钢板即可。
An = A - n1d0t = 41 1.8 - 4 2.15 1.8 = 58.32 cm2
潮气侵入腐蚀钢材。
（3）施工要求
为了便于扳手拧紧螺母，螺栓中距应不小于3do。根据以上要求，规范给定了螺栓的容许间距。
螺栓连接的构造要求
为了保证连接的可靠性，每个杆件的节点或拼接接头一端不宜少于两个永久螺栓，但组合构件的缀条除外；
直接承受动荷载的普通螺栓连接应采用双螺帽，或其他措施以防螺帽松动；