3.8高强度螺栓连接的工作性能和计算 38.1概述 高强度螺栓违接和普通螺栓连接的主要区别在于：高强度螺栓违接除了材料强度高之 外，而且在拧紧爆相时，螺栓内嫩加了很大的预拉力，连接件间的挤压力就很大，因而接触 面的摩擦力就银大，这种预拉力和摩擦力对高强度螺栓传递外力的机制产生了很大的影响。 高强度螺栓连接根据传力的不同可分为摩擦型连接和承压型连接，摩擦型连接是依靠连 接件同的厚擦阻力来传递外剪力，并以剪力达到最大摩擦力作为承载能力的极限状志。承压 型违接和普通螺栓连接一样，外剪力可以超过摩擦力，违接件间产生相对滑动，直到螺杆和 孔壁挤压，依靠螺杆受剪和孔壁挤压来传递外剪力，承载能力的极限状态是螺杆剪断或孔壁 挤压破环。图35给出了高强度螺栓抗尊连接的外臂力与相对位移的试验曲线。高强度爆栓 的摩擦型违接有较高的传力可靠性和选接整体性，且解玻劳性能较好，目前采用的较多，对 工地现场连接尤为适宜。高强度螺栓的承压型连接强度较高，其他性能不如摩擦型，只允许 在承受静荷成间接动背载的结构中采用，以减少螺栓的用量。 高强度螺栓连接根据受力情况的不同，也和普通螺栓一样分为抗剪连接、抗拉连接以及 同时受拉和受剪连接三种。 38.1.1预拉力的控制方法 常用的高强度螺栓有大六角头型和扭剪型两种，这两种高强度螺栓的预拉力都是通过拧 繁螺帽实现的。在建立预拉力的施工中，对干大大角头型高强度螺栓一校采用扭矩法和转角 法，对于扭剪型高强度螺栓则采用扭剪法。 【,扭矩法根据事先试验所测定的扳手能加的力矩与螺栓中预拉力的关系。确定所需施 加的力矩（要适当考虑超张拉），采用可直接显示扭矩的特制板手（常用电动扭矩板手）来 德如该握矩。一般应按拧需力矩的50%进行初柠，然后按100%拧紧力矩进行终柠。 2,转角法也分初拧和终拧两步。初柠是先用普通版手拧紧螺帽使构件相互紧密贴合， 终拧就是以初拧的贴紧位置为起点，根据按螺栓直径和板叠厚度及顶拉力大小确定的锋柠角 度，用强力版手黎转螺帽，拧至预定角度值，螺栓中的预拉力即达到预定预拉力：
3.8 高强度螺栓连接的工作性能和计算 3.8.1 概述 高强度螺栓连接和普通螺栓连接的主要区别在于：高强度螺栓连接除了材料强度高之 外，而且在拧紧螺帽时，螺栓内施加了很大的预拉力，连接件间的挤压力就很大，因而接触 面的摩擦力就很大，这种预拉力和摩擦力对高强度螺栓传递外力的机制产生了很大的影响。 高强度螺栓连接根据传力的不同可分为摩擦型连接和承压型连接。摩擦型连接是依靠连 接件间的摩擦阻力来传递外剪力，并以剪力达到最大摩擦力作为承载能力的极限状态。承压 型连接和普通螺栓连接一样，外剪力可以超过摩擦力，连接件间产生相对滑动，直到螺杆和 孔壁挤压，依靠螺杆受剪和孔壁挤压来传递外剪力，承载能力的极限状态是螺杆剪断或孔壁 挤压破坏。图 3-5 给出了高强度螺栓抗剪连接的外剪力与相对位移的试验曲线。高强度螺栓 的摩擦型连接有较高的传力可靠性和连接整体性，且耐疲劳性能较好，目前采用的较多，对 工地现场连接尤为适宜。高强度螺栓的承压型连接强度较高，其他性能不如摩擦型，只允许 在承受静荷或间接动荷载的结构中采用，以减少螺栓的用量。 高强度螺栓连接根据受力情况的不同，也和普通螺栓一样分为抗剪连接、抗拉连接以及 同时受拉和受剪连接三种。 3.8.1.1 预拉力的控制方法 常用的高强度螺栓有大六角头型和扭剪型两种。这两种高强度螺栓的预拉力都是通过拧 紧螺帽实现的。在建立预拉力的施工中，对于大六角头型高强度螺栓一般采用扭矩法和转角 法，对于扭剪型高强度螺栓则采用扭剪法。 1．扭矩法根据事先试验所测定的扳手施加的力矩与螺栓中预拉力的关系，确定所需施 加的力矩（要适当考虑超张拉），采用可直接显示扭矩的特制扳手（常用电动扭矩扳手）来 施加该扭矩。一般应按拧紧力矩的 50%进行初拧，然后按 100%拧紧力矩进行终拧。 2．转角法也分初拧和终拧两步。初拧是先用普通扳手拧紧螺帽使构件相互紧密贴合， 终拧就是以初拧的贴紧位置为起点，根据按螺栓直径和板叠厚度及预拉力大小确定的终拧角 度，用强力扳手旋转螺帽，拧至预定角度值，螺栓中的预拉力即达到预定预拉力
图3-21扭剪型高强度螺栓连接副的安装过程 3,扭算法如图321所示，扭明型高强度螺栓的螺栓头为量头，螺纹段端部有一个十二 角梅花头和一个在线定扭肥能扭断的断领槽。安转过程如图3一21所示，安禁时用特制的电 动扳乎，有两个套简，大套简套在螺帽上，另一个小套简套在螺杆的十二角悔花头上，拧紧 时，大套简植加顺时针的扭矩。小套慎幽加过时针扭矩，使螺栓断项部受尊，其初拧力矩为 拧紧力矩的%，终拧时直至将将花头剪断掉，则螺栓中预拉力达到设计值。 38.1.2高强度螺栓的预拉力 为了使板件间挤压得密实，抗滑移的性能更好。高强度螺栓的预拉力应尽可能的高。但 也需保证螺杆不会被拉断。规葡规定预力设计值按下式确定： P-09x0.9x0.9 .A=0.6075厂.A 1.2 (3-23) e—一螺栓的有效裁面面积 一一螺栓材料经热处理后的最低抗拉强度，对于88领螺栓，f=830风/2：对于10.9 级螺栓，fu-1040N/m2。 上式中的几个系数分别考虑了以下几个影响因素： 1)拧紧螺帽时，螺杆中除预拉力产生的拉应力外，拧紧螺耀施加的担矩必使螺杆中产 生剪应力，从而降低了螺栓的抗拉承载力，故对螺栓材料的抗拉强度除以1.2。 2)拧紧螺帽后，经过一段时何螺栓中的预拉力会降低（即松驰损失），因此在拧据螺帽 时，一般考虑路1作的短张拉，因而将预拉力予以Q9的降低， 考虑到螺栓材质的不均匀性而引入一个折减系数09。 因式中采用了螺栓材料的抗拉强度和而非屈服强度「y,考虑一定的安全储备取值予以 适当的降低。 按3-2公式计算并适当调整，表3-5给出了高强度螺栓的顶拉力设计植P。 表3-5一个高强度螺栓的预拉力设计值P(kN) 螺栓的性 螺栓公称直径《■)
图 3-21 扭剪型高强度螺栓连接副的安装过程 3．扭剪法如图 3-21 所示，扭剪型高强度螺栓的螺栓头为盘头，螺纹段端部有一个十二 角梅花头和一个在规定扭矩能扭断的断颈槽。安装过程如图 3-21 所示，安装时用特制的电 动扳手，有两个套筒，大套筒套在螺帽上，另一个小套筒套在螺杆的十二角梅花头上。拧紧 时，大套筒施加顺时针的扭矩，小套筒施加逆时针扭矩，使螺栓断颈部受剪，其初拧力矩为 拧紧力矩的 50%，终拧时直至将梅花头剪断掉，则螺栓中预拉力达到设计值。 3.8.1.2 高强度螺栓的预拉力 为了使板件间挤压得密实，抗滑移的性能更好，高强度螺栓的预拉力应尽可能的高，但 也需保证螺杆不会被拉断。规范规定预拉力设计值按下式确定： u e 6075 u e 0. 1.2 0.9 0.9 0.9 P f A = f A = （3-23） Ae——螺栓的有效截面面积； fu——螺栓材料经热处理后的最低抗拉强度。对于 8.8 级螺栓，fu=830N/mm2；对于 10.9 级螺栓，fu=1040N/mm2。 上式中的几个系数分别考虑了以下几个影响因素： 1）拧紧螺帽时，螺杆中除预拉力产生的拉应力外，拧紧螺帽施加的扭矩必使螺杆中产 生剪应力，从而降低了螺栓的抗拉承载力，故对螺栓材料的抗拉强度除以 1.2。 2）拧紧螺帽后，经过一段时间螺栓中的预拉力会降低（即松弛损失），因此在拧紧螺帽 时，一般考虑 5%~10%的超张拉，因而将预拉力予以 0.9 的降低。 考虑到螺栓材质的不均匀性而引入一个折减系数 0.9。 因式中采用了螺栓材料的抗拉强度 fu 而非屈服强度 fy，考虑一定的安全储备取值予以 适当的降低。 按 3-23 式计算并适当调整，表 3-5 给出了高强度螺栓的预拉力设计值 P。 表 3-5 一个高强度螺栓的预拉力设计值 P（kN） 螺栓的性 螺栓公称直径（mm）
伦等级 M16 20 22 24 27 30 &8级 80 125 150 175 230 280 10.9级 100 155 190 225 290 355 38.1,3高强度螺栓连接的摩擦面抗滑移系量 高强皮螺栓违接的抗滑移性能，特别是高强度螺栓摩擦型连接的抗剪承载力，不光与螺 栓的预拉力大小有关。也与连接处摩擦面的抗带移系数有关， 试验研究表明，高强度爆栓连接的摩擦面抗滑移系数的大小与构件的种类和连接处构件 接触面的处理方法有关，特别值得一提的是此系数有随着连接构件接触面间的压紧力减小而 减小的现象 表36中给出了连接处构件接触面几种常用的处理方法，应用表明：喷丸优于喷砂，目 前大多采用喷丸：涂无机富锌漆有防锈功隐。试验证明，当构件摩擦面涂红丹或此较潮湿时， 摩擦面抗滑移系数都有较大的降低，因此，线靠严禁摩擦面涂红丹，以及在潮混或淋雨的状 态下拼装。高强度螺栓连接的摩擦而抗滑移系数：的大小见表36。 表3-6摩振面抗滑移系数 在连接处构件接触面 构件的钢号 的处理方法 4235钢 0345解、0390 420钢 钢 喷砂（丸） 0.45 0.50 0.50 喷砂（丸）后涂无机富锌漆 0.35 0.40 0.10 喷砂（丸）后生赤锈 0.45 0.50 0.50 钢丝刷清除浮锈或未经处 0.30 0.35 0.40 理的干净乳制表面 怎82高强度螺栓的抗剪连接 38.2.1高度螺栓的抗剪连接的工作性能 1.高强度螺栓摩擦型连接 高强度螺栓摩擦型连接在传递剪力时是依靠连接件何的摩擦阻力米传递外剪力，并以剪 力达到最大摩擦力作为承载能力的极限状志。因而摩擦型连接的抗剪承载力取决于连接件接 触面阿的最大摩擦力，此最大摩擦力与螺栓的模拉力，摩擦面的抗滑移系数以及连接的传力 摩擦面数有关。一个摩擦型高强度螺栓的抗尊承载力设计植为
能等级 M16 M20 M22 M24 M27 M30 8.8 级 10.9 级 80 100 125 155 150 190 175 225 230 290 280 355 3.8.1.3 高强度螺栓连接的摩擦面抗滑移系数 高强度螺栓连接的抗滑移性能，特别是高强度螺栓摩擦型连接的抗剪承载力，不光与螺 栓的预拉力大小有关，也与连接处摩擦面的抗滑移系数有关。 试验研究表明，高强度螺栓连接的摩擦面抗滑移系数的大小与构件的种类和连接处构件 接触面的处理方法有关。特别值得一提的是此系数有随着连接构件接触面间的压紧力减小而 减小的现象。 表 3-6 中给出了连接处构件接触面几种常用的处理方法，应用表明：喷丸优于喷砂，目 前大多采用喷丸；涂无机富锌漆有防锈功能。试验证明，当构件摩擦面涂红丹或比较潮湿时， 摩擦面抗滑移系数都有较大的降低，因此，规范严禁摩擦面涂红丹，以及在潮湿或淋雨的状 态下拼装。高强度螺栓连接的摩擦面抗滑移系数 μ 的大小见表 3-6。 表 3-6 摩擦面抗滑移系数μ 在连接处构件接触面 的处理方法 构件的钢号 Q235 钢 Q345 钢、Q390 钢 Q420 钢 喷砂（丸） 0.45 0.50 0.50 喷砂（丸）后涂无机富锌漆 0.35 0.40 0.40 喷砂（丸）后生赤锈 0.45 0.50 0.50 钢丝刷清除浮锈或未经处 理的干净轧制表面 0.30 0.35 0.40 3.8.2 高强度螺栓的抗剪连接 3.8.2.1 高强度螺栓的抗剪连接的工作性能 1.高强度螺栓摩擦型连接 高强度螺栓摩擦型连接在传递剪力时是依靠连接件间的摩擦阻力来传递外剪力，并以剪 力达到最大摩擦力作为承载能力的极限状态。因而摩擦型连接的抗剪承载力取决于连接件接 触面间的最大摩擦力，此最大摩擦力与螺栓的预拉力、摩擦面的抗滑移系数以及连接的传力 摩擦面数有关。一个摩擦型高强度螺栓的抗剪承载力设计值为
N9=0.9n,uP3-20 式中Q9一一抗力分项系数的倒数，即取Q.9-1/YR-l/小.11l: f一一传力厚振面数目，单剪时，nf=1:双剪时，f=2:四剪时，=4：见图3-7： P—一一个高强度螺栓的预牧力设计值。见表35： 口——摩擦面的抗滑移系数，见表36。 2高强度螺栓承压型违接 高强度螺栓承压型连接的抗朗机理与普通螺栓的相同，其承载能力的极限状态是螺杆臀 断或孔壁挤压破坏，故高强度螺栓承压型连接的抗剪承载力取决于杆身抗明和孔壁承压强 度，单个高强度螺栓承压型违接的抗剪承载力的计算方法与普通螺检连接相同，仍按式3一1 和式3-2计算，只是fvb、f要用高强度螺栓的强度设计值。而且当剪切面在螺纹处时， 承压吸高强度螺栓的抗尊承载力应按爆纹处的有效裁面面积计算，公式见表3-7。 怎822高强度螺栓群的抗剪计算 1.高强度螺栓样在轴心剪力作用下的计算 此时，高强度螺栓连接所需要的螺栓数目，仍核式3-3计算，其中仙n对于厚擦型莲 接按式3-24计算：对于承压甲连接m按式3-1和式3一2计算，取较小值，只是其中的 fvh、fch要用高强度螺栓的强度设计值。当剪切面在螺蚊处时式3-】中的d改为de, 2高强度螺栓群在扭矩作用下成在扭矩，剪力和轴心力共同作用下的计算方法与普透螺 栓群相同，只是要采用高强度爆栓的承载力设计值。 38.3高强度螺栓的抗拉违核 及83.1高强度螺栓的抗拉连接性能 如图322所示的T形连接采用高强度螺栓，在未受外拉力时，螺杆中已有根高预拉力 P,板件阿产生很高挤压力C,而P和C相平衡，即C。试验和理论分析表明，当对螺栓施 加外拉力，螺杆技略拉长，拉力由P增加到P。而压紧的连接件则有所做松，使挤压力 由C减小到Ct。计算表明，当外拉力Nt达到0.时，则螺杆中的拉力Pf=.TP:当外拉 力t达到1，即。即将连接件完全拉开(C=0)时，螺杆的拉力P仁1,1P。由此可见。只要连 接件同的挤压力未完全消失，即连接件完全技拉脱之牌，螺杆拉力增加很少，可认为螺杆中 原队拉力基本保持不变。当连接件光全被拉脱后，螺杆的拉力则随着外拉力增大而增大，螺 杆的拉力就等于外拉力，直到螺杆技拉斯。 试验研究表明，当连接件完全被拉酸之后再如载，螺杆的预拉力将降低，即发生松驰暖
N nf μP b v = 0.9 (3-24) 式中 0.9——抗力分项系数的倒数，即取 0.9==1/γR=1/1.111； nf——传力摩擦面数目，单剪时，nf=1；双剪时，nf=2；四剪时，nv=4；见图 3-7； P——一个高强度螺栓的预拉力设计值，见表 3-5； μ——摩擦面的抗滑移系数，见表 3-6。 2.高强度螺栓承压型连接 高强度螺栓承压型连接的抗剪机理与普通螺栓的相同，其承载能力的极限状态是螺杆剪 断或孔壁挤压破坏，故高强度螺栓承压型连接的抗剪承载力取决于杆身抗剪和孔壁承压强 度，单个高强度螺栓承压型连接的抗剪承载力的计算方法与普通螺栓连接相同，仍按式 3-1 和式 3-2 计算，只是 fvb、fcb 要用高强度螺栓的强度设计值。而且当剪切面在螺纹处时， 承压型高强度螺栓的抗剪承载力应按螺纹处的有效截面面积计算，公式见表 3-7。 3.8.2.2 高强度螺栓群的抗剪计算 1.高强度螺栓群在轴心剪力作用下的计算 此时，高强度螺栓连接所需要的螺栓数目，仍按式 3-3 计算，其中 Nbmin 对于摩擦型连 接按式 3-24 计算；对于承压型连接 Nbmin 按式 3-1 和式 3-2 计算，取较小值，只是其中的 fvb、fcb 要用高强度螺栓的强度设计值。当剪切面在螺纹处时式 3-1 中的 d 改为 de。 2.高强度螺栓群在扭矩作用下或在扭矩、剪力和轴心力共同作用下的计算方法与普通螺 栓群相同，只是要采用高强度螺栓的承载力设计值。 3.8.3 高强度螺栓的抗拉连接 3.8.3.1 高强度螺栓的抗拉连接性能 如图 3-22 所示的 T 形连接采用高强度螺栓，在未受外拉力时，螺杆中已有很高预拉力 P，板件间产生很高挤压力 C，而 P 和 C 相平衡，即 P=C。试验和理论分析表明，当对螺栓施 加外拉力 Nt，螺杆被略拉长，拉力由 P 增加到 Pf，而压紧的连接件则有所放松，使挤压力 由 C 减小到 Cf。计算表明，当外拉力 Nt 达到 0.8P 时，则螺杆中的拉力 Pf=1.07P；当外拉 力 Nt 达到 1.0P，即将连接件完全拉开（C=0）时，螺杆的拉力 Pf=1.1P。由此可见，只要连 接件间的挤压力未完全消失，即连接件完全被拉脱之前，螺杆拉力增加很少，可认为螺杆中 原预拉力基本保持不变。当连接件完全被拉脱后，螺杆的拉力则随着外拉力增大而增大，螺 杆的拉力就等于外拉力，直到螺杆被拉断。 试验研究表明，当连接件完全被拉脱之后再卸载，螺杆的预拉力将降低，即发生松弛现
象。而当外拉力小于螺杆预拉力的80时，无松驰现象出现。 为了避免此种松油现象的发生（如出现此种情况会导玫摩擦型高强度螺栓的实际抗剪承 载力的降低)，而且使连接件接触面间始终被挤压紧。规范规定一个学擦型高强度爆栓的抗 拉承载力设计值取为如 N=0.8P(3-25 图322高强度螺栓受拉连接 而对于承压型连接的高强度螺栓，仍以螺杆核拉断作为它的承我能力极限状志，地仍 按普通螺栓那样计算，即按式3-13计算，仅b采用高强度螺栓的强度设计值。 当T形连接件的刚度较小时，受拉后翼锋弯曲变形，T形连接件的端部会产生撬力Q 即产生杠杆作用，见图3-14。研究表明，当外拉力N10.5即时，不出现撬力。由图3-23 所示的试验面线可知。撬力9对螺栓破环校力没有影响，但使外拉力的极限值由汕下降到 如'，即降低整个连接的抗拉能力。在普通爆栓连接中是通过降低材料的抗拉强度设计值米 考虑的。而对高强度螺栓未作如此处理。因而在设计中如不考虑橘力Q,则应使外校力 ≤0,5P。或增大T形连接件翼缘板的刚度。国外规范规定要计算精力Q并和外拉力相加作为 螺栓的拉力设计值。 I￥N 30 有凝的排商调 2 无镜力的向线 约 0网润2名灯 图323撬力对抗拉高强度螺栓的影响 38.3.2高强度螺栓群的抗拉计算 1.高强度螺栓群在轴心拉力作用下的计算
象。而当外拉力小于螺杆预拉力的 80%时，无松弛现象出现。 为了避免此种松弛现象的发生（如出现此种情况会导致摩擦型高强度螺栓的实际抗剪承 载力的降低），而且使连接件接触面间始终被挤压紧。规范规定一个摩擦型高强度螺栓的抗 拉承载力设计值取为： N 0.8P b t = (3-25) 图 3-22 高强度螺栓受拉连接 而对于承压型连接的高强度螺栓，仍以螺杆被拉断作为它的承载能力极限状态，Ntb 仍 按普通螺栓那样计算，即按式 3-13 计算，仅 ftb 采用高强度螺栓的强度设计值。 当 T 形连接件的刚度较小时，受拉后翼缘弯曲变形，T 形连接件的端部会产生撬力 Q， 即产生杠杆作用，见图 3-14。研究表明，当外拉力 Nt≤0.5P 时，不出现撬力。由图 3-23 所示的试验曲线可知，撬力 Q 对螺栓破坏拉力没有影响，但使外拉力的极限值由 Nu 下降到 Nu′，即降低整个连接的抗拉能力。在普通螺栓连接中是通过降低材料的抗拉强度设计值来 考虑的，而对高强度螺栓未作如此处理。因而在设计中如不考虑撬力 Q，则应使外拉力 Nt ≤0.5P，或增大 T 形连接件翼缘板的刚度。国外规范规定要计算撬力 Q 并和外拉力相加作为 螺栓的拉力设计值。 图 3-23 撬力对抗拉高强度螺栓的影响 3.8.3.2 高强度螺栓群的抗拉计算 1．高强度螺栓群在轴心拉力作用下的计算
高强度螺栓连接所需要的螺栓数目，仍按式3-14计算，仅Nh为一个高强度螺栓的抗 拉承载力设计值。 2,高强度螺栓群在弯矩作用下的计算 如图324所示连接。在弯矩M作用下。由于高强度螺栓的预拉力根大，连接件的接触 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战上（高强度螺栓摩擦型连接和 承压型连接都作此假定)，则最外排螺栓受力最大，。其计算公式的推导方法月普通螺栓群受 弯矩作用。其值位锈足下式： 图3-24高强度螺栓群受弯矩作用 N,=M,1m∑≤N8-2 式中一一每排螺栓的个数1 yi、y1一每样螺栓中心及最外排螺检中心至中和轴的距离，见图3-24. 3.高强度螺栓群在偏心拉力作用下的计算 由于高强度爆栓偏心受拉时，一般能够保证连接件之间始锋保持紧密贴合。因此，不论 大小偏心受拉，均认为螺栓群将绕其形心轴线转动（高强度螺栓摩擦型连接和承压型连接都 作此假定)，均按小偏心受拉情况计算，计算方法与替通螺栓群的小偏心受拉相同，即按式 3-17计算，但式中N1b为一个高强度螺栓的抗拉承载力设计值，见表3了。 侧思7两块钢板采双盖版和高强度螺栓耕接，截面尺寸见图325。高强度螺栓为88 级20，连接件接触表而用喷丸处理，钢材为Q235一B,承受轴心拉力设计值1000kN。试 设计此连接。 解：1.采用摩擦型连接时 由表3-5查得，P125k城，由表3-6查得，m0.45: 一个螺栓的抗剪承载力设计值： N=0.9mP=0.9×2×0.45×125=1013kN
高强度螺栓连接所需要的螺栓数目，仍按式 3-14 计算，仅 Ntb 为一个高强度螺栓的抗 拉承载力设计值。 2．高强度螺栓群在弯矩作用下的计算 如图 3-24 所示连接，在弯矩 M 作用下，由于高强度螺栓的预拉力很大，连接件的接触 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线上（高强度螺栓摩擦型连接和 承压型连接都作此假定），则最外排螺栓受力最大，其计算公式的推导方法同普通螺栓群受 弯矩作用。其值应满足下式： y 1 y 2 y 3 y 4 图 3-24 高强度螺栓群受弯矩作用 b t 2 1 1 N = My / myi N (3-26) 式中 m——每排螺栓的个数； yi、y1——每排螺栓中心及最外排螺栓中心至中和轴的距离，见图 3-24。 3．高强度螺栓群在偏心拉力作用下的计算 由于高强度螺栓偏心受拉时，一般能够保证连接件之间始终保持紧密贴合。因此，不论 大小偏心受拉，均认为螺栓群将绕其形心轴线转动（高强度螺栓摩擦型连接和承压型连接都 作此假定），均按小偏心受拉情况计算，计算方法与普通螺栓群的小偏心受拉相同，即按式 3-17 计算，但式中 Ntb 为一个高强度螺栓的抗拉承载力设计值，见表 3-7。 例题 7 两块钢板采双盖板和高强度螺栓拼接，截面尺寸见图 3-25。高强度螺栓为 8.8 级 M20，连接件接触表面用喷丸处理，钢材为 Q235—B，承受轴心拉力设计值 N=1000kN。试 设计此连接。 解：1.采用摩擦型连接时 由表 3-5 查得，P=125kN，由表 3-6 查得，μ=0.45； 一个螺栓的抗剪承载力设计值： 0.9 f 0.9 2 0.45 125 101.3kN b Nv = n P = =
所需要螺栓数目： N1000 界= N5=1013 =99 ,取n-l0. 螺栓布置采用并列布置，如图35左侧所示，螺栓的中距、边距和端距均端足构造要 求。 20,88550800 图3-25例题7图 2采用承压型连接时 一个螺栓的抗剪承载力设计值： N9=n号=2x314×20 ，d2 ×250=157000N=157.0kN 4 N2=d∑f2=20x16x470=131600N=1504kN 则单个螺栓的抗劈承载力设计值取两者的较小植： Nb.=N =150.4kN 侧连接一侧所需要螺栓数口为： N1000 n=- 66 1504 ,取n-7. 螺栓布置图325右侧所示，螺栓的中距、边距和端距均满足构迹要求。 由此计算结果比较可看出，采用高强度螺栓承压型连接可以减少螺栓数目。 38.4高强度螺栓同时承受明力和外拉力连接 及8.4.！高强度螺栓同时承受剪力和外拉力连接的工作性能 1,高强度螺栓摩擦型连接 在外剪力和外拉力作用下，对于高强度螺栓摩擦型连接米说，外剪力由连接件摩擦面间 的摩摇力来传递，崛栓仅承受外拉力。由高强度螺栓的抗拉工作性能可知。摩擦型连接高强
所需要螺栓数目： 9.9 101.3 1000 b v = = = N N n ，取 n=10。 螺栓布置采用并列布置，如图 3-25 左侧所示，螺栓的中距、边距和端距均满足构造要 求。 图 3-25 例题 7 图 2.采用承压型连接时 一个螺栓的抗剪承载力设计值： 250 157000 N 157.0kN 4 3.14 20 2 4 2 b v 2 v b v = = = = f d N n 20 16 470 131600N 150.4kN b c b Nc = dt f = = = 则单个螺栓的抗剪承载力设计值取两者的较小值： 150.4 kN b c b N min = N = 则连接一侧所需要螺栓数目为： 6.6 150.4 1000 b min = = = N N n ，取 n=7。 螺栓布置图 3-25 右侧所示，螺栓的中距、边距和端距均满足构造要求。 由此计算结果比较可看出，采用高强度螺栓承压型连接可以减少螺栓数目。 3.8.4 高强度螺栓同时承受剪力和外拉力连接 3.8.4.1 高强度螺栓同时承受剪力和外拉力连接的工作性能 1．高强度螺栓摩擦型连接 在外剪力和外拉力作用下，对于高强度螺栓摩擦型连接来说，外剪力由连接件摩擦面间 的摩擦力来传递，螺栓仅承受外拉力。由高强度螺栓的抗拉工作性能可知，摩擦型连接高强
度爆栓所承受的外拉力不修超过Q,8P。同样由前述可知，当螺栓所受外拉力不短过顶拉力P 时，或然螺杆中预拉力基本保持不变，可是莲接件摩擦面间的挤压力己藏为PN:。由试验 可知，摩擦面间的抗滑移系数随着挤压力的减小而减小。为方便设计，规范规定抗滑移系数 仍采用原值，而将N1在考虑抗力分项系数y=1,111之后再适当增大米考虑降低的不利 影响，因而连接件摩擦面间的挤压力减为P-1,25、:,故一个受外拉力作用的摩擦型连接高 强度螺栓的抗晖承载力设计值为知 Ng=0.9n,(P-125N,)(3-2) 式中N0.8期 因而一个摩擦型连接高强度螺栓在承受剪力和拉力共同作用时可按下式验算其承载力1 N,sNg=09n,H(P-125N,)3-28a》 Nt0.8(3-28(b) 如将式N=0.9m和N中=08P代入328（a.则可得《规微)规定的其承载力 的另一种计算公式： (3-29】 式中=09n,P N=0.8P ,N1一高强度螺栓所承受的臂力和拉力设计植。 公式3-28与3-2四是完全相月的. 2.高强度螺栓承压型连接 在剪力和外拉力同时作用下，承压型连接高强度螺栓的传力机制与普通螺栓的相同，计 算方法与普通螺栓的相同。 当发生螺杆受剪和受拉破坏时，应按下式验算承载力： (3-21) 当螺杆与孔壁挤压时，由于违接件较薄会爱生孔壁挤压破坏时，尚应按下式验算承载力： N,≤N:12（3-30》式中Nw,Nt一一高强度爆栓所承受的剪力和较力设计值：
度螺栓所承受的外拉力不能超过 0.8P。同样由前述可知，当螺栓所受外拉力不超过预拉力 P 时，虽然螺杆中预拉力基本保持不变，可是连接件摩擦面间的挤压力已减为 P-Nt。由试验 可知，摩擦面间的抗滑移系数随着挤压力的减小而减小。为方便设计，规范规定抗滑移系数 仍采用原值，而将 Nt 在考虑抗力分项系数 γR=1.111 之后再适当增大来考虑μ降低的不利 影响，因而连接件摩擦面间的挤压力减为 P-1.25Nt，故一个受外拉力作用的摩擦型连接高 强度螺栓的抗剪承载力设计值为： ( ) f t b Nv = 0.9n P −1.25N （3-27） 式中 Nt≤0.8P。 因而一个摩擦型连接高强度螺栓在承受剪力和拉力共同作用时可按下式验算其承载力： ( ) f t b Nv Nv = 0.9n P −1.25N （3-28（a）） Nt≤0.8P（3-28（b）） 如将式 N = nfP b v 0.9 和 N 0.8P b t = 代入 3-28（a），则可得《规范》规定的其承载力 的另一种计算公式： 1 b t t b v v + N N N N （3-29） 式中 N = nfP b v 0.9 ； N 0.8P b t = ； Nv,Nt——高强度螺栓所承受的剪力和拉力设计值。 公式 3-28 与 3-29 是完全相同的。 2．高强度螺栓承压型连接 在剪力和外拉力同时作用下，承压型连接高强度螺栓的传力机制与普通螺栓的相同，计 算方法与普通螺栓的相同。 当发生螺杆受剪和受拉破坏时，应按下式验算承载力： 1 2 b t t 2 b v v + N N N N （3-21） 当螺杆与孔壁挤压时，由于连接件较薄会发生孔壁挤压破坏时，尚应按下式验算承载力： /1.2 b Nv Nc （3-30）式中 Nv,Nt——高强度螺栓所承受的剪力和拉力设计值；
Mh、b、Ntb一一单个高强度螺栓的抗剪、承压。抗拉承载力设计值，见表3-7。 式(3-30)中的1.2是一个折减系数。由于高强度螺栓中施加了很大的预拉力，在只承 受剪力时，当摩擦力被克服后，螺杆与孔摩挤压，这样连接件的孔瞻存在较高的三向压应力： 使连接件的同部挤压强度（即连接件的承压强度设计值fb)有很大提高，而高强度螺栓的 承压承载力设计植Nb就是按提高后承压强度设计值f由计算的.当承压型连接高强度螺栓 受有杆轴方向的拉力时，连接件间的挤压力诚小，因而其承压强度设计值f由也随之降低。 势必承压型连接高强度螺栓的承压承载力设计值中也要减小。为了方便计算，我国规范规 定，贝要有拉力存在，就将承压强度设计值b除以1.2予以降低，未考虑承压强度设计值 (c小随外拉力变化而变化这一因素。 根据以上分析，将各种受力情况的单个螺栓的承载力设计值的计算公式列于表3-了中， 以便读者对组和应用。 表37单个螺栓承载力设计植对鼠表 序号 螺栓类 受力状计算式 备注 型 态 普通爆 受剪 g学众 取、中较 栓 Ng=d∑g 小值 受拉 学r 兼受剪 阅 受拉 N.SN' 摩擦型 受剪 :▣0 连接高 受拉 对=0影 强度螺 兼受剪 N.sN =09mdP-125N.) 栓 受拉 Nt0.8P 3 承压型 受剪 学众 当剪切面在螺纹 连接高 N:- 处 时 强度螺 栓 受拉 ”学公
Nvb、Ncb、Ntb——单个高强度螺栓的抗剪、承压、抗拉承载力设计值，见表 3-7。 式（3-30）中的 1.2 是一个折减系数。由于高强度螺栓中施加了很大的预拉力，在只承 受剪力时，当摩擦力被克服后，螺杆与孔壁挤压，这样连接件的孔前存在较高的三向压应力， 使连接件的局部挤压强度（即连接件的承压强度设计值 fcb）有很大提高，而高强度螺栓的 承压承载力设计值 Ncb 就是按提高后承压强度设计值 fcb 计算的。当承压型连接高强度螺栓 受有杆轴方向的拉力时，连接件间的挤压力减小，因而其承压强度设计值 fcb 也随之降低， 势必承压型连接高强度螺栓的承压承载力设计值 Ncb 也要减小。为了方便计算，我国规范规 定，只要有拉力存在，就将承压强度设计值 fcb 除以 1.2 予以降低，未考虑承压强度设计值 fcb 随外拉力变化而变化这一因素。 根据以上分析，将各种受力情况的单个螺栓的承载力设计值的计算公式列于表 3-7 中， 以便读者对照和应用。 表 3-7 单个螺栓承载力设计值对照表 序号 螺栓类 型 受力状 态 计算式 备注 1 普通螺 栓 受剪 b v 2 v b v 4 f d N n = b c b c N = dt f 取 b Nv 、 b Nc 中较 小值 受拉 b t 2 b e t 4 f d N = 兼受剪 受拉 1 2 b t t 2 b v v + N N N N b Nv Nc 2 摩擦型 连接高 强度螺 栓 受剪 N = nfP b v 0.9 受拉 N 0.8P b t = 兼受剪 受拉 ( ) f t b Nv Nv = 0.9n P −1.25N Nt≤0.8P 3 承压型 连接高 强度螺 栓 受剪 b v 2 v b v 4 f d N n = b c b c N = dt f 当剪切面在螺纹 处 时 b v 2 e v b v 4 f d N n = 受拉 b t 2 b e t 4 f d N =
兼受剪 厨阅 受拉 N,s12 38.4.2高强度螺栓群承受弯矩和明力共月作用的计算 1。高强度螺栓摩擦型连接 如图35所示一牛感与柱用高强度螺栓群相连的T形连接。将所受集中力F移至螺栓 群中心，则螺栓群同时承受弯矩-F和剪力VF作用。弯矩M作用下，由于高强度螺栓的 预拉力根大，连接作的接触面一直保持紧密贴合，因而上部螺栓受拉，下部螺栓受压，其值 的大小按式(36)计算。由前述可知，螺栓受拉则使违接件何的挤压力减小，则摩擦型违 接高强度螺栓的抗剪承载力有所降低，则应按式(327)计算。而在计算压力有所增大的下 部螺栓的抗剪承载力时，不考虑压力增大的这一有利因素，仍按式(324)计算，故按下式 计算的结果略偏安全。 由图3-2运可知，中和触上都每行螺栓所受拉力为N1,故应按下式计算摩擦型高强度 螺栓群的抗阗承载力： P≤n0.9n,uP+0.9mP-125N+(P-125Na)+ =0.9m,P-125∑N. (3-31) 式中0一一受压区（包括中和轴处）的高强度螺栓数： 一一违接处的高强度螺栓总数： Nt1、t一一受拉区高强度螺栓所受到的拉力： ΣN11一螺栓群承受拉力的总和。 图3-25高强度螺栓那承受弯矩和劈力共同作用 2.高强度螺栓承压型连接 在弯矩M作用下，连接件的接触面也一直保特紧密贴合，因而上部螺栓受拉，下部螺栓 受压，其最大拉力值的大小核式(32计算。在外剪力作用下，可认为外剪力由螺栓均匀承
兼受剪 受拉 1 2 b t t 2 b v v + N N N N /1.2 b Nv Nc 3.8.4.2 高强度螺栓群承受弯矩和剪力共同作用的计算 1．高强度螺栓摩擦型连接 如图 3-26 所示一牛腿与柱用高强度螺栓群相连的 T 形连接。将所受集中力 F 移至螺栓 群中心，则螺栓群同时承受弯矩 M=Fe 和剪力 V=F 作用。弯矩 M 作用下，由于高强度螺栓的 预拉力很大，连接件的接触面一直保持紧密贴合，因而上部螺栓受拉，下部螺栓受压，其值 的大小按式（3-26）计算。由前述可知，螺栓受拉则使连接件间的挤压力减小，则摩擦型连 接高强度螺栓的抗剪承载力有所降低，则应按式（3-27）计算。而在计算压力有所增大的下 部螺栓的抗剪承载力时，不考虑压力增大的这一有利因素，仍按式（3-24）计算，故按下式 计算的结果略偏安全。 由图 3-26 可知，中和轴上部每行螺栓所受拉力为 Nti，故应按下式计算摩擦型高强度 螺栓群的抗剪承载力： ( ) ( ) ( ) = ( − ) + − + − + n nP N i V n n P n P N P N f t 0 f f t1 t 2 0.9 1.25 0.9 0.9 1.25 1.25 （3-31） 式中 n0——受压区（包括中和轴处）的高强度螺栓数； n——连接处的高强度螺栓总数； Nt1、Nti——受拉区高强度螺栓所受到的拉力； ∑Nti——螺栓群承受拉力的总和。 y 1 y 2 y 3 y 4 e 图 3-26 高强度螺栓群承受弯矩和剪力共同作用 2．高强度螺栓承压型连接 在弯矩 M 作用下，连接件的接触面也一直保持紧密贴合，因而上部螺栓受拉，下部螺栓 受压，其最大拉力值的大小按式(3-26)计算。在外剪力作用下，可认为外剪力由螺栓均匀承