钢结构设计原理螺栓连接计算.ppt

扭剪型高强度螺栓具有强度高、安装简便和质量易于保证、可以单面拧紧、对操作人员没有特殊要求等优点。扭剪型高强度螺栓螺纹端部有一个承受拧紧反力矩的十二交体( “梅花头”)和一个能在规定力矩下剪断的断颈槽。安装时用特制的电动扳手,有两个套头,一个套在螺母六角体上,另一个套在螺栓的十二角体上。拧紧时,对螺母施加顺时针力矩M1,对螺栓十二角体施加大小相等的逆时针力矩M2,使螺栓断颈部分承受扭剪,其初拧力矩为拧紧力矩的50%,复拧力矩等于初拧力矩,终拧至断颈剪断为止,安装结束后,相应的安装力矩即为拧紧力矩。
3 钢结构的连接设计
3 钢结构的连接设计
A级B级区别:仅尺寸不同,A级d≤24,L ≤ 150mm;B级d>24,L>150mm
分类
钢材
强度
等级
孔径d0与栓径d
之差(mm)
加工
受力
特点
安装
C级
粗制
螺栓
普通
碳素钢Q235


~
粗糙
尺寸不准
成本低
抗剪差
抗拉好
方便
A级
B级
精制
螺栓
优质
碳素钢
45号钢
35号钢

~
精度高
尺寸准确
成本高
抗剪
抗拉
均好
精度
要求高
I 类孔:孔壁粗糙度小,对应A、B级螺栓
II类孔:孔壁粗糙度大,对应C级螺栓

3 钢结构的连接设计
钢结构用高强度大六角头螺栓:
High Strength Bolts with Large Hexagon Head for Steel Structures
《钢结构设计规范》:

螺栓在构件上的排列时应考虑受力要求、构造要求、施工要求。
:对于受拉构件,螺栓的栓距和线距不应过小,否则对钢板截面削弱太多,构件有可能沿直线或折线发生净截面破坏。对于受压构件,沿作用力方向螺栓间距不应过大,否则被连接的板件间容易发生凸曲现象。因此,从受力角度应规定螺栓的最大和最小容许间距。
a)端距限制——防止孔端钢板剪断    
b)螺孔中距限制——下限:防止孔间板发生净截面破坏
上限:防止板翘曲
:若栓距和线距过大,则构件接触面不够紧密,潮气易于侵入缝隙而产生腐蚀,所以,构造上要规定螺栓的最大容许间距。

:为便于拧紧螺栓,留适当间距(不同的工具有不同要求)。施工上要规定螺栓的最小容许间距。
3 钢结构的连接设计

3 钢结构的连接设计
受力要求——螺距过小:截面削弱太多,净截面破坏。
螺距过大:受压时钢板张开。
构造要求——螺距过大:连接不紧密,潮气侵入腐蚀。
施工要求——螺距过小:施工时转动扳手困难。
螺栓
间距
布置
要求
3 钢结构的连接设计
钢板上螺栓排列
角钢上螺栓排列
并列螺栓
错列螺栓
螺栓容许间距

3 钢结构的连接设计
根据以上要求,规范规定螺栓的最大和最小容许间距见下表。
注: 1. d0 为螺栓孔径,t 为外层薄板件厚度。
2. 钢板边缘与刚性构件(如角钢、槽钢) 相连的螺栓最大间距,可按中间排数值采用。
螺栓的最大和最小容许间距
3 钢结构的连接设计
剪力螺栓——受力垂直螺杆,螺杆承剪、孔壁承压。
连接件有错动趋势
拉力螺栓——受力平行螺杆,螺杆承拉。
连接件有脱开趋势。
依据
受力
方式
剪力螺栓
拉力螺栓

普通螺栓连接按螺栓传力方式,可分为抗剪螺栓连接和抗拉螺栓连接。还可能既受剪有受拉,称为拉剪共同作用。
3 钢结构的连接设计
普通受剪螺栓的传力机理
工作性能:剪力螺栓受力后,
当受力不大时:剪力螺栓靠连接板间的摩擦力传力
当受力较大时:剪力螺栓靠孔壁承压、螺杆抗剪传力(当外力增大超过极限摩擦力后,构件间相对滑移,螺杆开始接触构件的孔壁而受剪,孔壁则受压。)
当连接处于弹性阶段,螺栓群中的各螺栓受力不等,两端大,中间小;当外力继续增大,达到塑性阶段时,各螺栓承担的荷载逐渐接近,最后趋于相等直到破坏。
剪力螺栓可能发生的破坏形式有:
(1)螺栓剪断
(2)钢板孔壁挤压破坏
(3)钢板由于螺孔削弱而净截面拉断
(4)钢板因螺孔端距剪坏
(5)螺杆因太长或螺孔大于螺杆直径而产生受弯破坏
3 钢结构的连接设计
普通受剪螺栓的传力机理
防止螺栓破坏措施
(1) (2) (3) 通过计算解决
(4) (5) 通过构造解决