§3-5普通螺栓的構造與計算一、構造1、分類（種類）普通螺栓按質量可分為：A、B、C級三級。A、B級屬于精制螺栓，制作精度、孔壁表面粗糙度等要求都比較嚴格，成本高；C級屬于粗制螺栓，其制作精度和螺栓的允許偏差、孔壁表面粗糙度等要求都比A、B級螺栓低，成本低。從受力性能來講，A、B級螺栓受力變形小，既可用于受拉連接，又可用于受剪連接；而C級螺栓受力變形大，一般只用于受剪連接。從使用情況來講，由于C級螺栓的拆裝比較方便，常用于安裝連接及可拆卸的結構中，有時也用于次要結構中的受剪連接。C級螺栓使用的較多，A、B級螺栓逐漸被高強度螺栓取代。開孔要求方面，A、B級螺栓的孔徑比螺栓直徑要大0.3~0.5㎜，屬于Ⅰ類孔；C級螺栓1~1.5㎜，屬于Ⅱ孔。※※※孔壁質量屬于下列情況著為Ⅰ類孔：eq\o\ac(○,1)在裝配好的構件上按設計孔徑鉆成的孔；eq\o\ac(○,2)在單個零件和構件上按設計孔徑分別用鉆模鉆成孔；eq\o\ac(○,3)在單個零件上先鉆成或沖成較小的孔徑，然后在裝配好的構件上再擴鉆至設計孔徑的孔。2、排列方式（見圖3-7）并列式和錯列式兩種。※端距，構造要求≥2；邊距，構造要求≥1.5；中距，構造要求≥3。3、螺栓布置的原則（1）受力要求對于受拉構件，各排螺栓的中距、邊距不能過小，圖3-7螺栓布置圖（1）并列式，（2）錯列式以免使螺栓周圍應力集中相互影響，截面削弱過多，降低承載力。端距應按被連接件材料的抗擠壓及抗剪切等強度條件確定，以使鋼板在端部不致被螺栓撕裂，規范規定端距不應小于2；受壓構件上的中距不宜過大，防止發生鼓曲。（2）構造要求 螺栓的中距及邊距不宜過大，否則鋼板間不能緊密連接，受潮銹蝕。螺栓連接構造要求螺栓數量不少于4個。（3）施工要求 要保證有一定的空間，便于用扳手擰緊螺栓，規定最小中距為3。4、破壞形式抗剪螺栓連接達到極限承載力時，可能的破壞形式有：（1）栓桿被剪斷（板厚桿細）；（2）孔壁承壓破壞（板薄桿粗）；（3）板件凈截面破壞（螺孔對鋼板削弱較大）；（4）板端撕裂（端距過小）；（5）栓桿彎曲（螺栓錨固的板過厚）。※三個直徑問題、、，各自的含義、適用情況。5、符號圖3-8螺栓及螺栓孔的標注例：M24：螺栓的公稱直徑=24㎜（孔徑；公稱直徑；有效直徑（螺紋根部））二、計算類型類型一：均勻受剪（純剪）（1）求單個螺栓的承載力式中—抗剪面的數目；—螺栓的公稱直徑；—螺栓抗剪強度設計值；式中—同一受力方向板厚之和的最小值； —螺栓承壓強度設計值。（2）驗算螺栓（3）驗算板的凈截面驗算第一排螺栓；其中：—母材抗拉強度設計值。；；；其中：——Ⅰ－Ⅰ截面螺栓個數；——Ⅱ－Ⅱ截面螺栓個數。※※※構件的節點處或拼接接頭的某一側，當螺栓沿受力方向的連接長度過大時，各螺栓的受力將很不均勻，端部螺栓受力最大。規范對此種連接螺栓的承載力設計值乘以折減系數予以降低：當時，取；當時，；當時，取。※※※普通螺栓、高強螺栓連接長度過大時都要進行承載力折減。類型二：偏心受剪=1\*GB3①力F向螺栓群形心簡化得：V、T；=2\*GB3②驗算危險螺栓※當﹥時，，。※凈截面強度不需算。類型三：普通螺栓受拉計算1.均勻受拉假定：通過螺栓群形心拉力作用下，螺栓均勻受拉。（1）單個螺栓抗拉承載力其中：——螺栓抗拉強度設計值。（2）螺栓驗算：2.僅有M作用時當僅有M作用時，旋轉點位于最下排螺栓處。危險螺栓：3.偏心受拉☆判斷大小偏心☆eq\o\ac(○,1)當（截面核心距），為小偏心，M旋轉中心位于螺栓群的形心（O點）；eq\o\ac(○,2)當（截面核心距），為大偏心，M旋轉中心位于最下排螺栓螺栓處（B點）。（1）小偏心注：螺栓群的形心（O點）為彎矩旋轉點；拉力T向螺栓群形心O點簡化，得：此時A點處螺栓受力最大，（2）大偏心注：最下排螺栓（B點）為彎矩旋轉點；拉力T向旋轉點B點簡化，得：此時A點處螺栓受力最大，類型四：拉剪計算最上排螺栓受力最大，驗算：，同時；其中：；；、、分別為單個普通螺栓的抗剪、抗拉、承壓承載力設計值。§3-6高強度螺栓的構造和計算高強度螺栓連接按其受力特征分為摩擦型連接和承壓型連接兩種類型。摩擦型連接是以摩擦阻力剛被克服、連接即將產生相對滑移作為承載能力極限狀態。一、構造1、等級常見的有8.8S和10.9S。數字含義：“·”前的數字表示公稱抗拉強度的1/100，“·”后數字表示條件屈服強度與之比——屈強比——的十倍，S表示高強度螺栓。如8.8S，則螺栓，即常用的材料有35#，45#，35VB，40B，20MnTiB。2、受力性能或特點由于有較大的預拉力P，則被連接件的整體工作性能提高，可實現鉸接、剛接。3、極限狀態對于摩擦型高強度螺栓在極限狀態下，滑動瞬間，摩擦力消失。承壓型高強度螺栓與普通螺栓工作情況相似，計算方法與普通螺栓類似。4、開孔直徑對于摩擦型高強度螺栓比螺栓直徑要大1.5~2.0㎜；對于承壓型高強度螺栓比螺栓直徑要大1.0~1.5㎜，以便于安裝。5、預應力P的施加方法：（1）轉角法（初擰，終擰）由于施工人員的差異，擰緊程度也不同。（2）扭矩扳手法采用可直接顯示扭矩的特制扳手，根據事先測定的扭矩和螺栓拉力之間的關系施加扭矩。優點是較簡單、宜實施、費用少，但擰緊速度的不同，引起誤差較大。（3）擰斷螺栓尾部法是采用扭剪型高強度螺栓，其端部設有梅花頭，擰緊螺帽時，靠擰斷螺栓梅花頭切口處截面來控制預拉應力值。具有強度高、安裝簡便和質量易于保證、可以單面擰緊、對操作人員沒有特殊要求等優點。6、摩擦面的處理高強度螺栓摩擦面抗滑移系數的大小與連接處構件接觸面的處理方法和構件的鋼號有關。實驗表明，此系數值有隨被連接構件接觸面間的壓緊力減小而降低的現象，故與物理學中的摩擦系數（定值）有區別。對于Q235鋼，采用鋼絲刷除浮銹或未經處理的干凈軋制表面，抗滑移系數μ＝0.3；噴砂后涂無機富鋅漆，μ＝0.35；噴砂或噴砂后生赤銹，μ＝0.45。※摩擦面嚴禁涂紅丹；※摩擦面拼裝時，應采取有效措施防潮或淋雨。二、摩擦型高強度螺栓的計算類型一：螺栓群軸心受剪(1)螺栓驗算：(2)凈截面驗算：式中—連接副中一端（半邊結構）螺栓數；—第一排螺栓數；—摩擦面數量；—摩擦面的抗滑移系數；P—高強度螺栓的預拉力。(3)毛截面驗算：類型二：偏心受剪（V、T作用）其中：※扭矩T作用下距螺栓群形心最遠處的螺栓所受剪力最大。類型三：受拉：（1）均勻受拉；其中（2）偏心受拉※彎矩的旋轉中心位于螺栓群的形心處。類型四：拉剪摩擦型高強度螺栓的拉剪計算仍以抗剪驗算為主線，拉力相當于減少預拉力，但與摩擦力的正壓力的減小不同（線性與非線性的區別）。（1）初步設計——簡便、偏保守。其中※通過對最大受拉螺栓(即抗剪承載力最低的)的驗算，判別連接有效否。（2）一般設計方法——合理、經濟。每個螺栓所受的拉力：；每個螺栓的抗剪承載力：；螺栓群的總的抗剪承載力：螺栓驗算：類型五：帶有支托的計算（1）有效支托（2）無效支托設置有效支托時，V直接由支托來承擔，螺栓不受剪。計算時，注意剪力方向及支托放