第3章连接（40-68页）.doc-哈尔滨工业大学.doc

§3-5 普通螺栓的构造和计算 3.5.1螺栓的排列和其他构造要求 一、螺栓的排列 螺栓在构件上排列应简单、统一、整齐而紧凑，通常分为并列和错列两种形式（图3.5.1）。并列比较简单整齐，所用连接板尺寸小，但由于螺栓孔的存在，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。 图3.5.1 钢板上的螺栓（铆钉）排列 螺栓在构件上的排列应满足受力、构造和施工要求： （1）受力要求：在受力方向螺栓的端距过小时，钢材有剪断或撕裂的可能。各排螺栓距和线距太小时，构件有沿折线或直线破坏的可能。对受压构件，当沿作用方向螺栓距过大时，被连板间易发生鼓曲和张口现象。 （2）构造要求：螺栓的中矩及边距不宜过大，否则钢板间不能紧密贴合，潮气侵入缝隙使钢材锈蚀。 （3）施工要求：要保证一定的空间，便于转动螺栓板手拧紧螺帽。 根据上述要求，规定了螺栓（或铆钉）的最大、最小容许距离，见表3.5.1。螺栓沿型钢长度方向上排列的间距，除应满足表3.5.1的要求外，尚应满足附录10螺栓线距的要求。 表3.5.1 螺栓或铆钉的最大、小最容许距离 名 称 位置和方向 最大容许距离 （取两者的较小值） 最小容许 距离 中心 间 距 外排（垂直内力方向或顺内力方向） 8d0或12t 3d0 中间排 垂直内力方向 16d0或24t 顺内力方向 构件受压力 12d0或18t 构件受拉力 16d0或24 t 沿对角线方向 — 中心至构件边缘距离 顺内力方向 4d0或8 t 2d0 垂直内力方向 剪切边或手工气割边 1.5d0 轧制边、自动气割或锯割边 高强度螺栓 其他螺栓或铆钉 1.2d0 注：1 d0为螺栓或铆钉的孔径，t为 （3.5.1） 承压承载力设计值： （3.5.2） 式中：nv——受剪面数目，单剪nv=1，双剪nv=2，四剪nv=4； d——螺栓杆直径； ——在不同受力方向中一个受力方向承压构件总厚度的较小值； 、——螺栓的抗剪和承压强度设计值，由附表1.4查用。 三、普通螺栓群受剪连接计算 1、普通螺栓群轴心受剪 试验证明，螺栓群的受剪连接承受轴心力时，与侧焊缝的受力相似，在长度方向各螺栓受力是不均匀的（图3.5.4），两端受力大，中间受力小。当连接长度（为螺孔直径）时，由于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，故可认为轴心力N由每个螺栓平均分担，即螺栓数n为： （3.3.3） 式中 ——一个螺栓受剪承载力设计值与承压承载力设计值的较小值。 图3.5.4 长接头螺栓的内力分布 当时，连接进入弹塑性阶段后，各螺杆所受内力仍不易均匀，端部螺栓首先达到极限强度而破坏，随后由外向里依次破坏。 根据试验，并参考国外的规定，我国规范规定，当时，应将承载力设计值乘以折减系数： （3.3.4） 则对长连接，所需抗剪螺栓数为： （3.3.5） 2、普通螺栓群偏心受剪 图3.5.5示螺栓群承受偏心剪力的情形，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： （3.3.6） 图3.5.5 偏心受剪的螺栓群 在扭矩T=F·e作用下，通常采用弹性分析，假定连接板的旋转中心在螺栓群的形心，则螺栓剪力的大小与该螺栓至中心点距离成正比，方向则与此距离垂直（图3.5.5c）。由 因 得 最大剪力 将分解为水平分力和垂直分力： （3.5.7） （3.5.8） 由此可得受力最大螺栓所承受的合力N1的计算式： （3.5.9） 当螺栓布置在一个狭长带，即时，可假定公式（3.5.7）和（3.5.8）中的xi=0，由此得，计算式为： （3.5.10） 公式中的各符号见图3.5.5。为一个螺栓的受剪承载力设计值。 以上设计方法，除受力最大的螺栓外，其余大多数螺栓均有潜力。所以按公式（3.3.6）计算轴心力F作用下的螺栓内力时，即使