螺栓连接的构造
我国规范将螺栓的抗拉强度设计值 降低20%来简化考虑撬力影响即:
ftb=0.8f 一般来说,只要翼缘板厚度
t≥20mm,且螺栓距离b不要过大, 该简化处理是可靠的。若翼缘板太 薄,可采用加劲肋加强翼缘
❖ 2、 普通螺栓群轴心受拉
对螺栓群轴心受拉情况,由于 垂直于连接板的助板刚度很大, 通常假定各个螺栓平均受拉, 则连接所需的螺栓数为:
(上部螺栓受拉,下部螺栓受压) 叠加后,所有螺栓均承受拉力作用 计算公式如下(yi均自O点算起):
式(3.48b)为 公式使用条件
大偏心受拉:
偏心距e较大,即e>ρ=∑yi/(ny1) 端板底部将出现受压区 近似取中和轴位于最下排螺栓o‘处(偏安全) 按弯距平衡,计算公式如下(e’和yi均自O’点算起):
螺栓有效直径:螺栓抗拉计算采用的直径既不是净直径
dn,也不是全直径与净直径的平均值dm而是有效直径de以 及由有效直径计算的有效面积Ae
连接件刚度对螺栓抗拉承载力的影响:若与螺栓
直接相连的翼缘板的刚度不是很大,由于翼缘的弯曲, 使螺栓受到撬力的附加作用,杆力增加到:Nt=N+Q
撬力的大小与翼缘板厚度、螺杆直 径、螺栓位置、连接总厚度等因素 有关,准确求值非常困难
§7-6 普通螺栓连接的工作性能和计算
按受力情况分:
➢ 螺栓只承受剪力 ➢ 螺栓只承受拉力 ➢ 螺栓承受拉力和剪力共同作用
一、 普通螺栓的抗剪连接
❖ 1、 抗剪连接的工作性能
➢ 单个螺栓抗剪性能:
摩擦传力的弹性阶段:0-1段,普通 螺栓可略去不计
滑移阶段:1-2段 栓杆直接传力的弹性阶段:2-3段 弹塑性阶段:3-4段
❖ 3、 普通螺栓群弯距受拉
➢ 剪力V通过承托板传递 ➢ 按弹性设计法,弯矩作
用下,离中和轴越远的 螺栓所受拉力越大,而 压力则由部分受压的端 板承受,设中和轴至端 板受压边缘的距离为c
➢ 近似地取中和轴位于最下排螺栓O处(偏安全),即 认为连接变形为绕O处水平轴转动,螺栓拉力与O点 算起的纵坐标y成正:
则:
普通螺栓群偏心受剪
剪力F的作用线至螺栓群中心线的距离为e,故螺栓群 同时受到轴心力F和扭矩T=F•e的联合作用
在轴心力作用下可认为每个螺栓平均受力,即:
在扭距T=F∙e作用下有如下假定:
➢ 连接板件为绝对刚性,螺栓为弹性体 ➢ 连接板件绕螺栓群形心旋转,各螺栓所受剪力大小
与该螺栓至形心距离ri成正比,其方向与连线将N1T分解为水平分力N1Tx和垂直分力N1Ty:
➢ 受力最大螺栓1所受的合力N1计算式: ➢ 当y1≥3x1时,可取xi=0简化得:
二、 普通螺栓的抗拉连接
❖ 1、单个普通螺栓的抗拉承载力
➢ 抗拉螺栓连接破坏形式为螺栓杆被拉断
➢ 单个抗拉螺栓的承载力设计值:
❖ 2、单个普通螺栓的抗剪承载力
➢ 普通螺栓受剪承载力主要由栓杆受剪和孔壁承压两 种破坏模式控制,分别计算,取其小值进行设计
单个螺栓抗剪承载力设计值
式中: nv——受剪面数目 d ——螺杆直径 fvb ——螺杆直径
单个螺栓承压承载力设计值
式中: ∑t——在同一受力方向的承压构件 的较小总厚度
fcb ——螺杆承压强度设计值
➢ C级螺栓只宜用于沿其杆轴方向受拉,或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的受剪连接; 在重要的连接或受反复动力荷载作用的不得采用C级螺栓
➢ 型钢构件的拼接采用高强度螺栓连接时,应采用钢板作为拼 接件
➢ 在高强度螺栓连接范围内,构件接触面的处理方法应在施工 图中说明
➢ 沿杆轴方向受拉的螺栓连接中的端板(法兰板),应适当加 强其刚度(如加设加劲肋),以减少撬力对螺栓抗拉承载力 的不利影响
构造要求:防止板翘曲后浸入潮气而腐蚀,限制螺孔中矩
最大值;
施工要求:为便于拧紧螺栓,留适当间距(不同的工具有
不同要求)最小中距为3d0;
螺栓或铆钉的最大、最小容许长度
二、 螺栓连接的构造
➢ 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
➢ 对直接承受动力荷载的普通螺栓连接应采用防止螺帽松动的 有效措施
三、普通螺栓受剪力和拉力的 联合作用
➢ 承受剪力V和偏心拉力N(即轴心拉力N和弯距M=N∙e) 联合作用
➢普通螺栓受剪力和拉力作用两种可能 破坏形式:
螺栓杆受剪受拉破坏; 孔壁承压破坏; ➢剪力和拉力无量纲化相关关系曲线得
➢ 抗剪螺栓的破坏形式:
螺栓杆被剪断 板件被挤坏(孔壁承压破坏) 板件被拉断 板件冲剪破坏 螺栓杆弯剪破坏 螺栓双剪破坏
➢ 螺栓杆弯剪和双剪两种破坏形式不常见,计算不考 虑,一般靠构造满足;
➢ 板件被拉断破坏形式属于构件的强度计算;
➢ 板件被冲剪破坏形式由螺栓端距≥2d0来保证;
➢ 抗剪螺栓连接计算只考虑螺栓杆被剪断和孔壁承压 破坏两种破坏形式;
设计时要求受力最大的最外排螺栓1的拉力不超过 单个螺栓的抗拉承载力设计值:
❖ 4、 普通螺栓群偏心受拉
➢ 相当于承受轴心拉力N和弯知M=N•e的联合作用 ➢ 按弹性设计法,根据偏心距的大小可能出现小偏心受拉
和大偏心受拉两种情况
小偏心受拉:
轴心拉力N由各螺栓均匀承受 弯矩M则引起以螺栓群形心O为中和轴的三角形内力分布
❖ 3、普通螺栓群抗剪连接计算
普通螺栓群轴心受剪
在长度方向各螺栓受力不均匀,两端受力大,中 间受力小
➢ 连接长度l1≤15d0时,连接工作进入弹塑性阶段后,内力 发生重分布,螺栓群中各螺栓受力逐渐接近,可认为轴心 力N由每个螺栓平均分担,即螺栓数n为:
➢ 连接长度l1>15d0时,连接工作进入弹塑性阶段后,各螺杆 所受内力仍不易均匀,应将承载力设计值乘以折减系数:
§7-5 螺栓连接的构造
一、 螺栓的排列
➢ 简单、统一、整齐而紧凑
➢ 并列和错列两种形式:
并列-比较简单整齐,连接板尺寸 小,但对构件截面削弱较大
错列-可以减小螺栓孔对截面的削 弱,但螺栓孔排列不如并列紧凑, 连接板尺寸较大
➢螺栓的排列要求:
受力要求:
垂直于受力方向:螺孔中距和边距限制 顺力作用方向:端距限制——防止孔端钢板剪断,≥2d0 ;