摩擦型高强螺栓的计算方式

第三章连接返回

§3-6 高强度螺栓连接的构造和计算

高强度螺栓连接的工作性能和构造要求

一、高强度螺栓连接的工作性能

1、高强度螺栓的抗剪性能

由图中可以看出，由于高强度螺栓连接有较大的预拉力，从而使被连板叠中有很大的预压力，当连接受剪时，主要依靠摩擦力传力的高强度螺栓连接的抗剪承载力可达到1点。通过1点后，连接产生了滑解，当栓杆与孔壁接触后，连接又可继续承载直到破坏。如果连接的承载力只用到1点，即为高强度螺栓摩擦型连接；如果连接的承载力用到4点，即为高强度螺栓承压型连接。

2、高强度螺栓的抗拉性能

高强度螺栓在承受外拉力前，螺杆中已有很高的预拉力P，板层之间则有压力C，而P与C维持平衡（图）。当对螺栓施加外拉力N t，则栓杆在板层之间的压力未完全消失前被拉长，此时螺杆中拉力增量为ΔP，同时把压紧的板件拉松，使压力C减少ΔC（图）。

计算表明，当加于螺杆上的外拉力N t为预拉力P的80%时，螺杆内的拉力增加很少，因此可认为此时螺杆的预拉力基本不变。同时由实验得知，当外加拉力大于螺杆的预拉力时，卸荷后螺杆中的预拉力会变小，即发生松弛现象。

但当外加拉力小于螺杆预拉力的80%时，即无松弛现象发生。也就是说，被连接板件接触面间仍能保持一定的压紧力，可以假定整个板面始终处于紧密接触状态。但上述取值没有考虑杠杆作用而引起的撬力影响。实际上这种杠杆作用存在于所有螺栓的抗拉连接中。研究表明，当外拉力N t≤时，不出现撬力，如图所示，撬力Q大约在N t达到时开始出现，起初增加缓慢，以后逐渐加快，到临近破坏时因螺栓开始屈服而又有所下降。

由于撬力Q的存在，外拉力的极限值由N u下降到N'u。因此，如果在设计中不计算撬力Q，应使N≤；或者增大T形连接件翼缘板的刚度。分析表明，当翼缘板的厚度t1不小于2倍螺栓直径时，螺栓中可完全不产生撬力。实际上很难满足这一条件，可采用图所示的加劲肋代替。

在直接承受动力荷载的结构中，由于高强度螺栓连接受拉时的疲劳强度较低，每个高强度螺栓的外拉力不宜超过。

当需考虑撬力影响时，外拉力还得降低。

二、高强度螺栓连接的构造要求

1、高强度螺栓预拉力的建立方法

为了保证通过摩擦力传递剪力，高强度螺栓的预拉力P的准确控制非常重要。针对不同类型的高强度螺栓，其预拉力的建立方法不尽相同。

（1）大六角头螺栓的预拉力控制方法有：

①力矩法一般采用指针式扭力（测力）扳手或预置式扭力（定力）扳手。目前用得多的是电动扭矩扳手。力矩法是通过控制拧紧力矩来实现控制预拉力。拧紧力矩可由试验确定，应使施工时控制的预拉力为设计预拉力的倍。当采用电动扭矩搬手时，所需要的施工扭矩T f为：

为了克服板件和垫圈等的变形，基本消除板件之间的间隙，使拧紧力矩系数有较好的线性度，从而提高施工控制预拉力值的准确度，在安装大六角头高强度螺栓时，应先按拧紧力矩的50%进行初拧，然后按100%拧紧力矩进行终拧。对于大型节点在初拧之后，还应按初拧力矩进行复拧，然后再行终拧。

力矩法的优点是较简单、易实施、费用少，但由于连接件和被连接件的表面和拧紧速度的差异，测得的预拉力值误差大且分散，一般误差为±25%。

②转角法先用普通扳手进行初拧，使被连接板件相互紧密贴合，再以初拧位置为起点，按终拧角度，用长扳手或风动扳手旋转螺母，拧至该角度值时，螺栓的拉力即达到施工控制预拉力。

（2）扭剪型高强度螺栓是我国60年代开始研制，80年代制订出标准的新型连接件之一。它具有强度高、安装简单和质量易于保证、可以单面拧紧、对操作人员没有特殊要求等优点。扭剪型高强度螺栓如图所示，螺栓头为盘头，螺纹段端部有一个承受拧紧反力矩的十二角体和一个能在规定力矩下剪断的断颈槽。

扭剪型高强度螺栓连接副的安装需用特制的电动扳手，该扳手有两个套头，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，对螺栓十二角体施加大小相等的逆时针力矩，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，相应的安装力矩即为拧紧力矩。安装后一般不拆卸。

2、预拉力值的确定

高强度螺栓的预拉力设计值P由下式计算得到：

式（）中的系数考虑了以下几个因素：

①拧紧螺帽时螺栓同时受到由预拉力引起的拉应力和由螺纹力矩引起的扭转剪应力作用。折算应力为：

根据试验分析，系数在职~之间，取平均值为。式（）中分母的既为考虑拧紧螺栓时扭矩对螺杆的不利影响系数。

②为了弥补施工时高强度螺栓预拉力的松驰损失，在确定施工控制预拉力时，考虑了预拉力设计值的1/的超张拉，故式（）右端分子应考虑超张拉系数。

③考虑螺栓材质的不定性系数；再考虑用f u而不是用f y作为标准值的系数。

各种规格高强度螺栓预拉力的取值见表和。

3、高强度螺栓摩擦面抗滑移系数

高强度螺栓摩擦面抗滑移系数的大小与连接处构件接触面的处理方法和构件的钢号有关。试验表明，此系数值有随连接构件接触面间的压紧力减小而降低的现象，故与物理学中的摩擦系数有区别。

我国规范推荐采用的接触面处理方法有：喷砂、喷砂后涂无机富锌漆、喷砂后生赤锈和钢丝刷消除浮锈或对干净轧制表面不作处理等，各种处理方法相应的μ值详见表和。

由于冷弯薄壁型钢构件板壁较薄，其抗滑移系数均较普通钢结构的有所降低。

钢材表面经喷砂除锈后，表面看来光滑平整，实际上金属表面尚存在着微观的凹凸不平，高强度螺栓连接在很高的压紧力作用下，被连接构件表面相互啮合，钢材强度和硬度愈高，要使这种啮合的面产生滑移的力就愈大，因此，μ值与钢种有关。

试验证明，摩擦面涂红丹后μ＜，即使经处理后仍然很低，故严禁在摩擦面上涂刷红丹。另外，连接在潮湿或淋雨条件下拼装，也会降低μ值，故应采取有效措施保证连接处表面的干燥。

4、其他构造要求

高强度螺栓连接除需满足与普通螺栓连接相同之排列布置要求外，尚须注意以下二点：

（1）当型钢构件拼接采用高强度螺栓连接时，其拼接件宜采用钢板。以使被连接部分能紧密贴合，保证预拉力的建立。

（2）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。

高强度螺栓摩擦型连接计算

1、受剪连接承载力

摩擦型连接的承载力取决于构件接触面的摩擦力，而此摩擦力的大小与螺栓所受预拉力和摩擦面的抗滑移系数以及连接的传力摩擦面数有关。因此，一个摩型连接高强度螺栓的受剪承载力设计值为：

试验证明，低温对摩擦型高强度螺栓抗剪承载力无明显影响，但当温度t=100℃~150℃时，螺栓的预拉力将产生

温度损失，故应将摩擦型高强度螺栓的抗剪承载力设计值降低10%；当t＞150℃时，应采取隔热措施，以使连接温度在150℃或100℃以下。

2、受拉连接承载力

如前所述，为提高强度螺栓连接在承受拉力作用时，能使被连接扳间保持一定的压紧力，规范规定在杆轴方向承受拉力的高强度螺栓摩型连接中，单个高强度螺栓受拉承载力设计值为：

3、同时承受剪力和拉力连接的承载力

如前所述，当螺栓所受外拉力时，虽然螺杆中的预拉力P基本不变，但板层间压力将减少到P-N t。试验研究表明，这时接触面的抗滑移系数值也有所降低，而且值随N t的增大而减小，试验结果表明，外加剪力N v和拉力N t与高强螺栓的受拉、受剪承载力设计值之间具有线性相关关系，故规范规定，当高强度螺栓摩擦型连接同时承受摩擦面间的剪力和螺栓杆轴方向的外拉力时，其承载力应按下式计算：

高强度螺栓承压型连接计算

1、受剪连接承载力

高强度螺栓承压型连接的计算方法与普通螺栓连接相同，仍可用式（）和式（）计算单个螺栓的抗剪承载力设计值，只是应采用承压型连接高强度螺栓的强度设计值。当剪切面在螺纹处时，承压型连接高强度螺栓的抗剪承载力应按螺纹处的有效截面计算。但对于普通螺栓，其抗剪强度设计值是根据连接的试验数据统计而定的，试验时不分剪切面是否在螺纹处，故计算抗剪强度设计值时用公称直径。

2、受拉连接承载力

的计算公式与普通螺栓相同，只是抗拉强度设计值不同。

3、同时承受剪力和拉力连接的承载力

同时承受剪力和杆轴方向拉力的承压型连接高强度螺栓的计算方法与普通螺栓相同，即：

由于在剪应力单独作用下，高强度螺栓对板层间产生强大压紧力。当板层间的摩擦力被克服，螺杆与孔壁接触时，板件孔前区形成三向应力场，因而承压型连接高强度螺栓的承压强度比普通螺栓高得多，两者相差约50%。当承压型连接高强度螺栓受有杆轴拉力时，板层间的压紧力随外拉力的增加而减小，因而其承压强度设计值也随之降低。为了计算简便，我国现行钢结构设计规范规定，只要有外拉力存在，就将承压强度除以予以降低，而未考虑承压强度设计值变化幅度随外拉力大小而变化这一因素。因为所有高强度螺栓的外拉力一般均不大于。此时，可以为整个板层间始

终处于紧密接触状态，采用统一除以的做法来降低承压强度，一般能保证安全。

高强度螺栓群的计算

一、高强度螺栓群受剪

1、轴心受剪

此时，高强度螺栓连接所需螺栓数目应由下式确定：

2、高强度螺栓群的非轴心受剪

高强度螺栓群在扭矩或扭矩、剪力共同作用时的抗剪计算方法与普通螺栓群相同，但应采用高强度螺栓承载力设计值进行计算。

二、高强度螺栓群受拉

1、轴心受拉

高强度螺栓群连接所需螺栓数目：

2、高强度螺栓群受弯矩作用

高强度螺栓（摩擦型和承压型）的外拉力总是小于预拉力P，在连接受弯矩而使螺栓沿栓杆方向受力时，被连接构件的接触面一直保持紧密贴合；因此，可认为中和轴在螺栓群的形心轴上（图），最外排螺栓受力最大。最大拉力及其验算式为：

3、高强度螺栓群偏心受拉

由于高强度螺栓偏心受拉时，螺拉的最大拉力不得超过，能够保证板层之间始终保持紧密贴合，端板不会拉开，故摩擦型连接高强度螺栓和承压型连接高强度螺栓均可按普通螺栓小偏心受拉计算，即：

三、高强度螺栓群承受拉力、弯矩和剪力的共同作用

1、摩擦型连接的计算

图所示为摩擦型连接高强度螺栓承受拉力、弯矩和剪力共同作用时的情况。由于螺栓连接板层间的压紧力和接触面的抗滑移系数，随外拉力的增加而减小。已知摩擦型连接高强度螺栓承受剪力和拉力联合作用时，螺栓的承载力设

计值应符合相关方程：

即公式（）和（）是等价的。式中的N v是同时作用剪力和拉力时，单个螺栓所能承受的最大剪力设计值。

在弯矩和拉力共同作用下，高强螺栓群中的拉力各不相同，即：

则剪力V的验算应满足下式：

在式（）中，只考虑螺栓拉力对抗剪承载力的不利影响，未考虑受压区板层间压力增加的有利作用，故按该式计

算的结果是略偏安全的。

此外，螺栓最大拉力应满足：

2、承压型连接的计算

对承压型连接高强度螺栓，应按公式（）和（）验算拉剪的共同作用。即：

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高强度螺栓的知识总结

高强度螺栓的知识 高强度螺栓在生产上全称叫高强度螺栓连接副，一般不简称为高强螺栓。 根据安装特点分为：大六角头螺栓和扭剪型螺栓。其中扭剪型只在10.9级中使用。 根据高强度螺栓的性能等级分为：8.8级和10.9级。其中8.8级仅有大六角型高强度螺栓，在标示方法上，小数点前数字表示热处理后的抗拉强度；小数点后的数字表示屈强比即屈服强度实测值与极限抗拉强度实测值之比。8.8级的意思就是螺栓杆的抗拉强度不小于800M Pa，屈强比为0.8；10.9级的意思就是螺栓杆的抗拉强度不小于1000MPa，屈强比为0.9。 结构设计中高强度螺栓直径一般有M16/M20/M22/M24/M27/M30，不过M22/M27为第二选择系列，正常情况下选用M16/M20 /M24/M30为主。 高强度螺栓在抗剪设计上根据设计要求分为：高强度度螺栓承压型和高强度螺栓摩擦型。摩擦型的承载能力取决于传力摩擦面的抗滑移系数和摩擦面数量，喷砂（丸）后生赤锈的摩擦系数最高，但从实际操作来看受施工水平影响很大，很多监理单位都提出能否降低标准来确保工程质量。承压型的承载能力取决于螺栓抗剪能力和栓杆承压能力能力的最小值。在只有一个连接面的情况下，M16摩擦型抗剪承载力为21.6~45.0kN，而M16承压型抗剪承载力为39.2~48.6 kN，性能要优于摩擦型。在安装上，承压型工艺要简单一些，连接面仅需清除油污及浮锈。 沿轴杆方向抗拉承载力，在钢结构规范中写的很有意思，摩擦型设计值等于0.8倍预拉力，承压型设计值等于螺杆有效面积乘以材料抗拉强度设计值，看起来似乎有很大区别，实际上两个值基本一致，我一直不太明白规范为什么要这么写，采用的都是同一种材料为何要用两种表达方式计算同一个数值？ 在同时承受剪力和杆轴方向拉力时，摩擦型要求是螺栓承受的剪力与受剪承载力之比加上螺杆承受轴力与受拉承载力应力比之和小于1.0，承压型要求是螺栓承受的剪力与受剪承载力之比的平方加上螺杆承受轴力于受拉承载力应力比的平方之和小于1.0，也就是说在同种荷载组合情况下，相同直径的承压型高强度螺栓在设计上的安全储备要高于摩擦型高强度螺栓的。 考虑到在强震反复作用下，连接摩擦面可能会失效，这时候的抗剪承载力还是要取决于螺栓抗剪能力和板件承压能力，因此抗震规范规定了高强度螺栓极限受剪的承载力计算公式。尽管承压型在设计数值上占有优势，但由于其属于剪压破坏型式，螺栓孔为类似普通螺栓的孔隙型螺栓孔，在承受荷载作用时的变形远大于摩擦型，所以高强度螺栓承压型主要用于非抗震构件连接、非承受动荷载构件连接、非反复作用构件连接。 这两种型式的正常使用极限状态也是有区别的： 摩擦型连接是指在荷载基本组合作用下连接摩擦面发生相对滑移； 承压型连接是指在荷载标准组合作用下连接件之间发生相对滑移； 焊缝与螺栓知识 焊缝等级 1. 焊缝等级是施工验收等级，有三级。三级最低，只要求外观检查和尺寸检查。二级要求部分作超声波探伤检查。一级最高，要求全部做探伤检查。 2. 对焊缝等级来说，原则是受拉等级高于受压，受动力的高于受静力的。 3. 对接焊缝一般需要做无损探伤（或部分需要）。故一般对接焊缝的焊接等级为二级或一级，不小于二级。

摩擦性和承压性高强螺栓的区别

高强螺栓连接是通过螺栓杆内很大的拧紧预拉力把连接板的板件夹紧，足以产生很大的摩擦力，从而提高连接的整体性和刚度，当受剪力时，按照设计和受力要求的不同，可分为高强螺栓摩擦型连接和高强螺栓承压型连接两种，两者的本质区别是极限状态不同，虽然是同一种螺栓，但是在计算方法、要求、适用范围等方面都有很大的不同。 在抗剪设计时，高强螺栓摩擦型连接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（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。在抗剪设计时，高强螺栓承压型连接中允许外剪力超过最大摩擦力，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。 总之，摩擦型高强螺栓和承压型高强螺栓实际上是同一种螺栓，只不过是设计是否考虑滑移。摩擦型高强螺栓绝对不能滑动，螺栓不承受剪力，一旦滑移，设计就认为达到破坏状态，在技术上比较成熟；承压型高强螺栓可以滑动，螺栓也承受剪力，最终破坏相当于普通螺栓破坏（螺栓剪坏或钢板压坏）。 实际上是设计计算方法上有区别，摩擦型高强螺栓以板层间出现滑动作为承载能力极限状态；承压型高强螺栓以板层间出现滑动作为正常使用极限状态，而以连接破坏作为承载能力极限状态。摩擦型高强螺栓并不能充分发挥螺栓的潜能。在实际应用中，对十分重要的结构或承受动力荷载的结构，尤其是荷载引起反向应力时，应该用摩擦型高强螺拴，此时可把未发挥的螺栓潜能作为安全储备。除此以外的地方应采用承压型高强螺栓连接以降低造价。

§3.7高强螺栓连接的计算

§3.7 高强螺栓连接的计算 一．预拉力的建立 1．转角法：通过工艺试验，确定满足预拉力要求所需角度，在实际工程中采用固定转角，不精确； 2．扭矩法：通过工艺试验，确定满足预拉力要求所需扭矩，制做特殊扳手，如机械的，光电的等等； 3．扭矩螺栓：一种特制螺栓，用特殊扳手，拧断为止——预拉力建立完成。 扭剪型高强度螺栓螺母螺栓垫圈沟槽梅花头 e u 1.2 0.90.90.9A f P ??= 0.9——考虑材料不均匀程度的系数； 0.9——超张拉5%～10%； 0.9——以螺栓的抗拉强度为准，为安全起见引入的附加安全系数； 1.2——拧紧螺栓时产生剪力降低栓杆的承拉能力； u f ——最低抗拉强度。 目前采用的螺栓只有8.8级和10.9级。 二．摩擦型高强螺栓的计算 1．摩擦型高强螺栓的抗剪计算 一个螺栓的抗剪承载能力： P P N μμv v b v 0.9n n 1.111 1==

对受力最不利螺栓，要求： v N ≤b v N 2．摩擦型高强螺栓的抗拉计算 （1）摩擦型高强螺栓的受力分析 a) t Δe Δδ/2 连接受力之前，根据平衡条件得：P C = 连接受拉之后，螺栓伸长t ?，被连接板压缩量恢复e ?，此时，螺栓内拉力从P 增加为f P ，而被连接板间的压力从C 减小为f C ，假定外加拉力为ot N ，根据平衡条件得： f ot f C N P += 根据变形协调条件 e t ?=? 设螺栓和被连接板的弹性模量皆为E ，面积分别为b A 和μA ，则： δδσE A P P E b f t t -==? δδE A C C E σμf c c -==? δδσE A P P E b f t t -==? δδσE A C C E μf c c -= =? b c f f A A P P C C =--

关于承压型与摩擦型高强螺栓的理解

1、工厂生产的高强螺栓无承压型和摩擦型之分，本质上只有性能等级的区别(分为8.8级和10.9级)，并且每个高强螺栓在施加预拉力时也没有摩擦型和承压型之分，在施工方面所使用的高强度螺栓连接副（扭剪型高强度螺栓连接副和高强度大六角头螺栓连接副）是相同的； 2、在抗剪设计时，高强螺栓摩擦型连接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（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。 3、在抗剪设计时，高强螺栓承压型连接中允许外剪力超过最大摩擦力，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。 摩擦型高强螺栓和承压型高强螺栓实际上是同一种螺栓，只不过是设计是否考虑滑移。摩擦型高强螺栓绝对不能滑动，螺栓不承受剪力，一旦滑移，设计就认为达到破坏状态，在技术上比较成熟；承压型高强螺栓可以滑动，螺栓也承受剪力，最终破坏相当于普通螺栓破坏（螺栓剪坏或钢板压坏）。 4、高强度螺栓承压型连接其连接钢板的孔径(d+1.0~1.5mm，d为螺栓公称直径)要比摩擦型（d+1.5~2.0mm）更小，主要是考虑控制承压型连接在接头滑移后的变形，而摩擦型连接不存在接头滑移问题，孔径可以稍大一些，有利于安装方便。 5、由于允许接头滑移，承压型连接一般应用于承受静力荷载和间接动力荷载的结构中，特别是允许变形的结构构件，不宜用于承受反向内力的连接；同种荷载组合情况下，直径相同的高强螺栓，承压型比摩擦型的安全储备低，重要的结构或直接承受动力荷载的结构及荷载引起反向内力地结构应采用摩擦型连接，但用来耗能的连接接头可采用承压型连接。 6、摩擦型高强螺栓的承载能力主要取决于传力摩擦在数量及传力摩擦面的抗滑移系数；承压型高强螺栓的承载力主要取决于螺栓的抗剪能力与构件承压能力的较小值； 7、承压型高强螺栓对摩擦面处理相对简单，只需清除油污及浮锈； 8、承压型高强螺栓节省螺栓，承载力高于摩擦型（位移螺栓产生滑移之后）； 9、承压型螺栓计算同普通螺栓，但需注意当剪切面在螺纹处时，其有剪承载力设计值应按螺栓螺纹处的有效面积计算。 10、从施工质量验收角度上，承压型连接只比摩擦型连接减少了摩擦面抗滑移系数检验一项内容，其余验收项目完全一致。

摩擦型高强螺栓的计算方式

第三章连接返回 §3-6 高强度螺栓连接的构造和计算 高强度螺栓连接的工作性能和构造要求 一、高强度螺栓连接的工作性能 1、高强度螺栓的抗剪性能 由图中可以看出，由于高强度螺栓连接有较大的预拉力，从而使被连板叠中有很大的预压力，当连接受剪时，主要依靠摩擦力传力的高强度螺栓连接的抗剪承载力可达到1点。通过1点后，连接产生了滑解，当栓杆与孔壁接触后，连接又可继续承载直到破坏。如果连接的承载力只用到1点，即为高强度螺栓摩擦型连接；如果连接的承载力用到4点，即为高强度螺栓承压型连接。 2、高强度螺栓的抗拉性能 高强度螺栓在承受外拉力前，螺杆中已有很高的预拉力P，板层之间则有压力C，而P与C维持平衡（图）。当对螺栓施加外拉力N t，则栓杆在板层之间的压力未完全消失前被拉长，此时螺杆中拉力增量为ΔP，同时把压紧的板件拉松，使压力C减少ΔC（图）。 计算表明，当加于螺杆上的外拉力N t为预拉力P的80%时，螺杆内的拉力增加很少，因此可认为此时螺杆的预拉力基本不变。同时由实验得知，当外加拉力大于螺杆的预拉力时，卸荷后螺杆中的预拉力会变小，即发生松弛现象。 但当外加拉力小于螺杆预拉力的80%时，即无松弛现象发生。也就是说，被连接板件接触面间仍能保持一定的压紧力，可以假定整个板面始终处于紧密接触状态。但上述取值没有考虑杠杆作用而引起的撬力影响。实际上这种杠杆作用存在于所有螺栓的抗拉连接中。研究表明，当外拉力N t≤时，不出现撬力，如图所示，撬力Q大约在N t达到时开始出现，起初增加缓慢，以后逐渐加快，到临近破坏时因螺栓开始屈服而又有所下降。 由于撬力Q的存在，外拉力的极限值由N u下降到N'u。因此，如果在设计中不计算撬力Q，应使N≤；或者增大T形连接件翼缘板的刚度。分析表明，当翼缘板的厚度t1不小于2倍螺栓直径时，螺栓中可完全不产生撬力。实际上很难满足这一条件，可采用图所示的加劲肋代替。 在直接承受动力荷载的结构中，由于高强度螺栓连接受拉时的疲劳强度较低，每个高强度螺栓的外拉力不宜超过。 当需考虑撬力影响时，外拉力还得降低。 二、高强度螺栓连接的构造要求

摩擦型高强螺栓与承压型高强螺栓异同

二者 在抗剪设计时，高强螺栓摩擦型连接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最为极限状态，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。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），被连接板件安弹性整体受力。 在抗剪设计时，高强螺栓承压型连接中允许外剪力超过最大摩擦力，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。 总之，摩擦型高强螺栓和承压型高强螺栓实际上是同一种螺栓，只不过是设计时是否考虑滑移。摩擦型高强螺栓不能滑动，螺栓不承受剪力，一旦滑移，就认为达到破坏状态，在技术上比较成熟；承压型高强螺栓可以滑动，螺栓可以承受剪力，最终破坏相当于普通螺栓破坏（螺栓剪短或钢板孔壁受损）。 计算方法 高强螺栓摩擦型连接和承压型连接的区别是在设计时的极限状态不同，所以承受剪力或同时承受剪力和拉力时的计算公式也不同。 1.高强螺栓摩擦型连接 单独抗剪时的设计是以外剪力不超过摩擦力为准则，姑螺栓的抗剪承载力设计值为： N v b =0.9n f μP 其中0.9为抗剪系数；n f 为传力摩擦面数目；μ为抗滑移系 数。 同时抗剪和抗拉时，其承载力按下式计算：

(N v /N v b)+（N t /N b t ）≤1 其中N v 、N t ——一个高强螺栓所承受的剪力、拉力； N v b、N b t ——一个高强螺栓受剪、受拉的承载力设计值。 承载力的计算与连接板厚度无关 2.高强螺栓承压型连接 单独抗剪承载力： N b vl =(n v πd/4)×f b v （螺栓杆的抗剪承载力） N b c =d×∑t×f b c （孔壁承压的设计值） N v b=min（N b vl 、N b c ） 同时抗剪和抗拉的承载力： （(N v /N vl b)2+（N t /N b t ）2）0.5≤1 Nv≤N b c /1.2 承载力的计算与连接板厚度有关 如图示，摩擦型连接的承载力可以表示为直线2和坐标轴围成的面积；而承压型连接可以表示为曲线1和直线2以及坐标轴围成的面积；而直线2和直线3以及坐标轴围成的面积表示高强螺栓承压型连接承载力低于高强螺栓摩擦型连接的承载力，这主要是由于连接板太薄造成的，所以在设计时应适当的加大连接板的

拉力作用下高强螺栓连接的ansys模拟

拉力作用下高强螺栓连接的ansys 模拟 摘要:采用大型有限元分析软件ＡＮＳＹＳ,对钢结构高强度螺栓连接的受力分布规律进行了计算和分析,得出了该构件的受力分布图,从理论上对高强度螺栓连接的破坏形式和受力变化进行了分析研究,为进一步改进高强螺栓连接构件的受力状况和结构设计提供了必要的理论依据。 关键词 ANSYS 螺栓连接 预应力 引言 钢结构高强度螺栓连接具有施工简单、耐疲劳、可拆换、连接的整体性和刚度较好等优点，是钢结构中所广泛采用的一种连接方式。因此有必要对其具体受力进行分析研究，本论文利用有限元软件ansys 模拟了一高强度螺栓构件在受拉力作用之下的应力状况。 1 螺栓连接构件基本参数 1．1 高强度螺栓的预拉力 高强度螺栓的预拉力是施加在连接构件上，产生了结构的整体性，通常来讲希望能尽量高些，但为了保证螺栓不会在拧仅过程中发生屈服或断裂，规范GBJ 17—88规定预拉力设计值按下式确定： e y e y A f A f P 675.0)2.1/9.09.0(=?= （1-1） 其中f y 是钢材的条件屈服强度；A e 为螺栓在螺纹处的有效截面面积。 1．2 连接处构件接触面的处理和抗滑移系数 高强度螺栓有摩擦型和承压型两种受里方式，本文仅仅讨论摩擦型高强螺栓结构结构；对于摩擦型高强螺栓而已，其构件的接触面（摩擦面）通常经特殊处理，使其净洁并粗糟，以提高其抗滑移系数μ；对于本论文中抗滑移系数选取为0.4。 2 高强螺栓连接有限元模型的建立 主要目的是通过ANSYS 的3D 实体建模，分析高强度螺栓抗拉在高温下的工作性能以及温度对高强度螺栓抗拉和抗剪的极限承载力的影响。建模过程中利用ANSYS 的Pre －tension 功能，施加高强度螺栓的预拉力，利用接触单元来考虑螺栓和孔壁的接触与分开的情况以及连接板之间的摩擦作用。在材料的选择方面考虑到高强度螺栓在抗拉状态下的受力分析，考虑了其强化阶段的弹塑性模型；连接板选用双析线弹塑性模型，分析过程中包含了材料、几何和状态的三重非线性。 2．1单元的选取 由于本文螺栓连接构件分析中采用的是细化的实体有限元模型，因此选取了如下几种单元：空间八节点SOLID45实体单元，预应力单元Prets179，目标单元Targe170和接触单元Contact174单元。SOLID45单元被用于三维的实体模型，有八个节点，每个节点有三个自由度：X 、Y 、Z 方向的位移。这种单元能够施加温度荷载，有塑性、延性、应力硬化、大变形、大应变的性能。预应力单元Prets179,用于模拟施加在高强螺栓中的预应力状态；在高强度螺栓连接板中的预加荷载对连接的应力发展过程和连接的承载力有重要的影响。高强度螺栓的预拉力可使用ANSYS 中的预拉力单元Prets179来施加。 对于本螺栓连接构件中，为了准确模拟两连接板通过螺栓连接而产生的接触面的受力分析，自然要选择接触分析的单元，接触问题是一种高度非线性行为，本论文选取目标单元

摩擦型与承压型高强螺栓的区别

摩擦型与承压型高强螺栓的区别 高强度螺栓在生产上全称叫高强度螺栓连接副，一般不简称为高强螺栓。 根据安装特点分为：大六角头螺栓和扭剪型螺栓。其中扭剪型只在10.9级中使用。 根据高强度螺栓的性能等级分为：8.8级和10.9级。其中8.8级仅有大六角型高强度螺栓，在标示方法上，小数点前数字表示热处理后的抗拉强度；小数点后的数字表示屈强比即屈服强度实测值与极限抗拉强度实测值之比。8.8级的意思就是螺栓杆的抗拉强度不小于800MPa，屈强比为0.8；10.9级的意思就是螺栓杆的抗拉强度不小于1000MPa，屈强比为0.9。 结构设计中高强度螺栓直径一般有M16/M20/M22/M24/M27/M30，不过M22/M27为第二选择系列，正常情况下选用M16/M20 /M24/M30为主。 高强度螺栓在抗剪设计上根据设计要求分为：高强度螺栓承压型和高强度螺栓摩擦型。摩擦型的承载能力取决于传力摩擦面的抗滑移系数和摩擦面数量，喷砂（丸）后生赤锈的摩擦系数最高，但从实际操作来看受施工水平影响很大，很多监理单位都提出能否降低标准来确保工程质量。承压型的承载能力取决于螺栓抗剪能力和栓杆承压能力的最小值。在只有一个连接面的情况下，M16摩擦型抗剪承载力为21.6~45.0kN，而M16承压型抗剪承载力为39.2~48.6 kN，性能要优于摩擦型。在安装上，承压型工艺要简单一些，连接面仅需清除油污及浮锈。沿轴杆方向抗拉承载力，在钢结构规范中写的很有意思，摩擦型设计值等于0.8倍预拉力，承压型设计值等于螺杆有效面积乘以材料抗拉强度设计值，看起来似乎有很大区别，实际上两个值基本一致，我一直不太明白规范为什么要这么写，采用的都是同一种材料为何要用两种表达方式计算同一个数值？ 在同时承受剪力和杆轴方向拉力时，摩擦型要求是螺栓承受的剪力与受剪承载力之比加上螺杆承受轴力与受拉承载力应力比之和小于1.0，承压型要求是螺栓承受的剪力与受剪承载力之比的平方加上螺杆承受轴力与受拉承载力比的平方之和小于1.0，也就是说在同种荷载组合情况下，相同直径的承压型高强度螺栓在设计上的安全储备要高于摩擦型高强度螺栓的。 考虑到在强震反复作用下，连接摩擦面可能会失效，这时候的抗剪承载力还是要取决于螺栓抗剪能力和板件承压能力，因此抗震规范规定了高强度螺栓极限受剪的承载力计算公式。 尽管承压型在设计数值上占有优势，但由于其属于剪压破坏型式，螺栓孔为类似普通螺栓的孔隙型螺栓孔，在承受荷载作用时的变形远大于摩擦型，所以高强度螺栓承压型主要用于非抗震构件连接、非承受动荷载构件连接、非反复作用构件连接。 这两种型式的正常使用极限状态也是有区别的： 摩擦型连接是指在荷载基本组合作用下连接摩擦面发生相对滑移； 承压型连接是指在荷载标准组合作用下连接件之间发生相对滑移； 焊缝与螺栓知识 焊缝等级 1. 焊缝等级是施工验收等级，有三级。三级最低，只要求外观检查和尺寸检查。二级要求部分作超声波探伤检查。一级最高，要求全部做探伤检查。 2. 对焊缝等级来说，原则是受拉等级高于受压，受动力的高于受静力的。 3. 对接焊缝一般需要做无损探伤（或部分需要）。故一般对接焊缝的焊接等级为二级或一级，不小于二级。 4. 角焊缝没必要作无损探伤，故角焊缝为一级的话，就没有多少意义。一般角焊缝为二级或三级。

高强度螺栓与普通螺栓的区别

高强度螺栓与普通螺栓的区别 一、高强螺栓与普通螺栓区别 1、高强度螺栓就是可承受的载荷比同规格的普通螺栓要大。 2、普通螺栓的材料是Q235（即A3）制造的。高强度螺栓的材料35＃钢或其它优质材料，制成后进行热处理，提高了强度。两者的区别是材料强度的不同。 3、从原材料看： 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，常用45号钢、40硼钢、20锰钛硼钢。普通螺栓常用Q235钢制造。 4、从强度等级上看： 高强螺栓，使用日益广泛。常用8.8s和10.9s两个强度等级，其中10.9级居多。普通螺栓强度等级要低，一般为4.4级、4.8级、5.6级和8.8级。 5、从受力特点来看： 高强度螺栓施加预拉力和靠摩擦力传递外力。普通螺栓连接靠栓杆抗剪和孔壁承压来传递剪力，拧紧螺帽时产生预拉力很小，其影响可以忽略不计，而高强螺栓除了其材料强度很高之外，还给螺栓施加很大预拉力，使连接构件间产生挤压力，从而使垂直于螺杆方向有很大摩擦力，而且预拉力、抗滑移系数和钢材种类都直接影响高强螺栓的承载力。

根据受力特点分承压型和摩擦型.两者计算方法不同。高强螺栓最小规格M12，常用M16~M30，超大规格的螺栓性能不稳定，设计中应慎重使用。 6、高强度螺栓摩擦型和承压型连接的区别： 高强螺栓连接是通过螺栓杆内很大的拧紧预拉力把连接板的板件夹紧，足以产生很大的摩擦力，从而提高连接的整体性和刚度，当受剪力时，按照设计和受力要求的不同，可分为高强螺栓摩擦型连接和高强螺栓承压型连接两种，两者的本质区别是极限状态不同，虽然是同一种螺栓，但是在计算方法、要求、适用范围等方面都有很大的不同。在抗剪设计时，高强螺栓摩擦型连接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（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。在抗剪设计时，高强螺栓承压型连接中允许外剪力超过最大摩擦力，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。总之，摩擦型高强螺栓和承压型高强螺栓实际上是同一种螺栓，只不过是设计是否考虑滑移。摩擦型高强螺栓绝对不能滑动，螺栓不承受剪力，一旦滑移，设计就认为达到破坏状态，在技术上比较成熟；承压型高强螺栓可以滑动，螺栓也承受剪力，最终破坏相当于普通螺栓破坏（螺栓剪坏或钢板压坏）。

高强螺栓预紧力的计算方法

高强螺栓预紧力的计算方法 基本介绍 所谓螺栓预紧力，就是在拧螺栓过程中拧紧力矩作用下的螺栓与被联接件之间产生的沿螺栓轴心线方向的预紧力。对于一个特定的螺栓而言，其预紧力的大小与螺栓的拧紧力矩、螺栓与螺母之间的摩擦力、螺母与被联接件之间的摩擦力有关。对于一个不确定的螺栓而言，一个螺栓可使用的最大预紧力与螺栓材料品种、螺栓材料热处理、螺栓直径大小等都有关系。 假设螺栓在压力容器密封端盖上起到密封预紧的作用，并且这个端盖上有均布同规格的若干只螺栓，那么，这若干只螺栓所能承受的最小预紧力之和必须大于密封容器中工质最高压力所产生的反作用力，否则压力容器端盖与器体之间的密封就无法保障。 在工程领域中，测定螺栓预紧力通常有一些技术方法。对于精度要求高的螺栓预紧力的测量，往往采取螺栓弹性变形量大小来测量并计算出预紧力大小。对于中等要求的螺栓预紧力的测量，通常选用力矩扳手（力矩扳手的种类目前较多，在此不作具体介绍），按照规定的力矩大小拧紧螺母即可。对于一般要求的螺栓预紧力测量，用的最多的方法就是根据手力拧紧螺母，便从此时开始，按规定要求用扳手拧转螺母若干个角（一个角为60度）来估测预紧力是否已经达到。 预紧的目的 预紧可以提高螺栓连接的可靠性、防松能力和螺栓的疲劳强度，增强连接的紧密性和刚性。事实上，大量的试验和使用经验证明：较高的预紧力对连接的可靠性和被连接的寿命都是有益的，特别对有密封要求的连接更为必要。当然，俗话说得好，“物极必反”，过高的预紧力，如若控制不当或者偶然过载，也常会导致连接的失效。因此，准确确定螺栓的预紧力是非常重要的。 高强螺栓预紧力的计算方法 Mt=K×P0×d×10－3 N.m K:拧紧力系数 d：螺纹公称直径 P0：预紧力 P0=σ0×As As也可由下面表查出 As=π×ds2/4 ds:螺纹部分危险剖面的计算直径 ds=（d2+d3）/2 d3= d1－H/6 H：螺纹牙的公称工作高度 σ0 =（0.5～0.7）σs σs――――螺栓材料的屈服极限N/mm2 （与强度等级相关，材质决定） K值查表：(K值计算公式略) 摩擦表面状况 K值 有润滑无润滑

高强螺栓

定义 关于高强度螺栓的几个概念1.按规定螺栓的性能等级在8.8级以上者,称为高强度螺栓.现国家标准只罗列到M39,对于大尺寸规格,特别是长度大于%10~15倍的高强度螺栓,国内生产尚属短线 高强度外六角螺栓 高强度T型槽螺栓 高强螺栓与普通螺栓区别 高强度螺栓就是可承受的载荷比同规格的普通螺栓要大。 普通螺栓的材料是Q235（即A3）制造的。 高强度螺栓的材料35#钢或其它优质材料，制成后进行热处理，提高了强度。 两者的区别是材料强度的不同。 高强度螺栓 从原材料看： 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，常用45号钢、40硼钢、20锰钛硼钢、35CrMoA等。普通螺栓常用Q235（相当于过去的A3）钢制造。 从强度等级上看： 高强螺栓，使用日益广泛。常用8.8s和10.9s两个强度等级，其中

10.9级居多。普通螺栓强度等级要低，一般为4.4级、4.8级、5.6级和8.8级。 从受力特点来看： 高强度螺栓施加预拉力和靠摩擦力传递外力。普通螺栓连接靠栓杆抗剪和孔壁承压来传递剪力，拧紧螺帽时产生预拉力很小，其影响可以忽略不计，而高强螺栓除了其材料强度很高之外，还给螺栓施加很大预拉力，使连接构件间产生挤压力，从而使垂直于螺杆方向有很大摩擦力，而且预拉力、抗滑移系数和钢材种类都直接影响高强螺栓的承载力。 根据受力特点分承压型和摩擦型.两者计算方法不同。高强螺栓最小规格M12，常用M16~M30，超大规格的螺栓性能不稳定，设计中应慎重使用。 高强度螺栓摩擦型和承压型连接的区别： 高强螺栓连接是通过螺栓杆内很大的拧紧预拉力把连接板的板件夹紧，足以产生很大的摩擦力，从而提高连接的整体性和刚度，当受剪力时，按照设计和受力要求的不同，可分为高强螺栓摩擦型连接和高强螺栓承压型连接两种，两者的本质区别是极限状态不同，虽然是同一种螺栓，但是在计算方法、要求、适用范围等方面都有很大的不同。在抗剪设计时，高强螺栓摩擦型连接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（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

高强度螺栓级别分类

高强度螺栓级别分类 长度=连接板层总厚+紧固长度加长值+螺母公称厚度+垫圈个数*垫圈厚度+3*螺纹螺距 高强螺栓就是高强度的螺栓,属于一种标准件. 高强螺栓主要应用在钢结构工程上,用来连接钢结构钢板的连接点. 高强螺栓分为扭剪型高强螺栓和大六角高强螺栓,大六角高强螺栓属于普通螺丝的高强度级,而扭剪型高强螺栓则是大六角高强螺栓的改进型,为了更好施工. 高强螺栓的施工必须先初紧后终紧,初紧高强螺栓需用冲击型电动扳手或扭矩可调电动扳手;而终紧高强螺栓有严格的要求,终紧扭剪型高强螺栓必须用扭剪型电动扳手,终紧扭矩型高强螺栓必须用扭矩型电动扳手. 大六角强螺栓由一个螺栓，一个螺母，两个垫圈组成。 扭剪型高强螺栓由一个螺栓，一个螺母，一个垫圈组成 等级。碳钢：公制螺栓机械性能等级可分为：3.6、4.6、4.8、5.6、5.8、6.8、8.8、9.8、 10.9、12.9共10个性能等级。不锈钢分为60,70,80( 奥氏体)；50,70,80,110(马氏体)；45,60（铁氏体）三类。 高强度螺栓连接具有安装简便、迅速、能装能拆和承压高、受力性能好、安全可靠等优点。它的特点是：（1）改善结构受力情况。采用摩擦型高强度螺栓连接所受的力靠钢板表面的磨擦力传递，传递力的面积大、应力集中现象得到改善，提高了构件的疲劳强度。 （2）螺栓用量少。高强度螺栓承载能力大、一个直径d＝22 mm的40硼钢高强度螺栓的承载能力为：而一个23 mm直径的普通铆钉的抗剪强度为： 可见高强度螺栓的承载能力比铆钉高约18％、在受力相同的情况下，高强度螺栓的数量相对比铆钉数量少。因此节点拼接板的几何尺寸就小，可以节省钢材。 （3）加快施工进度。高强度螺栓施工简便，对于一个不熟悉高强度螺栓施工的工人，只要经过简单的培训，就可以上岗操作。 （4）在钢结构运输过程中不易松动，且在使用中减少维护工作量。如果发生松动即可个别更换，不影响其周围螺栓的连接。 （5）施工劳动条件好，而且栓孔可在工厂一次成型，省去二次扩孔的工序。 分类： （1）摩擦型高强度螺栓：适用于钢框架结构梁、柱连接，实腹梁连接，工业厂房的重型吊车梁连接，制动系统和承受动荷载的重要结构的连接。 （2）承压型高强度螺栓：可用于允许产生少量滑动的静载结构或间接承受动荷载的构件中的抗剪连接。（3）抗拉型高强度螺栓：螺栓受拉时，疲劳强度较低，在动载作用下，其承载能力不易超过0.6P(P为螺栓的允许轴力)，因此，仅适用于静载作用下使用，如受压杆件的法蓝对接、T型接头等。 1、高强度螺栓连接副的概念理解 不少工程人员错误认为扭剪型高强度螺栓是摩擦型的，而大六角高强度螺栓是承压型的。高强度螺栓在生产上全称叫高强度螺栓连接副，一般不简称为高强螺栓。每一个连接副包括一个螺栓，一个螺母，两个垫圈，均是同一批生产，并且是在同一热处理工艺加工过的产品。根据安装特点分为大六角头螺栓和扭剪型螺栓。根据高强度螺栓的性能等级分为8.8级和10.9级，其中扭剪型只在10.9级中使用。在标示方法上，小数点前数字表示热处理后的抗拉强度，小数点后的数字表示屈强比即屈服强度实测值与极限抗拉强度实测值之比。8.8级表示螺栓杆的抗拉强度不小于800MPa，屈强比为0.8；10.9级表示螺栓杆的抗拉强度不小于1000MPa，屈强比为0.9。结构设计中高强螺栓直径一般有M16/M20/M22/M24/M27/M30，不过M22/M27为第二选择系列，正常情况下选用M16/M20 /M24/M30为主。 高强度螺栓连接副组装时，螺母带圆台面的一侧应朝向垫圈有倒角的一侧。对于大六角头高强度螺栓连接副

摩擦型高强度螺栓抗剪连接实验

摩擦型高强度螺栓 抗剪连接实验 实验名称：摩擦型高强度螺栓抗剪连接实验 实验日期：2015年12月5日 实验目的： ① 了解摩擦型高强度螺栓抗滑移系数的计算方法； ② 了解摩擦型高强度螺栓连接不同阶段的受力性能和破坏过程； ③ 掌握摩擦型高强度螺栓抗剪连接的承载力计算方法。 实验原理 摩擦型高强螺栓连接是将高强度螺栓拧紧，使螺杆产生预拉力压紧构件接触面，靠接触面的摩擦力阻止其相对滑移，达到传力目的，并以板件间的摩擦力被外力克服作为极限状态。因此，接触面抗滑移系数是重要的计算参数。 即 N P μ= （其中N 为滑动外力，P 为螺栓预拉力） 单个剪力螺栓的承载力计算： 受剪承载力：b f 0.9n v N P μ= 承压承载力：b c c tf d N ∑=b 注：实验给定参考数f 2n =、 实验器材 实验器材统计表 双摩擦面双栓拼接拉力试件 155kN P =

图1 双摩擦面双栓拼接拉力试件平面图 图2 双摩擦面双栓拼接拉力试件图 图3 拉力试件零件① 图4 拉力试件零件② 注：拉力试件摩擦面采用抛丸、除锈处理 图中所示单位均为mm 实验过程及结果 Step1 试件组装：将一片100×15×310钢板放置在最底层，将两片100×10×325放置在第二层，两块钢板间距为5mm,将一片100×15×310钢板放置在最顶层，竖直方向四块钢板螺栓孔径垂直。 Step2 螺栓初拧、终拧：设置扭矩扳手设置值为760N.M,将螺栓套入，用手进行初拧，初拧完成后用设置好扭矩值的扭矩扳手进行终拧直到终拧完成。 Step3 试件加载：将组装好的构建安装在万能试验机上进行加载，观察螺栓滑移情况和粉笔线错动情况在电脑上观察曲线变化。 加载工况及结果记录 实验结果及思考 1、 由实验过程求取摩擦系数；

高强度螺栓连接的设计计算.

第39卷第1期建筑结构2009年1月 高强度螺栓连接的设计计算 蔡益燕 (中国建筑标准设计研究院,北京100044) 1高强度螺栓连接的应用 高强度螺栓连接分为摩擦型和承压型。《钢结构 (G设计规范》B50017—2003)(简称钢规)指出“目前制 造厂生产供应的高强度螺栓并无用于摩擦型和承压型连接之分”“,因高强度螺栓承压型连接的剪切变形比摩擦型的大,所以只适用于承受静力荷载和间接承受动力荷载的结构”。因为承压型连接的承载力取决于钉杆剪断或同一受力方向的钢板被压坏,其承载力较之摩擦型要高出很多。最近有人提出,摩擦面滑移量不大,因螺栓孔隙仅为115～2mm,而且不可能都偏向一侧,可以用承压型连接的承载力代替摩擦型连接的,对结构构件定位影响不大,可以节省很多螺栓,这算一项技术创新。下面谈谈对于这个问题的认识。 在抗震设计中,一律采用摩擦型;第二阶,摩擦型连接成为承压型连接,要求连接的极限承载力大于构件的塑性承载力,其最终目标是保证房屋大震不倒。如果在设计内力下就按承压型连接设计,虽然螺栓用量省了,但是设计荷载下承载力已用尽。如果来地震,螺栓连接注定要破坏,房屋将不再成为整体,势必倒塌。虽然大部分地区的设防烈度很低,但地震的发生目前仍无法准确预报,低烈度区发生较高烈度地震的概率虽然不多,但不能排除。而且钢结构的尺寸是以mm计的,现代技术设备要求精度极高,超高层建筑的安装精度要求也很高,结构按弹性设计允许摩擦面滑移,简直不可思议,只有摩擦型连接才能准确地控制结构尺寸。总体说来,笔者对上述建议很难认同。2高强度螺栓连接设计的新进展 钢规的715节“连接节点板的计算”中,提出了支撑和次梁端部高强度螺栓连接处板件受拉引起的剪切破坏形式(图1),类似破坏形式也常见于节点板连接,是对传统连接计算只考虑螺栓杆抗剪和钉孔处板件承压破坏的重要补充。 1994年美国加州北岭地震和1995年日本兵库县南部地震,是两次地震烈度很高的强震,引起大量钢框架梁柱连接的破坏,受到国际钢结构界的广泛关注。

关于承压型与摩擦型高强螺栓的理解

2、在抗剪设计时，高强螺栓摩擦型连接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（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。 3、在抗剪设计时，高强螺栓承压型连接中允许外剪力超过最大摩擦力，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。 摩擦型高强螺栓和承压型高强螺栓实际上是同一种螺栓，只不过是设计是否考虑滑移。摩擦型高强螺栓绝对不能滑动，螺栓不承受剪力，一旦滑移，设计就认为达到破坏状态，在技术上比较成熟；承压型高强螺栓可以滑动，螺栓也承受剪力，最终破坏相当于普通螺栓破坏（螺栓剪坏或钢板压坏）。 4、高强度螺栓承压型连接其连接钢板的孔径(d+~，d为螺栓公称直径)要比摩擦型（d+~）更小，主要是考虑控制承压型连接在接头滑移后的变形，而摩擦型连接不存在接头滑移问题，孔径可以稍大一些，有利于安装方便。 5、由于允许接头滑移，承压型连接一般应用于承受静力荷载和间接动力荷载的结构中，特别是允许变形的结构构件，不宜用于承受反向内力的连接；同种荷载组合情况下，直径相同的高强螺栓，承压型比摩擦型的安全储备低，重要的结构或直接承受动力荷载的结构及荷载引起反向内力地结构应采用摩擦型连接，但用来耗能的连接接头可采用承压型连接。 6、摩擦型高强螺栓的承载能力主要取决于传力摩擦在数量及传力摩擦面的抗滑移系数；承压型高强螺栓的承载力主要取决于螺栓的抗剪能力与构件承压能力的较小值； 7、承压型高强螺栓对摩擦面处理相对简单，只需清除油污及浮锈； 8、承压型高强螺栓节省螺栓，承载力高于摩擦型（位移螺栓产生滑移之后）； 9、承压型螺栓计算同普通螺栓，但需注意当剪切面在螺纹处时，其有剪承载力设计值应按螺栓螺纹处的有效面积计算。 10、从施工质量验收角度上，承压型连接只比摩擦型连接减少了摩擦面抗滑移系数检验一项内容，其余验收项目完全一致。

高强度螺栓摩擦型和承压型连接的区别

高强度螺栓摩擦型和承压型连接的区别 高强螺栓连接是通过螺栓杆内很大的拧紧预拉力把连接板的板件夹紧，足以产生很大的摩擦力，从而提高连接的整体性和刚度，当受剪力时，按照设计和受力要求的不同，可分为高强螺栓摩擦型连接和高强螺栓承压型连接两种，两者的本质区别是极限状态不同，虽然是同一种螺栓，但是在计算方法、要求、适用范围等方面都有很大的不同。 在抗剪设计时，高强螺栓摩擦型连接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（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。 在抗剪设计时，高强螺栓承压型连接中允许外剪力超过最大摩擦力，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。 总之，摩擦型高强螺栓和承压型高强螺栓实际上是同一种螺栓，只不过是设计是否考虑滑移。 摩擦型高强螺栓绝对不能滑动，螺栓不承受剪力，一旦滑移，设计就认为达到破坏状态，在技术上比较成熟；承压型高强螺栓可以滑动，螺栓也承受剪力，最终破坏相当于普通螺栓破坏（螺栓剪坏或钢板压坏）。 几点补充意见1）高强度螺栓摩擦型连接和高强度螺栓承压型连接不是两个连接接头形式，而是同一个连接的两个不同阶段。 对同一个高强度螺栓连接，承压型连接的承载力应该高于摩擦型连接的承载力，但在设计时，需要考虑连接板厚度与螺栓直径的匹配。 2）摩擦型连接和承压型连接在施工方面所使用的高强度螺栓连接副是相同的，而且高强度螺栓连接副紧固的方法和预拉力值的要求也相同。

一个8.8级M20螺栓的最大承受拉力计算方法

一、螺栓的分类 普通螺栓一般为 4.4级、 4.8级、 5.6级和 8.8级。高强螺栓一般为 8.8级和 10.9级，其中 10.9级居多。 二、高强度螺栓的概念 根据高强度螺栓的性能等级分为： 8.8级和 10.9级。其中 8.8级仅有大六角型高强度螺栓，在标示方法上，性能等级小数点前的数字代表材料公称抗拉强度σb的1%，小数点后的数字代表材料的屈服强度σs与公称抗拉强度之比的10倍。M20螺栓 8.8性能等级公称抗拉强度σb=800MPa，最小抗拉强度σb=830MPa。 公称屈服强度σs=640，最小屈服强度σs=660。 （另外一种解释： 小数点前数字表示热处理后的抗拉强度；小数点后的数字表示屈强比即屈服强度实测值与极限抗拉强度实测值之比。 8.8级的意思就是螺栓杆的抗拉强度不小于800MPa，屈强比为

0.8； 10.9级的意思就是螺栓杆的抗拉强度不小于1000MPa，屈强比为 0.9。） 抗拉强度也叫强度极限指材料在拉断前承受最大应力值，当钢材屈服到一定程度后，由于内部晶粒重新排列，其抵抗变形能力又重新提高，此时变形虽然发展很快，但却只能随着应力的提高而提高，直至应力达最大值。此后，钢材抵抗变形的能力明显降低，并在最薄弱处发生较大的塑性变形，此处试件截面迅速缩小，出现颈缩现象，直至断裂破坏。 三、计算方法 钢材受拉断裂前的最大应力值称为强度极限或抗拉强度。 F=σs*A， 其中F为拉力（许用载荷），σs为材料抗拉强度，A为有效面积，有效面积为螺栓有效长度上直径最小处的横截面积。 M20的有效直径为Φ17，M20的有效横截面积为227mm^2。 8.8级M20最小抗拉强度σb=830MPa F=830*227=188410N= 188.41KN 所以M20螺栓 8.8性能等级最小抗拉力为 188.41KN。

摩擦型高强度螺栓的连接方案

高强螺栓连接方案 1：在本工程中高强度螺栓用在梁与梁的拼接和梁与柱的连接上，螺栓出厂时，应有合格证及检测报告，检测报告的内容包括：螺栓名称、标准、强度等级、本批连接副规格数量，及检测结果、原材料机械性能复查、外型公差、连接副扭距系数、硬度、锲负载等数据及连接副原材料质量保证书。2：安装前应对高强螺栓扭距系数及抗滑移系数进行复试，结果全为合格，方可使用。 3：高强螺栓连接时首先应对连接端面进行检查，确保端面干燥、整洁、无飞边、毛刺、焊接飞溅物、误涂的油漆。4：高强度螺栓连接时，螺栓应能自由穿入，不应敲击强行穿入、不应采用气割扩孔，当扩孔时，必须经设计方同意，扩孔后的孔径不得超过1.2倍的螺栓直径，螺栓穿入方向应保持一致，并从中间向外逐一拧紧。初拧扭距为终拧扭距的50%，终拧扭距的计算公式为： T C=K×P C×d 式中：T C：终拧扭距值（N.m） P C：施工预拉力标准值，（KN） d：螺栓公称直径（mm） K：扭距系数，由实验得来。 如：M20高强螺栓的施工预拉力为170KN，复查实验报告得知M20高强螺栓扭距系数为0.135（平均值）

那么T C =K×P C×d=0.135×170×20=459（N.m）≈460（N.m）即M20高强螺栓的终拧扭距为460N.m，初拧扭距为230N.m。根据计算结果，调整扭距扳手，使指针对准初拧扭距值，对高强螺栓初拧，初拧结束后，可终拧。终拧在初拧一小时后、24小时内进行，并在当日终拧结束。并逐一检查，防止漏拧。螺栓丝扣外露2-3扣，允许10%的螺栓外露1扣或4扣。高强度螺栓拧紧后的顶紧面应有70%以上的接触面，可用0.3㎜塞尺检查，插入面应小于30%，最大边隙小于0.8㎜，超过时应矫正。可用锤击或螺栓拉紧的方法校正，若超过 1.0时，可用加斜垫的方法修正。 本工程钢梁与钢梁，钢梁与钢柱均为高强螺栓连接，M20高强螺栓的终拧扭距为460N.m。M27高强螺栓终拧扭矩值为1150 N.m，M30高强螺栓终拧扭矩值为1550 N.m 5：高强螺栓扭距检验应在终拧1小时后、48小时内进行，高强螺栓检验方法：在螺纹端头和螺母的相对位置划线，将螺母退回600左右，用扭距扳手测定拧回至原位置的扭距值，该扭距值与施工扭距值偏差在10%内为合格。 徐州东大钢结构建筑有限公司

钢结构螺栓连接-附答案

钢结构练习四螺栓连接 一、选择题（××不做要求） 1．单个螺栓的承压承载力中，[N]= d∑t·f y，其中∑t为（ D ）。 A）a＋c＋e B）b＋d C）max{a+c+e，b+d} D）min{a+c+e，b+d} 2．每个受剪拉作用的摩擦型高强度螺栓所受的拉力应低于其预拉力的（ C ）。 A）1.0倍B）0.5倍C）0.8倍D）0.7倍 3．摩擦型高强度螺栓连接与承压型高强度螺栓连接的主要区别是（ D ）。 A）摩擦面处理不同B）材料不同 C）预拉力不同D）设计计算不同 4．承压型高强度螺栓可用于（ D ）。 A）直接承受动力荷载 B）承受反复荷载作用的结构的连接 C）冷弯薄壁型钢结构的连接 D）承受静力荷载或间接承受动力荷载结构的连接 5．一个普通剪力螺栓在抗剪连接中的承载力是（ D ）。 A）螺杆的抗剪承载力B）被连接构件（板）的承压承载力 C）前两者中的较大值D）A、B中的较小值 6．摩擦型高强度螺栓在杆轴方向受拉的连接计算时，（ C ）。 A）与摩擦面处理方法有关B）与摩擦面的数量有关 C）与螺栓直径有关D）与螺栓性能等级无关 7．图示为粗制螺栓连接，螺栓和钢板均为Q235钢，则该连接中螺栓的受剪面有（ C ）个。 A）1 B）2 C）3 D）不能确定 8．图示为粗制螺栓连接，螺栓和钢板均为Q235钢，连接板厚度如图示，则该连接中承压板厚度为（ B ）mm。 A）10 B）20 C）30 D）40

9．普通螺栓和承压型高强螺栓受剪连接的五种可能破坏形式是：I ．螺栓剪断；Ⅱ．孔壁承压破坏；Ⅲ．板件端部剪坏；Ⅳ．板件拉断；Ⅴ．螺栓弯曲变形。其中（ B ）种形式是通过计算来保证的。 A ）I 、Ⅱ、Ⅲ B ）I 、Ⅱ、Ⅳ C ）I 、Ⅱ、Ⅴ D ）Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ 10．摩擦型高强度螺栓受拉时，螺栓的抗剪承载力（ B ）。 A ）提高 B ）降低 C ）按普通螺栓计算 D ）按承压型高强度螺栓计算 11．高强度螺栓的抗拉承载力（ B ）。 A ）与作用拉力大小有关 B ）与预拉力大小有关 C ）与连接件表面处理情况有关 D ）与A ，B 和C 都无关 12．一宽度为b ，厚度为t 的钢板上有一直径为d 0的孔，则钢板的净截面面积为（ C ）。 A ）t d t b A n ?-?=2 B ）t d t b A n ?-?=420π C ）t d t b A n ?-?=0 D ）t d t b A n ?-?=2 0π 13．剪力螺栓在破坏时，若栓杆细而连接板较厚时易发生（ A ）破坏；若栓杆粗而连接板较薄时，易发生（ B ）破坏。 A ）栓杆受弯破坏 B ）构件挤压破坏 C ）构件受拉破坏 D ）构件冲剪破坏 14．摩擦型高强度螺栓的计算公式)25.1(9.0t f b v N P n N -?=μ中符号的意义，下述何项为正确？ （ D ）。 A ）对同一种直径的螺栓，P 值应根据连接要求计算确定 B ）0.9是考虑连接可能存在偏心，承载力的降低系数 C ）1.25是拉力的分项系数 D ）1.25是用来提高拉力N t ，以考虑摩擦系数在预压力减小时变小使承载力降低的不利因素。 ？？？15．在直接受动力荷载作用的情况下，下列情况中采用（ A ）连接方式最为适合。 A ）角焊缝 B ）普通螺栓 C ）对接焊缝 D ）高强螺栓 16．在正常情况下，根据普通螺栓群连接设计的假定，在M≠0时，构件B （ D ）。 A ）必绕形心d 转动 B ）绕哪根轴转动与N 无关，仅取决于M 的大小 C ）绕哪根轴转动与M 无关，仅取决于N 的大小 D ）当N=0时，必绕c 转动