一、普通螺栓连接的构造

建筑云课：

http://ai.glodonedu.com/front/preview/video?id=6310361378091864102&isSys=true

 

1.普通螺栓的分类

1）按质量等级分

2）按传力方式分

剪力螺栓——受力垂直螺杆，螺杆承剪、孔壁承压

拉力螺栓——受力平行螺杆，螺杆承拉

剪拉螺栓——两个方向力同时存在

2. 螺栓群的排列

1）钢板上、角钢上螺栓的排列方式

2）螺栓间距的布置要求

受力要求：螺距过小——可能导致钢板剪坏（钢板截面削弱严重）

                  螺距过大——可能导致钢板间张开（受力点间距离远，力线不集中）

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

 3）螺栓最大和最小容许间距

二、普通螺栓连接的受力特点

MOOC视频：（2段，约30分钟）

https://www.icourse163.org/learn/HHU-1001755159?tid=1450359454#/learn/content?type=detail&id=1214826393&cid=1218874876

 

1.两类螺栓的受力及变形

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

    

2. 受剪螺栓连接的破坏模式

1）螺栓受剪的传力过程：

螺栓安装拧紧后，在工作荷载的作用下，被夹紧的板件相对滑动，在相反的方向螺杆靠紧孔壁，导致螺杆受剪切作用，孔壁受压力作用，直至螺杆剪断或孔壁受压破坏。

2）螺栓受剪的破坏模式：

3）防止螺栓破坏措施：

模式(1) (2) (3) 通过计算解决。

模式(4) (5) 通过构造解决——端距≥2d0，不会发生端部钢板剪坏；

                                        ——螺杆长度≤5d，不会发生栓杆弯曲破坏。

3.受拉螺栓连接的破坏模式

螺杆净截面达到设计承载力而被拉坏－－计算控制

                                    螺纹滑牙破坏－－构造控制

三、普通螺栓连接的设计承载力及其承载力计算

1.普通螺栓的强度设计值

查表：Q235，普通C级螺栓的抗拉强度设计值ftb=170N/mm2，抗剪强度设计值fvb=140N/mm2，螺栓担承压强度设计值fcb=305N/mm2。

2.剪力螺栓的承载力计算

螺栓受剪需要计算控制的三种破坏模式中，只有前两种模式——螺栓被剪断和孔壁挤压破坏影响螺栓的承载力（第三种钢板因截面削弱被拉断属于钢板的承载力问题）。

因此，一个剪力螺栓的设计承载力就由一个螺栓的受剪承载力（栓杆剪断时）和一个螺栓的承压承载力（孔壁挤压破坏时）共同决定。

1）一个螺栓的受剪承载力设计值N_v^b

受剪承载力=抗剪强度x剪切面面积

2）一个螺栓的承压承载力设计值N_c^b

^{承压承载力=承压强度x承压面积；承压面简化为矩形，并认为应力均匀分布。}

如上图（b），双剪面，向左1个板厚，向右2个板厚，向左力=向右力，向左承压不利，板厚选较小值。

3）一个剪力螺栓的设计承载力N_min^b

4）验算：一个螺栓所受的剪力N_V≤N_min^b

 

 3.剪力螺栓群的单栓承载力折减系数h

1）当l₁≤15d₀时（d₀为螺栓孔径），破坏前即塑性阶段可达到均匀受力的状态，因此不考虑承载力的折减。

螺栓群的连接长度l1越长，螺栓群受力越不均匀。

2）当 l₁≥15d₀时，应采用承载力折减系数h考虑螺栓群受力不均匀影响。

4. 拉力螺栓的承载力计算

1）一个拉力螺栓的承载力设计值N_t^b

抗拉承载力=抗拉强度x有效受拉面积

de为螺栓在螺纹处的有效直径，较螺杆直径小但大于螺纹根部直径，其大小与螺距有关。

2）验算：一个螺栓所受到的拉力Nt≤N_t^b

5.剪拉螺栓的承载力计算

第一式防止出现螺栓栓杆剪/拉断；螺栓栓杆的受剪和受拉互相影响，所以采用平方和再开方的方法进行承载力计算；

第二式防止出现孔壁挤压破坏。

四、普通螺栓连接的设计计算

1.螺栓群受分布平面内轴力N作用——受拉连接，螺栓受剪切

外力作用线通过螺栓群的中心，抗剪连接计算中假定个螺栓平均受力。

1）螺栓抗剪计算

2）钢板强度计算

2. 螺栓群受弯矩M的作用——连接受弯，螺栓受拉

螺栓的最大拉力Nmax为第1排所受拉力N1，最底排所受拉力为0。

只要N1安全，则整个螺栓群即安全。

验算表达式：

yi为第i排螺栓到转动轴（最底排螺栓中心线）的竖向距离。

3. 螺栓群受弯矩M和轴拉力N的作用——螺栓受拉

1）先假定：螺栓群绕形心线转动，转动轴为整个螺栓群的中心线

第1排受力最小（拉压抵消），第6排受力最大（拉拉叠加）

yi为第i排螺栓中心到转动轴（此处指形心轴）的竖向距离

 2）当Nt,min>0时，全部螺栓都受拉，原假定正确。

验算：Nt,max≤Ntb，即可。

 3）当Nt,min≤0时，最低排螺栓受压，则螺栓群绕最低排螺栓中心线转动，原假定不正确。

需重新计算螺栓的最大拉力Nt,max。

此时相当于M和Ne两个弯矩共同作用下的受弯，原因是此时螺栓群的变形与纯受弯情况相同。

所以有：

然后验算：Nt,max≤Ntb，即可。

yi’为第i排螺栓中心到转动轴（此处指最底排螺栓中心线）的竖向距离

4.螺栓群受弯矩M、剪力V和轴拉力N的作用

1）采用支托承剪，C级螺栓承拉弯——螺栓受拉，焊缝受剪

支托可以是角钢或钢板（即承托板）

剪力V——支托焊缝承受，进行焊缝验算；

弯矩M、轴拉力N——螺栓承受，进行螺栓验算，方法同前

 2）不采用支托，全部外力由螺栓群承担（课下选学）——螺栓杆受拉、剪，孔壁承压

剪力V——Nv=V/n；

弯矩M、轴拉力N——Nt,max

验算以下2式：