钢结构高强度螺栓连接技术.pptx

关于钢结构高强度螺栓连接技术关于钢结构高强度螺栓连接技术123一、高强螺栓相关规范一、高强螺栓相关规范二二、螺栓的种类、螺栓的种类普通螺栓普通螺栓高强度螺栓高强度螺栓摩擦型摩擦型高强度螺栓高强度螺栓承压型承压型高强度螺栓高强度螺栓螺栓种类螺栓种类三、高强度螺栓相关概念三、高强度螺栓相关概念（1 1）高强度螺栓采用高强度材料制造，高强螺栓的螺杆、螺帽）高强度螺栓采用高强度材料制造，高强螺栓的螺杆、螺帽和垫圈都由高强钢材制作和垫圈都由高强钢材制作2 2）我国采用）我国采用8.88.8级级和和10.910.9级级两种强度的性能等级高强度螺栓两种强度的性能等级高强度螺栓小数点前面的数字小数点前面的数字8 8或或1010表示表示f fu u800800或或1000N/mm1000N/mm2 2,小数点后面小数点后面0.80.8或或0.90.9表示屈服比表示屈服比f fy y/f/fu u=0.8=0.8或或0.90.9；f fy y-屈服强度；屈服强度；f fu u-极限抗拉强度极限抗拉强度S S表示螺栓，表示螺栓，H H表示螺母表示螺母3 3）8.88.8级常用级常用4545钢制作；钢制作；10.910.9级常用级常用4040硼钢（硼钢（B B）、）、2020锰钛硼锰钛硼钢钢(MnTiB)(MnTiB)加工而成，并经过热处理。

加工而成，并经过热处理四、高强度螺栓分类四、高强度螺栓分类按按受力特征受力特征的不同的不同高强度螺栓分为两类高强度螺栓分为两类：摩擦型高强度螺栓摩擦型高强度螺栓通过板件间摩擦力传递通过板件间摩擦力传递内力，破坏准则为克服摩擦力内力，破坏准则为克服摩擦力承压型承压型高强度螺栓高强度螺栓受力特征与普通螺栓类似受力特征与普通螺栓类似是以外剪力达到板件接触面间由螺栓拧紧力所提供的可能最大摩擦力作为是以外剪力达到板件接触面间由螺栓拧紧力所提供的可能最大摩擦力作为极限状态，也即是极限状态，也即是保证连接在整个使用期间内外剪力不超过最大摩擦力保证连接在整个使用期间内外剪力不超过最大摩擦力板件不会发生相对滑移变形（板件不会发生相对滑移变形（螺杆和孔壁之间始终保持原有的空隙量螺杆和孔壁之间始终保持原有的空隙量），），被连接板件按弹性整体受力被连接板件按弹性整体受力高强螺栓承压型连接中高强螺栓承压型连接中允许外剪力超过最大摩擦力允许外剪力超过最大摩擦力，这时被连接板件之间发，这时被连接板件之间发生相对滑移变形，直到螺栓杆与孔壁接触，此后连接就靠螺栓杆身剪切和孔生相对滑移变形，直到螺栓杆与孔壁接触，此后连接就靠螺栓杆身剪切和孔壁承压以及板件接触面间的摩擦力共同传力，最后以杆身剪切或孔壁承压破壁承压以及板件接触面间的摩擦力共同传力，最后以杆身剪切或孔壁承压破坏作为连接受剪的极限状态。

坏作为连接受剪的极限状态1.1.并列并列简单、整齐、紧凑所用连接板尺寸小，但构简单、整齐、紧凑所用连接板尺寸小，但构 件截面削弱大件截面削弱大B 错列A 并列中距中距边距边距端距2.2.错列错列排列不紧凑，所用连接板尺寸大，但构件截排列不紧凑，所用连接板尺寸大，但构件截 面削弱小面削弱小五、螺栓的排列五、螺栓的排列（1 1）受力要求）受力要求 垂直受力方向：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，降低承载力，螺栓的边距和端距不能太小；螺栓的边距和端距不能太小；顺力作用方向：顺力作用方向：为了防止板件被拉断或剪坏，为了防止板件被拉断或剪坏，端距不能太小；端距不能太小；对于受压构件：对于受压构件：为防止连接板件发生鼓曲，为防止连接板件发生鼓曲，中距不能太大中距不能太大2 2）构造要求）构造要求 螺栓的边距和中距不宜太大，以免板件间贴合不密，潮气侵入腐蚀钢螺栓的边距和中距不宜太大，以免板件间贴合不密，潮气侵入腐蚀钢材六、螺栓的排列要求六、螺栓的排列要求七、高强度螺栓孔的孔径与孔型七、高强度螺栓孔的孔径与孔型钢结构高强度螺栓连接技术规程钢结构高强度螺栓连接技术规程（JGJ 82-2011JGJ 82-2011）注：注：M24M24螺栓，螺栓，MM表示其螺纹为公制螺纹，表示其螺纹为公制螺纹，2424是指螺栓的公称直径。

是指螺栓的公称直径八、高强度螺栓的孔距、边距的容许间距八、高强度螺栓的孔距、边距的容许间距钢结构高强度螺栓连接技术规程钢结构高强度螺栓连接技术规程（JGJ 82-2011JGJ 82-2011）九、布置螺栓时施工工具可操作空间要求九、布置螺栓时施工工具可操作空间要求钢结构高强度螺栓连接技术规程钢结构高强度螺栓连接技术规程（JGJ 82-2011JGJ 82-2011）钢结构高强度螺栓连接技术规程钢结构高强度螺栓连接技术规程（JGJ 82-2011JGJ 82-2011）-要点要点型钢构件拼接采用高强螺栓连接时，为保证接触面紧密，型钢构件拼接采用高强螺栓连接时，为保证接触面紧密，应采用钢板应采用钢板而不能采用型钢作为拼接件而不能采用型钢作为拼接件钢结构高强度螺栓连接技术规程钢结构高强度螺栓连接技术规程（JGJ 82-2011JGJ 82-2011）-要点要点钢结构高强度螺栓连接技术规程钢结构高强度螺栓连接技术规程（JGJ 82-2011JGJ 82-2011）-要点要点钢结构高强度螺栓连接技术规程钢结构高强度螺栓连接技术规程（JGJ 82-2011JGJ 82-2011）-要点要点钢结构高强度螺栓连接技术规程钢结构高强度螺栓连接技术规程（JGJ 82-2011JGJ 82-2011）-要点要点钢结构高强度螺栓连接技术规程钢结构高强度螺栓连接技术规程（JGJ 82-2011JGJ 82-2011）-要点要点十、十、高强度螺栓高强度螺栓抗剪连接抗剪连接的工作性能的工作性能抗剪连接抗剪连接工作性能：工作性能：对图示螺栓连接做抗剪试验对图示螺栓连接做抗剪试验,即可得到板件即可得到板件上上a a、b b两点相对位移两点相对位移 和作用力和作用力N N的关系曲线的关系曲线,该曲线清楚的揭示了抗剪螺栓受力的四个阶段该曲线清楚的揭示了抗剪螺栓受力的四个阶段,即高强度螺栓受力过程与普通螺栓相似，分为即高强度螺栓受力过程与普通螺栓相似，分为四个阶段：四个阶段：摩擦传力的弹性阶段摩擦传力的弹性阶段、滑移阶段滑移阶段、栓杆传力的弹性阶段栓杆传力的弹性阶段、弹塑性阶段弹塑性阶段。

但比较两条但比较两条NN 曲线可知，由于高强度曲线可知，由于高强度螺栓因连接件间存在很大的摩擦力，故其第一螺栓因连接件间存在很大的摩擦力，故其第一个阶段远远大于普通螺栓个阶段远远大于普通螺栓高强度螺栓NO12341234普通螺栓abNN/2N/2NO12341234高强度螺栓普通螺栓abNN/2N/2高强度螺栓高强度螺栓摩擦型摩擦型抗剪连接：抗剪连接：其破坏准则为板件发生相对滑移，因其破坏准则为板件发生相对滑移，因此其此其极限状态为极限状态为1点点而不是而不是4点，所以点，所以1点点的承载力即为一个高强度螺栓摩擦型连接的承载力即为一个高强度螺栓摩擦型连接的抗剪承载力的抗剪承载力高强度螺栓高强度螺栓承压型承压型抗剪连接：抗剪连接：允许接触面发生相对滑移，破坏准则允许接触面发生相对滑移，破坏准则为连接达到其为连接达到其极限状态极限状态4点点，所以高强度，所以高强度螺栓承压型连接的单栓抗剪承载力计算方螺栓承压型连接的单栓抗剪承载力计算方法与普通螺栓相同法与普通螺栓相同十、十、高强度螺栓高强度螺栓抗剪连接抗剪连接的的工作性能工作性能十一、十一、摩擦型摩擦型高强度螺栓高强度螺栓单栓单栓抗剪承载力抗剪承载力十二、十二、高强度螺栓高强度螺栓预拉力预拉力的确定的确定 高强度螺栓预拉力是根据螺栓杆的有效抗拉强度确定的，并考虑了以下修正系数：考虑材料的不均匀性的折减系数0.9。

为防止施工时超张拉导致螺杆破坏的折减系数0.9考虑拧紧螺帽时，螺栓杆上产生的剪力对抗拉强度的降低除以系数1.2附加安全系数0.9因此，预拉力预拉力P P：Ae螺纹处有效截面积fu螺栓热处理后的最低抗拉强度；8.8级，取fu=830N/mm2，10.9级，取fu=1040N/mm2通过拧紧螺帽拧紧螺帽的方法，螺帽的紧固方法：A A、转角法、转角法 施工方法：初拧用普通扳手拧至不动，使板件贴紧密；终拧初拧基础上用长扳手或电动扳手再拧过一定的角度，一般为120o180o完成终拧特点：预拉力的建立简单、有效，但要防止欠拧、漏拧和超拧特点：预拉力的建立简单、有效，但要防止欠拧、漏拧和超拧B B、扭矩法、扭矩法 施工方法：初拧用力矩扳手拧至终拧力矩的30%50%，使板件贴紧密；终拧初拧基础上，按100%设计终拧力矩拧紧特点：简单、易实施，但得到的预拉力误差较大特点：简单、易实施，但得到的预拉力误差较大十三、十三、高强度螺栓高强度螺栓预拉力预拉力的建立方法的建立方法C C、扭断螺栓杆尾部法（扭剪型高强度螺栓）、扭断螺栓杆尾部法（扭剪型高强度螺栓）施工方法：施工方法：初拧初拧拧至终拧力矩的拧至终拧力矩的60%80%60%80%；终拧终拧初拧基础上，以扭断螺栓杆尾部为准。

初拧基础上，以扭断螺栓杆尾部为准特点：施工简单、技术要求低易实施、质量易保证等特点：施工简单、技术要求低易实施、质量易保证等十三、十三、高强度螺栓高强度螺栓预拉力预拉力的建立方法的建立方法十四、十四、高强度螺栓摩擦面高强度螺栓摩擦面抗滑移系数抗滑移系数F摩擦型高强度螺栓是通过板件间摩擦力传递内力的，而摩擦力的大小取决于板件摩擦型高强度螺栓是通过板件间摩擦力传递内力的，而摩擦力的大小取决于板件间的挤压力（间的挤压力（P P）和板件间的抗滑移系数）和板件间的抗滑移系数 F板件间的抗滑移系数与接触面的处理方法和构件钢号有关，板件间的抗滑移系数与接触面的处理方法和构件钢号有关，其其大小大小随板件间的挤随板件间的挤压力的压力的减小而减小减小而减小F规范给出了不同钢材在不同接触面的处理方法下的抗滑移系数,如下表：十五、十五、摩擦型摩擦型高强度螺栓高强度螺栓单栓抗拉承载力单栓抗拉承载力当外拉力为零，即当外拉力为零，即N=0=0时：时：P=C；当外拉力为当外拉力为Nt时：板件有被拉开趋势，时：板件有被拉开趋势，板件间的压力板件间的压力C减小为减小为Cf，栓杆拉力栓杆拉力P增加为增加为Pf，由力及变形协调得，由力及变形协调得：NPCP+P=PfC-C=CfNtAb栓杆截面面积；Ap板件挤压面面积；当板件即将被拉开时：当板件即将被拉开时：Cf=0=0，有，有Pf=Nt，因此：，因此：一般板件间的挤压面面积比栓杆截一般板件间的挤压面面积比栓杆截面面积大的多，近似取面面积大的多，近似取A AP P/A/Ab b=10=10，得：得：显然栓杆的拉力增加不大。

另外，试验证明，当栓杆的外加拉力大于P时，卸载后螺栓杆的预拉力将减小，即发生松弛现象但当Nt不大于0.8P时，则无松弛现象，这时Pf=1.07P，可认为螺杆的预拉力不变，且连接板件间有一定的挤压力保持紧密接触，所以现行规范规定：P+P=PfC-C=CfNt十五、十五、摩擦型摩擦型高强度螺栓高强度螺栓单栓抗拉承载力单栓抗拉承载力F上式未考虑橇力的影响，当考虑橇力影响时，上式未考虑橇力的影响，当考虑橇力影响时，螺栓杆的拉力螺栓杆的拉力Pf与与Nt的关系曲线如图：的关系曲线如图：FNt0.5P0.5P时，橇力时，橇力Q=0Q=0；FNt0.5P0.5P后，橇力后，橇力Q Q出现，增加速度出现，增加速度先慢后快先慢后快F橇力橇力Q Q的存在导致连接的极限承载力由的存在导致连接的极限承载力由N Nu u降至降至N Nu uF所以，如设计时不考虑橇力的影响所以，如设计时不考虑橇力的影响,应使应使Nt0.5P0.5P或增加连接板件的刚度（如设加劲肋）或增加连接板件的刚度（如设加劲肋）300 250 200 150 100 50 050 100 150 200 250 300Pf(KN)Nu Nu。