第29講普通螺栓連接計(jì)算

1、第29講普通螺栓連接計(jì)算普通螺栓連接計(jì)算 主講教師：向昊普通螺栓連接特點(diǎn)普通螺栓連接特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)裝拆便利，設(shè)備簡(jiǎn)單。裝拆便利，設(shè)備簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)缺點(diǎn)粗制螺栓不宜受剪，粗制螺栓不宜受剪，精制螺栓精制螺栓加工和安裝難度較大，加工和安裝難度較大， 開(kāi)孔對(duì)構(gòu)件截面有一定削弱。開(kāi)孔對(duì)構(gòu)件截面有一定削弱。鋼結(jié)構(gòu)連接發(fā)展方向鋼結(jié)構(gòu)連接發(fā)展方向工廠構(gòu)件焊接、工地節(jié)點(diǎn)螺栓連接。工廠構(gòu)件焊接、工地節(jié)點(diǎn)螺栓連接。1.1.普通螺栓連接的構(gòu)造普通螺栓連接的構(gòu)造螺栓規(guī)格螺栓規(guī)格精制螺栓精制螺栓粗制螺栓粗制螺栓分類分類A A級(jí)和級(jí)和B B級(jí)級(jí)C C級(jí)級(jí)強(qiáng)度等級(jí)強(qiáng)度等級(jí)5.65.6級(jí)和級(jí)和8.88.8級(jí)級(jí)4.64.6級(jí)和級(jí)和4.

2、84.8級(jí)級(jí)加工方式加工方式車床上經(jīng)過(guò)切削而成車床上經(jīng)過(guò)切削而成單個(gè)零件上一次沖成單個(gè)零件上一次沖成加工精度加工精度類孔類孔螺桿與栓孔直徑之差為螺桿與栓孔直徑之差為0.250.250.5mm0.5mm類孔類孔螺桿與栓孔直徑之差為螺桿與栓孔直徑之差為1.51.53mm3mm受力特點(diǎn)受力特點(diǎn)抗剪抗拉均好抗剪抗拉均好抗剪差、抗拉好抗剪差、抗拉好經(jīng)濟(jì)性能經(jīng)濟(jì)性能價(jià)格高價(jià)格高價(jià)格經(jīng)濟(jì)價(jià)格經(jīng)濟(jì)用途用途構(gòu)件精度很高的結(jié)構(gòu)（機(jī)械結(jié)構(gòu)件精度很高的結(jié)構(gòu)（機(jī)械結(jié)構(gòu)）；在構(gòu)）；在鋼結(jié)構(gòu)中很少采用鋼結(jié)構(gòu)中很少采用沿螺栓桿軸受拉的連接；次要的抗沿螺栓桿軸受拉的連接；次要的抗剪連接；安裝的臨時(shí)固定剪連接；安裝的臨時(shí)固定A級(jí)

3、用于級(jí)用于d24，且，且L 10d或或L150mm的螺栓；的螺栓；B級(jí)包括級(jí)包括d24或或L 10d或或 L150mm的螺栓。的螺栓。d為公稱直徑，為公稱直徑，L為螺桿公稱長(zhǎng)度。為螺桿公稱長(zhǎng)度。1.1.普通螺栓連接的構(gòu)造普通螺栓連接的構(gòu)造1.1.普通螺栓的種類普通螺栓的種類1.1.普通螺栓連接的構(gòu)造普通螺栓連接的構(gòu)造2.2.螺栓的排列螺栓的排列原則原則: : 螺栓的排列應(yīng)簡(jiǎn)單、統(tǒng)一而緊湊，滿足受力要求，構(gòu)造合理又便于安裝。螺栓的排列應(yīng)簡(jiǎn)單、統(tǒng)一而緊湊，滿足受力要求，構(gòu)造合理又便于安裝。排列的方式排列的方式B B 錯(cuò)列錯(cuò)列A A 并列并列中距中距中距中距邊距邊距邊距邊距端距端距并列并列（簡(jiǎn)單、整

4、齊、緊湊、削弱大）（簡(jiǎn)單、整齊、緊湊、削弱大）錯(cuò)列錯(cuò)列（削弱小）（削弱?。?）受力要求）受力要求任意方向的任意方向的中距、邊距中距、邊距和和端距端距不能過(guò)小，以防止鋼板截面過(guò)度不能過(guò)小，以防止鋼板截面過(guò)度 削弱而承載力不足；對(duì)于受壓構(gòu)件，中距不能太大，以防止連接削弱而承載力不足；對(duì)于受壓構(gòu)件，中距不能太大，以防止連接 板件發(fā)生鼓曲。板件發(fā)生鼓曲。（2）構(gòu)造要求）構(gòu)造要求 螺栓的螺栓的栓距栓距及及線距線距過(guò)大，則構(gòu)件接觸面不夠緊密，潮氣易侵入縫過(guò)大，則構(gòu)件接觸面不夠緊密，潮氣易侵入縫 隙而發(fā)生銹蝕。隙而發(fā)生銹蝕。（3）施工要求）施工要求 要保證有一定的空間，以便轉(zhuǎn)動(dòng)扳手，擰緊螺母。要保證有一定

5、的空間，以便轉(zhuǎn)動(dòng)扳手，擰緊螺母。中心距太大中心距太大2d端距過(guò)小端距過(guò)小1.1.普通螺栓連接的構(gòu)造普通螺栓連接的構(gòu)造螺栓排列應(yīng)滿足的要求螺栓排列應(yīng)滿足的要求:1.1.普通螺栓連接的構(gòu)造普通螺栓連接的構(gòu)造1.1.普通螺栓連接的構(gòu)造普通螺栓連接的構(gòu)造3.3.螺栓的其它構(gòu)造要求螺栓的其它構(gòu)造要求（1 1）為了保證連接的可靠性，每個(gè)桿件的節(jié)點(diǎn)或拼接接頭一端不宜少于）為了保證連接的可靠性，每個(gè)桿件的節(jié)點(diǎn)或拼接接頭一端不宜少于兩個(gè)兩個(gè)永久永久螺栓；螺栓；（2 2）直接承受動(dòng)荷載的普通螺栓連接應(yīng)采用）直接承受動(dòng)荷載的普通螺栓連接應(yīng)采用雙螺帽雙螺帽，或其他措施以防螺帽松動(dòng)；，或其他措施以防螺帽松動(dòng)；（3 3）

6、C C級(jí)螺栓宜用于沿桿軸方向的受拉連接，以下情況可用于抗剪連接：級(jí)螺栓宜用于沿桿軸方向的受拉連接，以下情況可用于抗剪連接： 承受承受靜載靜載或間接動(dòng)載的或間接動(dòng)載的次要連接次要連接； 承受靜載的承受靜載的可拆卸可拆卸結(jié)構(gòu)連接；結(jié)構(gòu)連接； 臨時(shí)固定構(gòu)件的臨時(shí)固定構(gòu)件的安裝連接安裝連接。（4 4）沿桿軸方向）沿桿軸方向受拉螺受拉螺栓連接的端板，應(yīng)適當(dāng)加大剛度，以減小栓連接的端板，應(yīng)適當(dāng)加大剛度，以減小撬力撬力對(duì)螺栓抗拉對(duì)螺栓抗拉承載力的不利影響。承載力的不利影響。P2632.2.普通螺栓連接計(jì)算普通螺栓連接計(jì)算1.普通螺栓連接的受力形式普通螺栓連接的受力形式FNF受剪連接受剪連接受拉連接受拉連接同

7、時(shí)受剪、受拉同時(shí)受剪、受拉2.2.普通螺栓連接計(jì)算普通螺栓連接計(jì)算2.普通螺栓的工作性能普通螺栓的工作性能NNabNN/2N/2abNN/2N/2NO1234摩擦傳力摩擦傳力滑移滑移栓桿受剪栓桿受剪栓孔承壓栓孔承壓受剪螺栓受剪螺栓靠靠栓桿栓桿的的抗剪抗剪以及螺栓桿對(duì)以及螺栓桿對(duì)栓孔壁栓孔壁的的承壓承壓傳遞垂直于栓桿的剪力傳遞垂直于栓桿的剪力. .受拉螺栓受拉螺栓靠螺靠螺栓桿栓桿承承受受順桿軸方向的順桿軸方向的拉拉力。力。2.2.普通螺栓連接計(jì)算普通螺栓連接計(jì)算3.受剪連接的破壞形式受剪連接的破壞形式（5種）種）1 1）螺栓桿被剪壞）螺栓桿被剪壞N/2NN/22 2）栓壁的擠壓破壞）栓壁的擠壓破

8、壞NN3 3）板件被拉斷）板件被拉斷NN以上三種破壞形式通過(guò)強(qiáng)度計(jì)算避免。以上三種破壞形式通過(guò)強(qiáng)度計(jì)算避免。2.2.普通螺栓連接計(jì)算普通螺栓連接計(jì)算NNN/2NN/24 4）板件端部被剪壞）板件端部被剪壞( (拉豁拉豁) )構(gòu)造要求：端矩不應(yīng)小于構(gòu)造要求：端矩不應(yīng)小于2d2dO O5 5）栓桿彎曲破壞）栓桿彎曲破壞板疊合厚度板疊合厚度tt不應(yīng)大于不應(yīng)大于5d5d以上以上2 2種破壞形式通過(guò)構(gòu)造措施解決。種破壞形式通過(guò)構(gòu)造措施解決。2.2.普通螺栓連接計(jì)算普通螺栓連接計(jì)算4.4.單個(gè)普通螺栓的受剪計(jì)算單個(gè)普通螺栓的受剪計(jì)算栓桿受剪承載力設(shè)計(jì)值：栓桿受剪承載力設(shè)計(jì)值：栓孔承壓承載力設(shè)計(jì)值：栓孔承壓

9、承載力設(shè)計(jì)值：?jiǎn)蝹€(gè)普通螺栓受剪承載力設(shè)計(jì)值：?jiǎn)蝹€(gè)普通螺栓受剪承載力設(shè)計(jì)值：bvbcbmin,minNNNbv2vbv4fdnNbcbcf tdNd受剪面數(shù)目；受剪面數(shù)目；螺栓桿公稱直徑；螺栓桿公稱直徑；螺栓的抗剪和承壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。螺栓的抗剪和承壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。vndbcbvff、t在同一受力方向的承壓構(gòu)件的較小總厚度；在同一受力方向的承壓構(gòu)件的較小總厚度；2.2.普通螺栓連接計(jì)算普通螺栓連接計(jì)算N/2N/3N/3N/3N/21vn單剪：2vn雙剪：NNNN/2N/24vn四剪：t1 t2 ,t= t1t1t2t1t2t3t2 t1+ t2 ,t= t2d+b1515d d0 0( (d d0 0

10、為孔徑為孔徑) )時(shí)，各個(gè)螺栓內(nèi)力難以均勻，端部螺栓受力最時(shí)，各個(gè)螺栓內(nèi)力難以均勻，端部螺栓受力最大首先破壞，然后依次破壞。大首先破壞，然后依次破壞。因此因此規(guī)范規(guī)范采用承載力折減系數(shù)采用承載力折減系數(shù)考慮螺栓群受考慮螺栓群受力不均。力不均。bminNnN連接一側(cè)所需螺栓數(shù)為：連接一側(cè)所需螺栓數(shù)為：2.2.普通螺栓連接計(jì)算普通螺栓連接計(jì)算（2 2）板件強(qiáng)度驗(yàn)算）板件強(qiáng)度驗(yàn)算NNbtt1b11122螺栓采用并列排列時(shí)螺栓采用并列排列時(shí)NNtt1bc2c3c4c11111螺栓采用錯(cuò)列排列時(shí)螺栓采用錯(cuò)列排列時(shí)截面強(qiáng)度驗(yàn)算：截面強(qiáng)度驗(yàn)算：fANn22NNbtt1b1c2c3c4c1222.2.普通螺栓

11、連接計(jì)算普通螺栓連接計(jì)算6. 6. 普通螺栓受拉連接計(jì)算普通螺栓受拉連接計(jì)算（1）普通螺栓受拉的工作性能）普通螺栓受拉的工作性能螺栓受拉時(shí)，一般是通過(guò)與螺桿垂直的板件螺栓受拉時(shí)，一般是通過(guò)與螺桿垂直的板件傳遞，即螺桿并非軸心受拉，當(dāng)連傳遞，即螺桿并非軸心受拉，當(dāng)連 接板件接板件發(fā)生變形時(shí)，螺栓有被撬開(kāi)的趨勢(shì)（發(fā)生變形時(shí)，螺栓有被撬開(kāi)的趨勢(shì)（杠桿作杠桿作用用），使螺桿中的拉力增加（撬力），使螺桿中的拉力增加（撬力Q Q）并產(chǎn)）并產(chǎn)生彎曲現(xiàn)象。連接件剛度越小撬力越大。生彎曲現(xiàn)象。連接件剛度越小撬力越大。試驗(yàn)證明影響撬力的因素較多，其大小難以試驗(yàn)證明影響撬力的因素較多，其大小難以確定，規(guī)范將螺栓的抗

12、拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值降低確定，規(guī)范將螺栓的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值降低20來(lái)考慮來(lái)考慮撬力撬力的影響，的影響，取取ftb=0.8f（f螺栓鋼材的抗拉強(qiáng)度設(shè)值）螺栓鋼材的抗拉強(qiáng)度設(shè)值）。在在構(gòu)造構(gòu)造上可以通過(guò)加強(qiáng)連接件的剛度的方法，上可以通過(guò)加強(qiáng)連接件的剛度的方法，來(lái)減小杠桿作用引起的撬力，如設(shè)來(lái)減小杠桿作用引起的撬力，如設(shè)加勁肋加勁肋，可以減小甚至消除撬力的影響?？梢詼p小甚至消除撬力的影響。受拉螺栓的撬力受拉螺栓的撬力 加勁肋加勁肋 翼緣加強(qiáng)的措施翼緣加強(qiáng)的措施 2.2.普通螺栓連接計(jì)算普通螺栓連接計(jì)算（2）單個(gè)普通螺栓受拉承載力）單個(gè)普通螺栓受拉承載力bt2ebtebt4fdfAN假定拉應(yīng)力在螺栓螺紋處截面上

13、均勻分布，假定拉應(yīng)力在螺栓螺紋處截面上均勻分布，則一個(gè)拉力螺栓的承載力設(shè)計(jì)值：則一個(gè)拉力螺栓的承載力設(shè)計(jì)值：N Nt tb b單個(gè)螺栓抗拉承載力；單個(gè)螺栓抗拉承載力；A Ae e 螺栓螺紋處的有效面積；螺栓螺紋處的有效面積；d de e 螺栓螺栓有效直徑有效直徑；f ft tb b 螺栓的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。螺栓的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。 f ft tb b 0.80.8f fdedndmd2.2.普通螺栓連接計(jì)算普通螺栓連接計(jì)算（3 3）普通螺栓群軸心受拉）普通螺栓群軸心受拉 當(dāng)外力通過(guò)螺栓群形心時(shí)，一般假定每個(gè)螺栓均勻受力，因此連當(dāng)外力通過(guò)螺栓群形心時(shí)，一般假定每個(gè)螺栓均勻受力，因此連接所需的螺栓數(shù)目

14、為：接所需的螺栓數(shù)目為：btNNn bt2ebtebt4fdfANN2.2.普通螺栓連接計(jì)算普通螺栓連接計(jì)算7.7.普通螺栓同時(shí)承受剪力和拉力普通螺栓同時(shí)承受剪力和拉力122bttbvvNNNNbcvNN (栓桿栓桿)(栓孔栓孔) 規(guī)范規(guī)定：同時(shí)承受剪力和桿軸方向拉力的普通螺栓，應(yīng)分別符規(guī)范規(guī)定：同時(shí)承受剪力和桿軸方向拉力的普通螺栓，應(yīng)分別符合下列公式的要求：合下列公式的要求： 2.2.普通螺栓連接計(jì)算普通螺栓連接計(jì)算8.8.普通螺栓群在彎矩作用下普通螺栓群在彎矩作用下M刨平頂緊承托(板)M1 2 3 4受壓區(qū)y1y2y3N1N2N3N4中和軸M M作用下螺栓連接按彈性設(shè)計(jì)，其假定為：作用下螺

15、栓連接按彈性設(shè)計(jì)，其假定為：1 1）連接板件絕對(duì)剛性，螺栓為彈性；）連接板件絕對(duì)剛性，螺栓為彈性；2 2）螺栓群的）螺栓群的中和軸中和軸位于位于最下排螺栓的形心最下排螺栓的形心處，處，各螺栓所受拉力與其至中和軸的距離呈正比。各螺栓所受拉力與其至中和軸的距離呈正比。btniiNyyMN12112.2.普通螺栓連接計(jì)算普通螺栓連接計(jì)算221211iiiTyxTrrTrN9.9.普通螺栓群在扭矩作用下普通螺栓群在扭矩作用下( (略略) )TxyN1TN1TxN1Tyr11bTNNmin12.2.普通螺栓連接計(jì)算普通螺栓連接計(jì)算10.10.普通螺栓群偏心受拉普通螺栓群偏心受拉( (略略) )(1)小偏心受拉小偏心受拉 Nmin0 當(dāng)當(dāng)M/N較小時(shí)，所有螺栓均承受拉力作用，較小時(shí)，所有螺栓均承受拉力作用，構(gòu)件構(gòu)件B繞螺栓群的形心繞螺栓群的形心O轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)。螺栓群的最大和最小螺栓受力為：螺栓群的最大和最小螺