钢结构的连接普通螺栓连接课件

单击此处编辑母版标题样式,*,钢结构的连接普通螺栓连接课件,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,钢结构设计原理,钢结构的连接普通螺栓连接课件,3.5,螺栓连接,螺栓的排列,1.,并列,简单、整齐、紧凑所用连接板尺寸小，但构,件截面削弱大；,B,错列,A,并列,栓距,线,边距,边距,端距,2.,错列,排列不紧凑，所用连接板尺寸大，但构件截,面削弱小；,钢结构的连接普通螺栓连接课件,螺栓排列的要求,（,1,）受力要求,:,垂直受力方向：,为了防止螺栓应力集中相互影响、截面削弱过多而降低承载力，,螺栓的线距和边距不能太小；,顺力作用方向：,为了防止板件被拉断或剪坏，,端距不能太小；,对于受压构件：,为防止连接板件发生鼓曲，,栓距不能太大。,（,2,）构造要求；,螺栓的中距和边距不宜太大，以免板件间贴合不密，潮气侵入腐蚀钢材。,A,并列,栓距,线,边距,边距,端距,钢结构的连接普通螺栓连接课件,（,3,）施工要求,为了便于扳手拧紧螺母，螺栓中距应不小于,3d,o,。,根据以上要求，规范给定了螺栓的容许间距。,钢结构的连接普通螺栓连接课件,一、螺栓连接的受力形式,N,F,A,只受剪力,B,只受拉力,C,剪力和拉力共同作用,3.6.1,普通螺栓的抗剪连接,3.6,普通螺栓连接的工作性能和计算,F,钢结构的连接普通螺栓连接课件,二、普通螺栓抗剪连接,（一）工作性能和破坏形式,1.,工作性能,对图示螺栓连接做抗剪试验,即可得到板件上,a,、,b,两点相对位移,和作用力,N,的关系曲线,该曲线清楚的揭示了抗剪螺栓受力的四个阶段,即：,(1),摩擦传力的弹性阶段,(0,1,段,),直线段,连接处于弹性状态；,该阶段较短,摩擦力较小。,N,O,1,2,3,4,N,N,a,b,N,N/2,N/2,钢结构的连接普通螺栓连接课件,(2),滑移阶段,(1,2,段,),克服摩擦力后，板件间突然发生水平滑移，最大滑移量为栓孔和栓杆间的距离，表现在曲线上为水平段。,N,O,1,2,3,4,a,b,N,N/2,N/2,(3),栓杆传力的弹性阶段,(2,3,段,),该阶段主要靠栓杆与孔壁的接触传力。栓杆受剪力、,拉力,、,弯矩作用,，孔壁受挤压。由于材料的弹性以及,栓杆拉力增大,所导致的板件间摩擦力的增大，,N-,关系以曲线状态上升。,钢结构的连接普通螺栓连接课件,(4),弹塑性阶段,(3,4,段,),达到,3,后，即使给荷载以很小的增量，连接的剪切变形迅速增大，直到连接破坏。,4,点（曲线的最高点）即为普通螺栓抗剪连接的极限承载力,N,u,。,N,O,1,2,3,4,a,b,N,N/2,N/2,N,u,螺栓传力动画,钢结构的连接普通螺栓连接课件,2.,破坏形式,（,1,）螺栓杆被剪坏,栓杆较细而板件较厚时,（,2,）孔壁的挤压破坏,栓杆较粗而板件较薄时,（,3,）板件被拉断,截面削弱过多时,以上破坏形式予以计算解决。,N/2,N,N/2,N,N,N,N,钢结构的连接普通螺栓连接课件,（,4,）板件端部被剪坏,(,拉豁,),端矩过小时；端矩不应小于,2d,O,N,N,（,5,）栓杆弯曲破坏,螺栓杆过长；栓杆长度不应大于,5d,这两种破坏构造解决,N/2,N,N/2,钢结构的连接普通螺栓连接课件,（二）抗剪螺栓的单栓承载力设计值,由破坏形式知,抗剪螺栓的承载力取决于,螺栓杆受剪和孔壁承压,两种情况，故单栓抗剪承载力由以下两式决定,:,n,v,剪切面数目,；,d,螺栓杆直径；,f,v,b,、,f,c,b,螺栓抗剪和承压强度设计值；,t,连接接头一侧承压构件,总厚度,的较小值。,单栓抗剪承载力：,抗剪承载力：,承压承载力：,d,钢结构的连接普通螺栓连接课件,剪切面数目,n,v,N,N,N,N/2,N/2,N/2,N/3,N/3,N/3,N/2,钢结构的连接普通螺栓连接课件,（三）普通螺栓群抗剪连接计算,1,、普通螺栓群轴心力作用下抗剪计算,N/2,N,l,1,N/2,平均值,螺栓的内力分布,试验证明,栓群在轴力作用下各个螺栓的内力沿栓群长度方向不均匀，两端大,中间小。,假定螺栓平均分担剪力,(,P83),。,所以，连接所需螺栓数为：,钢结构的连接普通螺栓连接课件,N,N,b,t,t,1,b,1,普通螺栓群轴心力作用下，为了防止板件被拉断尚应进行板件的净截面验算。,拼接板的危险截面为,2-2,截面,:,A,、螺栓采用并列排列时,:,主板的危险截面为,1-1,截面,:,1,1,2,2,钢结构的连接普通螺栓连接课件,N,N,t,t,1,b,c,2,c,3,c,4,e,1,B,、螺栓采用错列排列时,:,主板的危险截面为,1-1,和,1-1,折线,截面,:,1,1,1,1,钢结构的连接普通螺栓连接课件,N,N,b,t,t,1,b,1,c,2,c,3,c,4,c,1,拼接板的危险截面为,2-2,和,2-2,截面,:,2,2,2,2,钢结构的连接普通螺栓连接课件,2,、普通螺栓群偏心力作用下抗剪计算,F,作用下每个螺栓受力,：,F,e,F,T,T,x,y,N,1T,N,1Tx,N,1Ty,r,1,1,F,1,N,1F,T,作用下连接按弹性设计，其假定为,：,（,1,）,连接板件绝对刚性，螺栓为弹性；,（,2,）,T,作用下连接板件绕栓群形心转动，各螺栓剪力与其至形心距离呈线形关系，方向与,r,i,垂直。,钢结构的连接普通螺栓连接课件,T,x,y,N,1T,N,1Tx,N,1Ty,r,1,1,显然，,T,作用下,1,号螺栓所受剪力最大,（,r,1,最大）。,由假定,(2),得,由上式得,:,由力的平衡条件得：,钢结构的连接普通螺栓连接课件,T,x,y,N,1T,N,1Tx,N,1Ty,r,1,1,得,:,将,N,1T,沿坐标轴分解得,:,T,x,y,N,1T,N,1Tx,N,1Ty,r,1,1,F,1,N,1F,x,1,y,1,钢结构的连接普通螺栓连接课件,由此可得螺栓,1,的强度验算公式为,:,另外,当螺栓布置比较狭长,(,如,y,1,3x,1,),时,可进行如下简化计算：,令,:x,i,=0,，则,N,iTy,=0,T,x,y,N,1T,N,1Tx,N,1Ty,r,1,1,x,1,y,1,钢结构的连接普通螺栓连接课件,（一）普通螺栓抗拉连接的工作性能,三、普通螺栓的抗拉连接,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,式中：,A,e,-,螺栓的有效截面面积；,d,e,-,螺栓的有效直径；,f,t,b,-,螺栓的抗拉强度设计值。,N,钢结构的连接普通螺栓连接课件,d,e,d,n,d,m,d,公式的两点说明：,（,1,）螺栓的有效截面面积,因栓杆上的螺纹为斜方向的，所以抗拉时公式取的是有效直径,d,e,而不是净直径,d,n,，现行国家标准取,：,钢结构的连接普通螺栓连接课件,(2,）螺栓垂直连接件的刚度对螺栓抗拉承载力的影响,A,、,螺栓受拉时，一般是通过与螺杆垂直的板件传递，即螺杆并非轴心受拉，当连接板件发生变形时，螺栓有被撬开的趋势,（杠杆作用）,，使螺杆中的拉力增加,（撬力,Q,）,并产生弯曲现象。,连接件刚度越小撬力越大,。试验证明影响撬力的因素较多，其大小难以确定，规范采取简化计算的方法，取,f,t,b,=0.8f,（,f,螺栓钢材的抗拉强度设计值）,来考虑其影响。,钢结构的连接普通螺栓连接课件,B,、 在构造上可以通过加强连接件的刚度的方法，来减小杠杆作用引起的撬力，如,设加劲肋,，可以减小甚至消除撬力的影响。,钢结构的连接普通螺栓连接课件,(,三）普通螺栓群的轴拉设计,一般假定每个螺栓均匀受力，因此，连接所需的螺栓数为：,N,钢结构的连接普通螺栓连接课件,(,四）普通螺栓群在弯矩作用下的计算,M,刨平顶紧,承托,(,板,),M,1 2 3 4,受压区,y,1,y,2,y,3,N,1,N,2,N,3,N,4,中和轴,M,作用下螺栓连接按弹性设计，其假定为,：,（,1,）连接板件绝对刚性，螺栓为弹性；,（,2,）螺栓群的中和轴位于最下排螺栓的形心处，各,螺栓所受拉力与其至中和轴的距离呈正比。,钢结构的连接普通螺栓连接课件,显然,1,号螺栓在,M,作用下所受拉力最大,由力学及假定可得：,M,刨平顶紧,承托,(,板,),M,1 2 3 4,受压区,y,1,y,2,y,3,N,1,N,2,N,3,N,4,中和轴,钢结构的连接普通螺栓连接课件,得,:,得,:,因此，设计时只要满足下式，即可：,钢结构的连接普通螺栓连接课件,(,五）普通螺栓群在,偏心拉力,作用下的计算,偏心力,作用下普通螺栓连接，根据偏心距大小分为大偏心和小偏心，可采用偏于安全的设计方法，即,叠加法,。,刨平顶紧,承托,(,板,),F,e,N,1F,1 2 3 4,F,M,y,1,y,2,y,3,N,1M,N,2M,N,3M,M=F,e,中和轴,N,4M,钢结构的连接普通螺栓连接课件,四、,普通螺栓拉、剪联合作用,V,e,M=Ve,V,因此剪力作用下螺栓受力为：,1,、普通螺栓在拉力和剪力的共同,作用下，可能出现两种破坏形,式：,螺杆受剪兼受拉破坏、,孔,壁的承压破坏；,2,、计算方法,假定螺栓承受剪力和弯矩作用，其中剪力由螺栓群均匀承担,。,钢结构的连接普通螺栓连接课件,规范规定：普通螺栓拉、剪联合作用为了防止,螺杆,受剪兼受拉,破坏，应满足：,为了防止孔壁的承压破坏，应满足：,钢结构的连接普通螺栓连接课件,