第三章-钢结构连接(螺栓)

3 钢结构的连接
3．6 螺栓连接的构造
3．6．1 螺栓的排列
规范规定的钢板上螺栓的容许距离见表3.5（p62)。
在角钢、普通工字钢、槽钢截面上排列螺栓的线距应满 足表3.6、表3.7、表3.8的要求。
螺栓或铆钉的最大、最小容许距离
名称
位置和方向
1
外 排 (垂 直 内 力 方 向 或 顺 内 力 方 向 )
中间排的数值采用。
角 钢 上 螺 栓 或 铆 钉 线 距 表 (mm)
表 3.5
角 钢 肢 40 45 50 56 63 70 75 80 90 100 110 125
单宽
行 排
线距 e
25
25
30
30
35 40 40 45 50 55 60 70
列 钉 孔 最 11.5 13.5 13.5 15.5 17.5 20 22 22 24 24 26 26
3．1 钢结构的连接方法
3．1．3 螺栓连接
3．1．3．2 高强度螺栓分类
高强度螺栓：用45号钢、40B钢和20MnTiB钢加工而成， 经热处理后，螺栓抗拉强度应分别不低于800 N/mm2和 1000 N/mm2，即前者的性能等级为8.8级，后者的性能 等级为10.9级，分为两种：
摩擦型连接：只靠摩擦阻力传力，并以剪力不超过接触 面摩擦力作为设计准则；孔径比螺栓公称直径d大 1.5~2.0mm，剪切变形小，可用于承受动力荷载的结构。
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）
3．1 钢结构的连接方法
3．1．3 螺栓连接 3．1．3．1 普通螺栓分类
A级与B级（精制螺栓）为8.8级，其抗拉强度不小于800 N/mm2，
屈 强 比 为 0.8 。 螺 栓 孔 要 求 ： 尺 寸 准 确 ， 螺 杆 直 径 与 螺 栓 孔 径 相 同 （Ⅰ类孔，用钻模钻成） ，对成孔质量要求高，制作和安装复杂， 价格高，很少在钢结构中采用。
大。所以N-曲线呈上升状态，达
到“3”点时，表明螺栓或连接
板达到弹性极限，此阶段结束。
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
(4)弹塑性阶段 荷载继 续增加，在此阶段即使 给荷载很小的增量，连 接的剪切变形也迅速加 大，直到连接的最后破 坏。N-图上曲线的最高 点“4”所对应的荷载即 为普通螺栓连接的极限 荷载。
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
抗剪螺栓连接达到极限承载力时，可能的破坏形式有： ①当栓杆直径较小，板件较厚时，栓杆可能先被剪断；
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
3．6．2 螺栓连接的使用基本要求
(1) 每一杆件在节点上以及拼接接头的一端，永久性螺 栓数不宜少于两个。但根据实践经验，对于组合构 件的辍条，其端部连接可采用一个螺栓。 (2)对直接承受动力荷载的普通螺栓连接应采用双螺帽 弹簧垫圈、将螺帽和螺杆焊死等方法防止螺栓松动。 (3)当型钢构件的拼接采用高强度螺栓连接时，由于型 钢的抗弯刚度较大，不能保证摩擦面紧密贴合，故 不能用型钢作为拼接件，而应采用钢板。 (4)在高强度螺栓连接范围内，应选择恰当的构件接触 面的处理方法
施工图中螺栓及其孔眼图例
螺栓及其孔眼图例见表3.3，
3．7 普通螺栓连接的工作性能和计算
普通螺栓连接按受力情况可分为三类：
①螺栓只承受剪力； ②螺栓只承受拉力； ③螺栓承受拉力和剪力的共同作用。
下面将分别论述这三类连接的工作性能和计算 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 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
3．6．2 螺栓连接的构造要求
(5) C级螺栓，只宜用于沿螺栓轴线方向受拉的连接， 但在承受静力荷载结构的次要连接、可拆卸结构的连接 和临时固定构件用的安装连接中，也可用与受剪。
但在重要的连接中，例如：制动梁或吊车梁上翼缘与 柱的连接，由于传递制动梁的水平支承反力，同时受到 反复动力荷载作用，不得采用C级螺栓。柱间支撑与柱 的连接，以及在柱间支撑处吊车梁下翼缘的连接，承受 着反复的水平制动力和卡轨力，应优先采用高强度螺栓。
3 钢结构的连接
3．6 螺栓连接的构造
3．6．1 螺栓的排列
3 钢结构的连接
3．6 螺栓连接的构造 3．6．1 螺栓的排列 螺栓在构件上的排列应考虑以下要求：
(1)受力要求
规范规定端距不应小于2d0； (2)构造要求
螺栓的中距及边距不宜过大，保证紧密贴合，防止潮 气侵入缝隙使钢材锈蚀(见下表）
(3)安装要求：要保证扳手工作有一定空间，规定最小 中距为3 d0。
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
(2)滑移阶段 当荷载增 大，连接中的剪力达到 构件间摩擦力的最大值， 板件间突然产生相对滑 移，其最大滑移量为螺 栓杆与孔壁之间的间隙， 直至螺栓杆与孔壁接触， 也 就 是 N- 图 上 曲 线 为 1,2 水平线段。
C级（粗制螺栓）：4.6级或4.8级。螺栓孔要求：孔径比螺栓杆的直 径大1.5~3 mm（Ⅱ类孔）. 螺栓表面粗糙，在零件上一次冲孔。由于 螺栓杆与螺栓孔之间有较大的间隙，受剪力作用时，将会产生较大的 剪切滑移，连接的变形大；但传递拉力时，变形不大，故一般用于栓 杆受拉的连接中、次要的抗剪连接或安装时的临时固定。
大直径
角钢肢 125 140 160 180 200
Baidu Nhomakorabea
角 钢 肢 160 180 200
双宽
双宽
行
ｅ1 55 60
70
70 80 行
ｅ1
60 70 80
错 ｅ2 90 100 120
排 钉孔最 24 24
26
160 并 ｅ 2 130 140 160 26 列 钉孔最 24 24 26
大直径
大直径
工 字 钢 和 槽 钢 腹 板 上 的 螺 栓 线 距 表 (m m )
3．7．1．2 单个普通螺栓的抗剪承载力 普通螺栓连接的抗剪承载力，应考虑螺栓杆受剪和孔壁承压两 种情况。假设螺栓受剪面上的剪应力是均匀分布的，则单个抗剪螺 栓的抗剪承载力设计值为
号
线 距 C m in 4 0 4 0 5 0 5 5 6 0 6 5 6 5 7 0 7 5 8 0 8 0 8 5 9 0 9 5 9 5
槽 钢 型 号 12 14 16 18 20 22 25 28 32 36 40 — — — —
线 距 C m in 3 0 3 5 3 5 4 0 4 0 4 5 4 5 4 5 5 0 5 6 6 0 — — — —
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
②当栓杆直径较大，板件较薄时，板件可能先被挤坏， 由于栓杆和板件的挤压是相对的，故也可把这种破坏叫 做螺栓承压破坏；
1
1
(a)
(b)
(c)
e
(d)
1-1 剖面
(e)
图 3-12 抗剪螺栓的破坏性式
中
中
垂直内力方向
心
间
压力
间
顺内力方向
排
拉力
距
表 3 .4
最大容许距离 最 小 容 许
(取 两 者 的 较 小 值 ) 距 离
8d0或 12t
16d0或 24t
12d0或 18t
3d0
16d0或 24t
顺内力方向
中心至
垂直
剪切边或手工气割边
构件边
内力 轧制边自动精密
高强度螺栓
缘距离
方向 气割或锯割边
其他螺栓或铆钉
4d0或 8t
2d0 1 .5 d 0
1 .2 d 0
注 ： (1) d0 为 螺 栓 或 铆 钉 孔 直 径 ， t 为 外 层 较 薄 板 件 的 厚 度 ； (2 )钢 板 边 缘 与 刚 性 构 件 (如 角 钢 、 槽 钢 等 )相 连 的 螺 栓 或 铆 钉 的 最 大 间 距 ， 可 按
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
(1)摩擦传力的线性阶段 在 施加荷载之初，荷载较小， 连接中的剪力也较小，荷载 靠构件间接触面的摩擦力传 递，螺栓杆与孔壁之间的间 隙保持不变，连接工作处于
线性阶段，在N-图上呈现出
0~1斜直线段。但由于板件 间摩擦力的大小取决于拧紧 螺帽时在螺杆中的初始拉力， 一般说来，普通螺栓的初拉 力很小，故此阶段很短，可 略去不计。
(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
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
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
⑤螺栓过长时，栓杆弯曲变形过大。
1
1
(a)
(b)
表 3 .6
工 字 钢 型 12 14 16 18 20 22 25 28 32 36 40 45 50 56 63
号
线 距 C m in 4 0 4 5 4 5 4 5 5 0 5 0 5 5 6 0 6 0 6 5 7 0 7 5 7 5 7 5 7 5
槽 钢 型 号 12 14 16 18 20 22 25 28 32 36 40 — — — —
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)
(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
（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板件可能因螺栓孔削弱太多而被拉断；④端 距太小，端距范围内的板件有可能被栓杆冲剪
破坏
1
1
(a)
(b)
(c)
3．7．1．1 抗剪连接的工作性能 抗剪连接是最常见的螺栓 连接。如果以上图 所示 的螺栓连接试件作抗剪试 验，则可得出试件上a、b 两点之间的相对位移与作 用力N的关系曲线[下图。 由此关系曲线可见，试件 由零载一直加载至连接破 坏的全过程，经历了以下 四个阶段。
3．7 普通螺栓连接的工作性能和计算
线 距 C m in 4 0 4 5 5 0 5 0 5 5 5 5 5 5 6 0 6 5 7 0 7 5 — — — —
工 字 钢 和 槽 钢 腹 板 上 的 螺 栓 线 距 表 (m m )
表 3 .6
工 字 钢 型 12 14 16 18 20 22 25 28 32 36 40 45 50 56 63
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
承压型连接：允许接触面滑移，以连接达到材料破坏的 极限承载力作为设准则。孔径比螺栓公称直径d大 1.0~1.5mm承载力高于摩擦型，但剪切变形大，故不得 用于承受动力荷载的结构中。
3 钢结构的连接
3．6 螺栓连接的构造
3．6．1 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形式(图3.50)。