第三章 钢结构的连接-普通螺栓连接(2011.9.14-9.26)

N f An ,1 An ,1 b m d 0 t ;
b1
b
1 2
f 钢材强度设计值 ; d 0 螺栓孔直径；
m 危险截面上的螺栓数； b 主板宽度；t 主板厚度。
拼接板的危险截面为2-2截面:
0.5 N f An , 2
An , 2 b1 m d 0 t1 ; f 钢材强度设计值 ; d 0 螺栓孔直径；
b1 拼接板宽度； m 危险截面上的螺栓数； t1 拼接板厚度。
B、螺栓采用错列排列时: 主板的危险截面为1--1和
c1
1 1’
t1 t
1’--1’截面:
N f An
N
b c4 c3 c2
N
对于1 1截面：An b m d 0 t ;
1 1’
2 2 对于1’ 1’ 截面：An 2c4 m 1 c1 c2 m d0 t; 式中：f 钢材强度设计值； d 0 螺栓孔直径；
b N 12Tx N 1F N min
2
( 3 47)
三、普通螺栓的抗拉连接
（一）普通螺栓抗拉连接的工作性能
抗拉螺栓连接在外力作用下，连接板件接触面
有脱开趋势，螺栓杆受杆轴方向拉力作用，以栓杆被
拉断为其破坏形式。
（二）单个普通螺栓的抗拉承载力设计值


( 3 41)

N 1T
T r1
n i 1
2 r i

T r1
2 2 x y i i i 1 i 1
n
n
( 3 42)
y
将N1T沿坐标轴分解得:
N 1Tx T r1

.
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

1.高强度螺栓预拉力的控制方法 预拉力是通过拧紧螺帽来实现的。其常用的控制方法为： ⑴转角法（用于大六角型螺栓）：通过工艺试验，确定满足预
拉力要求所需角度，在实际工程中采用固定转角，不精确； ⑵扭矩法（用于大六角型螺栓）：通过工艺试验，确定满足预
拉力要求所需扭矩，制做特殊扳手，如机械扳手，光电扳手等； ⑶扭剪法（用于扭剪型螺栓）：用特殊扳手拧断其梅花头为
Nt
N
b t
2、螺栓群弯矩受拉
N
H
V
N
刨平顶紧 承托（板）
a)
b)
螺栓群承受轴心拉力
基本假定：
1）在弯矩作用下，板件绕最边缘的螺栓旋转 ；
2）每个螺栓受力大小与其到旋转中心的距离成正比。
3.7 普通螺栓连接的工作性能和计算
第三章 钢结构的连接
3.7.2 普通螺栓抗拉连接
V N1
N2
N3
M
o'
中和轴
第三章 钢结构的连接
3.7.2 普通螺栓抗拉连接
规范中考虑杠杆效应的方法： 1）降低螺栓的抗拉强度，即取 ftb 0.8 f ；
2）设计中采取构造措施以减少不利影响，如设置加劲肋。
抗拉连接螺栓的破坏形式：螺杆被拉断。
3.7.2.2 单个螺栓的抗拉承载力
式单中个Ae螺—栓—的螺抗栓拉的承有载效力面N设t积b计，值A可e为查f：tb表；πd4e2 ftb
形小,耐疲劳,特别适于承受动力荷载的结构. d0 d 1.5-
2.0mm。
承压型连接——允许接触面滑移,以连接达到破坏的极限承载
力作为设计准则.其承载力高于摩擦型,连接紧凑,但剪切变形
比摩擦型大，故不得用于承受动力荷载的结构。d
1.5mm。

第一节 概 述
轴心受力构件分轴心受拉及受压两类构件，作为一种受力构 件，就应满足承载能力与正常使用两种极限状态的要求。
正常使用极限状态的要求用构件的长细比来控制；承载能力 极限状态包括强度、整体稳定、局部稳定三方面的要求。
稳定问题是钢构件的重点问题，所有钢构件都涉及到稳定问 题，是钢构件设计的重点与难点。本章将简单讲述钢结构的 钢结构稳定理论的一般概念，为下序章节打基础。
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《钢结构》课件第 三章钢结构的连接
二、受力性能与计算
1、受力分类
螺栓根据作用不同，按螺栓受力可以分为：受剪、受拉及 剪拉共同作用
2、受剪连接 受力性能与破坏形式 五种破坏形式
➢ 螺栓受剪破坏 ➢ 孔壁挤压破坏 ➢ 连接板净截面破坏 ➢ 螺栓受弯破坏 ➢ 连接板冲剪破坏
t 5d
e2d
t 5d
稳定问题为钢结构的重点问题，所有钢结构构件均件均 存在稳定问题，稳定问题分构件的整体稳定和局部稳定。
二、理想轴心受压构件的整体失稳
1、理想条件：绝对直杆、材料均质、无荷载偏心、无初始应 力、完全弹性。
2、典型失稳形式（p101，图4.5）
弯曲失稳－只有弯曲变形；
扭转失稳－只有扭转变形。
弯扭失稳－弯曲变形的同时伴随有扭转变形。
高强螺栓的预拉力（P85表3.9）
P 0 .9 0 .9 1 .2 0 .9fuA e0 .60fu 7 A e5
二、摩擦型高强螺栓连接计算
受剪连接计算
一个螺栓抗剪承载力
NV b 0.9nf μP
连接所需螺栓数
n
N
N
b V
净截面强度：考虑50％孔前传力
σ＝ N,＝1（ 0.5n1） Nf
承压型允许克服最大摩擦力后，以螺杆抗剪与孔壁承压破坏 为承载力极限状态（同普通螺栓）。受拉时两者无区别。 高强螺栓采用Ⅱ级孔，便于施工。 受传力机理的要求，构造上除连接板的边、端距≥1.5d0外其 它同普通螺栓。 高强螺栓的材料与强度等级 由高强材料经热处理制成，按强度等级分10.9与8.8级。 ➢ 10.9级一般为20MnTiB、40Cr等材料，fu≥1000N/mm2， fu/fy≥0.9；8.8级一般为45＃钢制成， fu≥800N/mm2， fu/fy≥0.8。