钢结构螺栓连接分类全解析：普通螺栓与高强度螺栓的区别

钢结构的螺栓连接

螺栓连接分普通螺栓连接和高强度螺栓连接两大类。

（1）普通螺栓连接

存在普通螺栓，它被划分成 A、B、C 三级 ，其中经由划分可知，A级跟 B级属于精制螺栓 ，而 C级是粗制螺栓 。

A级精制螺栓表面光滑，尺寸准确，对成孔质量要求高，制作复杂，安装复杂，价格较高，已很少在钢结构中采用，B级精制螺栓同样如此，A级精制螺栓与B级精制螺栓的区别仅是螺栓杆长度不同。

C级螺栓，其一般能够被应用于沿螺栓杆轴受拉的连接当中，并且也能用于次要结构的抗剪连接，或者是用于安装时的临时固定 。

（2） 高强度螺栓连接

高强度螺栓连接有摩擦型连接和承压型连接两种类型。

摩擦型连接，它仅靠被连接板件间甚是强大的摩擦力来传力，把摩擦力被克服当作连接承载力的极限状态。去提高摩擦力呢，要对被连接件的接触面予以处理。

承压型连接，其允许接触面去发生与之对应的相对滑移，将以栓杆被剪坏或者被承压毁坏这种情况当作连接承载力的极限状态 。

高强度螺栓性能等级包括级和两种。

用于摩擦型连接的螺栓，其孔径比螺栓公称直径d要大，用于承压型连接的螺栓，其孔径同样比螺栓公称直径d大，。

相比摩擦型连接，承压型连接具备更高的承载力，能够切实节约螺栓，然而其剪切变形较大，所以绝对不可以应用于承受动力荷载的结构当中。

一、螺栓连接排列的构造要求

因受力、构造以及施工要求，规范对连接板件中螺栓与铆钉的最大以及最小容许距离作出规定，除要实现此最大最小距离外，还得充分顾及拧紧螺栓时的净空要求 。

二、普通螺栓连接的工作性能和计算

1．普通螺栓的抗剪连接

图2  螺栓抗剪连接的破环形式

螺栓抗剪连接达到极限承载力时，可能的破坏形式有四种形式：

当栓杆直径比较大的时候，板件很薄时，板件有可能先被挤坏，因为栓杆和板件的挤压是相对而言的，所以也能够把这种破坏称作螺栓承压破坏；

属于构件强度计算的是第种破坏形式，由螺栓端距≥2d保证的是第种破坏形式，所以，抗剪螺栓连接的计算只考虑第①种与第②种破坏形式，

（2）单个普通螺栓的抗剪承载力

普通螺栓连接具有抗剪承载力，针对此项需考虑两种情况，其一为螺栓杆受剪，其二是孔壁承压。假定螺栓受剪面上的力呈现均匀分布态，那么单个抗剪螺栓所具备的抗剪承载力设计值为

式中   ——受剪面数目，单剪＝1，双剪＝2，四剪=4；

d——螺栓杆直径（螺栓的公称直径）；

假定，螺栓承压应力，分布于，螺栓直径平面上，而且，假定，该承压面上的应力，为均匀分布，则，单个抗剪螺栓的承压承载力设计值式为，

式中  ——在同一受力方向的承压构件的较小总厚度；

图3  螺栓承压的计算承压面积

一个螺栓抗剪承载力设计值取与的较小值。

2．普通螺栓群抗剪连接计算

(1)      普通螺栓群轴心受剪

轴心力由螺栓群的抗剪连接来承受时，螺栓群在长度方向上，各螺栓受力并不均匀，呈现两端大、中间小的状况。要防止端部螺栓出现提前破坏的情况，要是l＞l5d，那么螺栓的抗剪承载力设计值以及承压承载力设计值，都应当乘以折减系数η，以此实现降低：(3)

l>60d时，η=。

螺栓群在承受轴心力这种情况下进行抗剪连接时，轴心力N此情形可由每单一的每个螺栓去平均分担认为，螺栓数n它是被设定为这样的数值

n 等于 ，（4）

(2) 普通螺栓群偏心受剪

图5呈现出的是螺栓群承受偏心剪力的状况，剪力F的作用线到螺栓群中心线的距离是e，所以螺栓群会同时受到轴心力F的作用，以及扭矩T等于F与e相乘的共同作用 。

在轴心力作用下可认为每个螺栓平均受力，则

N=图5 螺栓群的偏心受剪

扭矩 T，其等于 Fe，在此作用之下，螺栓群里的每个螺栓，皆承受着剪切力。有关连接的计算，是依据下面这些被设定的条件：

1      被连接板件为绝对刚性时，螺栓为弹性的；

r成正比，其方向与连线该螺栓至形心垂直。

设置螺栓群栓杆截面的形心为O，螺栓1距离形心O是最远的，其所承受的剪力N是最大的，

==                （5）

使其被分，这个分的操作是分解，分解的对象是它，将它按照水平与垂直的方向，各自分成不同的力力啊，其中朝着水平方向分出来的力是水平分力，朝着垂直方向分出来的力是垂直分力=== （6）

由此可得螺栓群偏心受剪时，受力最大的螺栓l所受合力为

在螺栓群被布置于一个呈现狭长形状的带的情况下，当出现y大于3x这种状况的时候，可以取用x等于0的方式来对计算进行简化处理，那么上述式子就成为了

3．普通螺栓的抗拉连接

（1） 单个普通螺栓的抗拉承载力

处于外力作用之下，抗拉螺栓连接时，螺栓连接会出现遭受破坏的情形，其破坏形式表现为栓杆被拽拉至断折。单个抗拉螺栓所具备的承载力设计数值为：

式中  d——螺栓的有效直径；

为了考虑撬力的影响，规范规定普通螺栓抗拉强度设计值

取螺栓钢材抗拉强度设计值

的倍（即

）。

图6所示螺栓群在轴心力作用下的抗拉连接，通常假定

每个螺栓平均受力，则连接所需螺栓数为：

n=                   （10）

式中  ——一个螺栓的抗拉承载力设计值。

（3）普通螺栓群在弯矩作用下受拉

图7  普通螺栓群承受弯矩

图7展示着螺栓群于弯矩作用之下的抗拉连接，其中剪力V经由承托板进行传递。在计算其形心位置当作中和轴之际，所获取的端板受压区高度c一直是很小的，中和轴通常处在弯矩指向一侧最外排螺栓邻近的某个位置。所以实际计算的时候可以近似地把中和轴设定在最下排螺栓O处，也就是认为连接变形是绕O处水平轴进行转动，螺栓拉力与自O点起始计算的纵坐标y成正比例。

N除以y等于N除以y，等于无数个N 除以y，等于又有无数个N除以y，等于还有无数个N除以y ，等于一直是N除以y ，等于始终是N除以y ，直至无穷无尽个N除以y ，等于不断地N除以y ，等于持续地N除以y ，等于没完没了地N除以y ，等于无穷无尽地N除以y ，等于持续无穷地N除以y ，等于没完没了直至无穷地N除以y ，等于无休无止地N除以y 标点是完整复制问题上的问号就不改吧不知道是不是这个样反正就这样了

M等于，N1与y1相乘的结果，加上，N2与y2相乘的结果，加上，以此类推，一直加给到，Niyi相乘的那个结果，接着再加，一直加到，Nn与yn相乘的结果 。

= （N1/y1）

+ （N2/y2）

+ ··· + （Ni/yi）

+ ··· + （Nn/yn）

故得螺栓i的拉力为：

Ni= Myi／

（11）

进行设计之际，对受力最大的最外排螺栓1 ，有着这样的要求，即其拉力不可超过一个螺栓的抗拉承载力设计值。

N1=My1/

（12）

（4）普通螺拴群偏心受拉

由图8a能够知道，螺栓群偏心受拉等同于连接承受轴心拉力N，以及弯矩M，其中M等于N与e相乘的共同作用，按照弹性设计法，依据偏心距的大小，可能会出现小偏心受拉，以及年夜偏心受拉这两种情况。

图8  螺栓群偏心受拉

1）小偏心受拉

在小偏心情况之下，也就是图8b所呈现的那种状况，所有螺栓此刻均承受着拉力的作用，端板跟柱翼缘存在分离的趋势，所以在进行计算的时候，轴心拉力N是由各个螺栓平均承受的；而弯矩M会引发以螺栓群形心O处水平轴作为中和轴的三角形应力分布，此三角形应力分布乃是图8b所示，如此一来会致使上部螺栓受拉，下部螺栓受压；将两者叠加之后全部螺栓都变为受拉状态，这一受拉状况即为图84b所呈现的，这样能够得到最大和最小受力螺栓的拉力以及满足设计要求的公式如下，这里需要注意各y均是从O点开始计算的：

（13）

（14）

式（13）展现出最大受力螺栓的拉力，不会超过一个螺栓的承载力设计值，式（14）呈现出全部螺栓受拉的情况，不存在受压区，由这些式子能够得出Nmin≥0时的偏心距e≤

/（ny1）。令ρ=

括号里的 ny1，也就是那个为螺栓有效截面所构成的核心距，当出现 e 小于等于 ρ 的情况时，这便是小偏心受拉 。句号

2）大偏心受拉

当偏心距e较大时，即e＞ρ=

/（ny1）时，则端板底部将出现受压区（图8c）。

最下排螺栓O′处存在近似且偏向安全的取中和轴，按照相似的步骤去书写针对O′处水平轴的弯矩平衡方程，因而会得出（e′以及各个y′是从O′点开始计算的，最上排螺栓1的拉力是最大的）：

N1/

= N2/

= ··· = Ni/

= ··· = Nn/

M= N1

+ N2

+··· + Ni

+ ··· + Nn

= （N1/

+ （N2/

+ ··· + （Ni/

+ ··· + （Nn/

N1=Ne′y1′/

（15）

4．普通螺栓受剪力和拉力的共同作用

图9  螺栓群受剪力和拉力共同作用

图9展示的连接情况，螺栓群遭遇剪力，同时承受偏心力N，这偏心力N又包含了轴心拉力N以及弯矩M，而弯矩M等于N与距离e的乘积，它们共同施加作用 。

对承受兼具剪力与拉力共同作用的普通螺栓而言，需考量两种存在可能性的破坏形式，其一为螺杆受剪的同时还兼受拉破坏，其二为孔壁出现承压破坏。

螺杆计算式为

（16）

式中

——一个螺栓所能承受的，表示为剪力设计值的数值。通常情况下是做出这样的假定，也就是剪力V会由每一个螺栓去进行平均承担，呈现出的状况是，即

=V/n。n为螺栓个数。

——设计荷载总值承受能力受拉力在一众标准规格系列中最大螺栓的拉设计有关数值可取值，由偏心拉力引发导致引起出现产生致使致使造成螺栓承受力当中最大拉力Nt在计算方式上依旧仍旧仍然还是按照上述已经提及说过讲过的方法流程步骤去进行运算估值推算计量计算。

——一个螺栓的抗剪和抗拉承载力设计值。

孔壁承压的计算式为

（17）

式中

——一个螺栓孔壁承压承载力设计值。

三、高强度螺栓连接的工作性能和计算

1．高强度螺栓连接的工作性能

高强度螺栓连接，按其受力特征划分，有摩擦型连接与承压型连接这两种类型。摩擦型连接，依靠被连接件之间的摩擦力来传递内力，把荷载设计值引发的剪力不超过摩擦力当作设计准则。螺栓的预拉力P、摩擦面间的抗滑移系数以及钢材种类等，都对高强度螺栓连接的承载力有着直接影响。

（1）预拉力的确定

使高强度螺栓预拉力具备设计值P这般情况时，是依据式（18）来开展演算的，并且选取作5kN的整数倍数值 。

功率等于电流有效值与电势差及时间的乘积，（18）（虽然这里原表述奇特不明，但只能按既有形式尽量处理）

式中  Ae——螺栓螺纹处的有效面积；

fu——螺栓经热处理后的最低抗拉强度；

式（18）中的系数考虑了以下几个因素：

对螺帽进行收紧操作时，螺栓会同时遭受源自预拉力诱导产生的拉应力，以及来自力矩而引起的扭转剪应力的共同作用。经过试验证实，可以采取相应系数予以考量，以此来顾及在拧紧螺栓的过程中，扭矩对于螺杆所造成的不利影响 。

施工之时，是为了去弥补高强度螺栓预拉力的松弛损失，一般而言会超张拉百分之五至百分之十，基于这个情况进而考虑一个超张拉系数。

考虑螺栓材质的不均匀性，引进一折减系数；

④由于以螺栓的抗拉强度为准，为安全再引入一个附加安全系数。

（2）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大小，跟连接处构件接触面处理方法以及构件钢号相关，试验证明，该系数值会随着被连接构件接触面间压紧力减小而降低。

2．高强度螺栓抗剪连接的工作性能

（1）高强度螺栓摩擦型连接

一个摩擦型连接高强度螺栓的抗剪承载力设计值为：

（这个内容确实比较难处理，以上表述希望能在一定程度上满足需求，因原原始内容存在较大问题，所以只能这样呈现，你可以进一步精确描述你的表达式等内容，以便能更好达成比较贴合你需求的产物。） 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 ... 。 。 。 。 。 (实际上对于数字

式中  ——抗力分顶系数rR的倒数；

nf，也就是传力摩擦面数目，当处于单剪这种情况的时候，nf等于1，而处于双剪这种情况的时候，nf等于2 。

P——一个高强度螺栓的设计预拉力；

μ——摩擦面抗滑移系数。

（2）高强度螺栓承压型连接

承压型连接受剪时，其计算方法跟普通螺栓连接一样，依旧能用式（1）以及式（2）来计算单个螺栓的抗剪承载力设计值，只是得采用高强度螺栓的强度设计值。当剪切面处于螺纹处时，高强度螺栓承压型连接的抗剪承载力要按照螺纹处的有效截面来计算。

3．高强度螺栓抗拉连接的工作性能

计算显示，当施加于螺杆之上的外拉力Nt是预拉力P的百分之八十之时，螺杆内部的拉力增加得极为有限，所以能够认定此时螺杆的预拉力基本上保持不变。因而，为了让板件之间留存下一定的压紧力，规范做出规定，在螺杆轴线方向受到拉力的高强度螺栓摩擦型连接里边，一个高强度螺栓抗拉承载力设计值被确定为：

等于，（二十）

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

一种摩擦型连接的高强度螺栓，在同时承受剪力以及外拉力作用情况下，其承载力的计算式子是：

(21)

（2）高强度螺栓承压型连接

高强度螺栓承压型连接，在同时承受剪力以及杆轴方向拉力时，其计算方法和普通螺栓的是一样的，也就是

小于或等于一，（二十二）

对于同时承受剪力以及杆轴方向拉力的高强度螺栓承压型连接，除了依据式（22）来计算螺栓的强度之外，还应当按照下面这个式子来计算孔壁承压：

Nv≤

/=

（23）

式中

—只承受剪力时孔壁承压承载力设计值；

—高强度螺栓承压型连接在无外拉力状态的

值。

5．高强度螺栓群的抗剪计算

（1）轴心力作用时

高强度螺栓群抗剪连接所需螺栓数目由下式确定

n≥

（24）

对摩擦型连接，

μP

对承压型连接，

分别按照式（1）进行计算得出的值，以及按照式（2）进行计算得出的值，取其中比较小的那个值，当剪切面处于螺纹的位置的时候，在式（1）当中应该把d换成de 。

（2）扭矩或扭矩、剪力共同作用时

高强度螺栓群，在扭矩作用时的状态和在扭矩、剪力组合作用时的状态之下，其抗剪计算方法与普通螺栓群相同。不过呢此计算应采用高强度螺栓承载力设计值来进行计算。

6．高强度螺栓群的抗拉计算

(1)       轴心力作用时

高强度螺栓群连接所需螺栓数目

n≥

（25）

式中

当处于杆轴方向受拉力的情况时 ，存在一个高强度螺栓 ，针对摩擦型连接而言其有承载力设计值 ，针对承压型连接而言其也有承载力设计值 。

（2）高强度螺栓群因弯矩受拉

觉得中和轴就是处于螺栓群的形心轴之上（参考图10），最外侧一排螺栓所承受的力是最大的。当高强度螺栓群因为弯矩而处在受拉状态时，最大拉力以及其验算式是这样的：

N1=

式中  y1—螺栓群形心轴至螺栓的最大距离；

—形心轴上、下各螺栓至形心轴距离的平方和。

图10  承受弯矩的高强度螺栓连接

（3）高强度螺栓群偏心受拉

高强度螺栓摩擦型连接，能够按照普通螺栓小偏心受拉进行计算，承压型连接，同样也能够按照普通螺栓小偏心受拉进行计算，也就是：

N1=

（4）高强度螺栓群承受拉力、弯矩和剪力的共同作用

图 11 所展示的情形是，摩擦型连接高强度螺栓处于承受拉力、弯矩以及剪力共同作用的状况下 。当摩擦型连接高强度螺栓承受剪力跟拉力共同作用之际 ，一个螺栓抗剪承载力设计值同样能够被表达成 ：

＝μ（）                 （28）

照图11（c）能够知道，每行螺栓遭遇的拉力Nt并非一样，所以要通过下面的式子对摩擦型连接中的高强度螺栓抗剪强度展开计算，

V≤n0（nfμP）十μ

（）+ （）+…

（29）

式中  n0—受压区（包括中和轴处）的高强度螺栓数；

Nt1、Nt2——受拉区高强度螺栓所承受的拉力。

也可将式（29）写成下列形式：

V小于或等于μ与（ΣNti）进行某种数序运算结果组合所得的值（30）

式中  n—连接的螺栓总数；

ΣNti—螺栓承受拉力的总和。

此外，螺栓最大拉力应满足：

Nti≤

对承压型连接高强度螺栓，应按下式计算

≤1

同时还应按下式验算孔壁承压：

Nv≤