第八节 高强度螺栓连接的构造与计算

一、概念

1．高强螺栓与普通螺栓的区别

　 普通螺栓连接在抗剪时，依靠杆身承压和螺栓抗剪来传递剪力，拧紧螺帽时产生的予拉力很小，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的予拉力，使连接构件间产生挤压力，从而使垂直于螺杆方向有很大的摩擦力，而且予拉力，抗滑移系数和钢材种类都直接影响高强螺栓的承载力。

2．摩擦型高强螺栓和承压型高强螺栓的区别

　 如图所示

　 摩擦型高强螺栓连接单纯依靠被连接构件间的摩擦阻力来传递剪力，以左图上“1”作为螺栓抗剪承载力的极限，即以剪力等于摩擦力为承载能力的极限状态。而承压型高强螺栓连接的传力特征足以左图“3”作为抗剪承载力的极限，即当剪力超过摩擦力时，构件间发生相互滑移，螺栓杆身与孔壁接触，开始受剪并和孔壁承压，同时摩擦力随外力继续增大而逐渐减弱，到连续破坏时，剪力全由杆身承担，故承压型高强螺栓以螺栓成钢板破坏的承载能力的极限状态。这一点充分利用了螺栓连接承载能力，但显然承压型较摩擦型而言降低了安全度。

3．高强螺栓的优点（相对于普通螺栓而言）

　 受力性能良好，可以拆换，施工简单，耐疲劳，在动力荷载和反复荷载下不致松动。

二、计算

1．摩擦型高强度螺栓

　i）抗剪承载力设计值：

　　 　　　　　　

：传力摩擦面数目

　　 　　　　　　

：摩擦面的抗滑移系数按表采用

　　　　　　　　　p ：每个高强度螺栓的予拉力按表采用

　* 高强度螺栓予拉力p取值应考虑下列因素：

　　a）在扭紧螺栓时扭矩使螺栓产生的剪力将降低螺栓的抗拉
　　　 承载力

　　b）施加予应力时补偿应力损失的超张拉

　　c）材料抗力的变异

　ii）抗拉承载力设计值：

　iii）抗剪螺栓抗剪承载力设计值：
　　　

　　原因：当

时，构件间的有效夹紧力就已接近于零。随着夹紧力的减小，抗滑移系数实际上也有一定的变化。为了简化计算公式，假定抗滑移系数为不变值，而以

代替P，以考虑由于预压力减小对抗滑移系数的影响。

　　构件验算：与普通螺栓相同

，区别处中以N'代替N，

。因为被连接钢板最危险截面在第一排螺栓孔处（如图所示）。但在这个截面上，连接所传递的力N已有一部分由于摩擦作用在孔前传递，所以净截面上的拉力N'<N。根据试验结果，孔前传力系数可取0.5，即第一排高强度螺栓所分担的内力，已有50%在孔前摩擦面中传递。由此可见在高强度螺栓连接中，开孔对构件截面的削弱影响较普遍，螺栓连接为小，甚至没有什么影响。

2．承压型高强螺栓

　

的计算同普通螺栓：

　 不同之处是在M，V，N共同作下，

　 要验算：

　　　

外还须验算

例题1 高强度螺栓边接计算，荷载与螺栓布置（如图所示），用8.8级的M20高强度螺栓，构件接触面经喷砂后涂无机富锌漆，核算螺栓是否安全。

　　解题过程

例题2 高强度螺栓连接计算，荷载与螺栓布置（如图所示），用8.8级的M20高强度螺栓，构件接触面级喷砂后涂无机富锌漆，核算螺栓是否安全。

　　解题过程