【已作废】钢结构设计规范 GB50017-2003
7.2 紧固件（螺栓、铆钉等）连接
7.2.1 普通螺栓、锚栓和铆钉连接应按下列规定计算：
1 在普通螺栓或铆钉受剪的连接中，每个普通螺栓或铆钉的承载力设计值应取受剪和承压承载力设计值中的较小者。
受剪承载力设计值：
普通螺栓
铆钉
承压承载力设计值：
普通螺栓
铆钉
式中 nv——受剪面数目；
d——螺栓杆直径；
d0——铆钉孔直径；
∑t——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；
fvb、fcb——螺栓的抗剪和承压强度设计值；
fvr、fcr——铆钉的抗剪和承压强度设计值。
2 在普通螺栓、锚栓或铆钉杆轴方向受拉的连接中，每个普通螺栓、锚栓或铆钉的承载力设计值应按下列公式计算：
普通螺栓
锚栓
铆钉
式中 de——螺栓或锚栓在螺纹处的有效直径；
ftb、fta、ftr——普通螺栓、锚栓和铆钉的抗拉强度设计值。
3 同时承受剪力和杆轴方向拉力的普通螺栓和铆钉，应分别符合下列公式的要求：
式中 Nv、Nt——某个普通螺栓或铆钉所承受的剪力和拉力；
Nvb、Ntb、Ncb——一个普通螺栓的受剪、受拉和承压承载力设计值；
Nvr、Ntr、Ncr——一个铆钉的受剪、受拉和承压承载力设计值。
7.2.2 高强度螺栓摩擦型连接应按下列规定计算：
1 在抗剪连接中，每个高强度螺栓的承载力设计值应按下式计算：
式中 nf——传力摩擦面数目；
μ——摩擦面的抗滑移系数，应按表7.2.2-1采用；
P——一个高强度螺栓的预拉力，应按表7.2.2-2采用。
2 在螺栓杆轴方向受拉的连接中，每个高强度螺栓的承载力设计值取Ntb＝0.8P。
3 当高强度螺栓摩擦型连接同时承受摩擦面间的剪力和螺栓杆轴方向的外拉力时，其承载力应按下式计算：
式中 Nv、Nt——某个高强度螺栓所承受的剪力和拉力；
Nvb、Ntb——一个高强度螺栓的受剪、受拉承载力设计值。
7.2.3 高强度螺栓承压型连接应按下列规定计算：
1 承压型连接的高强度螺栓的预拉力P应与摩擦型连接高强度螺栓相同。连接处构件接触面应清除油污及浮锈。
高强度螺栓承压型连接不应用于直接承受动力荷载的结构。
2 在抗剪连接中，每个承压型连接高强度螺栓的承载力设计值的计算方法与普通螺栓相同，但当剪切面在螺纹处时，其受剪承载力设计值应按螺纹处的有效面积进行计算。
3 在杆轴方向受拉的连接中，每个承压型连接高强度螺栓的承载力设计值的计算方法与普通螺栓相同。
4 同时承受剪力和杆轴方向拉力的承压型连接的高强度螺栓，应符合下列公式的要求：
式中 Nv、Nt——某个高强度螺栓所承受的剪力和拉力；
Nvb、Ntb、Ncb——一个高强度螺栓的受剪、受拉和承压承载力设计值。
7.2.4 在构件的节点处或拼接接头的一端，当螺栓或铆钉沿轴向受力方向的连接长度l1，大于15d0时，应将螺栓或铆钉的承载力设计值乘以折减系数
。当l1大于60d0时，折减系数为0.7，d0为孔径。
7.2.5 在下列情况的连接中，螺栓或铆钉的数目应予增加：
1 一个构件借助填板或其他中间板件与另一构件连接的螺栓（摩擦型连接的高强度螺栓除外）或铆钉数目，应按计算增加10％。
2 当采用搭接或拼接板的单面连接传递轴心力，因偏心引起连接部位发生弯曲时，螺栓（摩擦型连接的高强度螺栓除外）或铆钉数目，应按计算增加10％。
3 在构件的端部连接中，当利用短角钢连接型钢（角钢或槽钢）的外伸肢以缩短连接长度时，在短角钢两肢中的一肢上，所用的螺栓或铆钉数目应按计算增加50％。
4 当铆钉连接的铆合总厚度超过铆钉孔径的5倍时，总厚度每超过2mm，铆钉数目应按计算增加1％（至少应增加一个铆钉），但铆合总厚度不得超过铆钉孔径的7倍。
7.2.6 连接薄钢板采用的自攻螺钉、钢拉铆钉（环槽铆钉）、射钉等应符合有关标准的规定。
1 在普通螺栓或铆钉受剪的连接中，每个普通螺栓或铆钉的承载力设计值应取受剪和承压承载力设计值中的较小者。
受剪承载力设计值：
普通螺栓
铆钉
承压承载力设计值：
普通螺栓
铆钉
式中 nv——受剪面数目；
d——螺栓杆直径；
d0——铆钉孔直径；
∑t——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；
fvb、fcb——螺栓的抗剪和承压强度设计值；
fvr、fcr——铆钉的抗剪和承压强度设计值。
2 在普通螺栓、锚栓或铆钉杆轴方向受拉的连接中，每个普通螺栓、锚栓或铆钉的承载力设计值应按下列公式计算：
普通螺栓
锚栓
铆钉
式中 de——螺栓或锚栓在螺纹处的有效直径；
ftb、fta、ftr——普通螺栓、锚栓和铆钉的抗拉强度设计值。
3 同时承受剪力和杆轴方向拉力的普通螺栓和铆钉，应分别符合下列公式的要求：
Nvb、Ntb、Ncb——一个普通螺栓的受剪、受拉和承压承载力设计值；
Nvr、Ntr、Ncr——一个铆钉的受剪、受拉和承压承载力设计值。
7.2.2 高强度螺栓摩擦型连接应按下列规定计算：
1 在抗剪连接中，每个高强度螺栓的承载力设计值应按下式计算：
μ——摩擦面的抗滑移系数，应按表7.2.2-1采用；
P——一个高强度螺栓的预拉力，应按表7.2.2-2采用。
表7.2.2-1 摩擦面的抗滑移系数μ
表7.2.2-2 一个高强度螺栓的预拉力P(kN)
3 当高强度螺栓摩擦型连接同时承受摩擦面间的剪力和螺栓杆轴方向的外拉力时，其承载力应按下式计算：
Nvb、Ntb——一个高强度螺栓的受剪、受拉承载力设计值。
7.2.3 高强度螺栓承压型连接应按下列规定计算：
1 承压型连接的高强度螺栓的预拉力P应与摩擦型连接高强度螺栓相同。连接处构件接触面应清除油污及浮锈。
高强度螺栓承压型连接不应用于直接承受动力荷载的结构。
2 在抗剪连接中，每个承压型连接高强度螺栓的承载力设计值的计算方法与普通螺栓相同，但当剪切面在螺纹处时，其受剪承载力设计值应按螺纹处的有效面积进行计算。
3 在杆轴方向受拉的连接中，每个承压型连接高强度螺栓的承载力设计值的计算方法与普通螺栓相同。
4 同时承受剪力和杆轴方向拉力的承压型连接的高强度螺栓，应符合下列公式的要求：
Nvb、Ntb、Ncb——一个高强度螺栓的受剪、受拉和承压承载力设计值。
7.2.4 在构件的节点处或拼接接头的一端，当螺栓或铆钉沿轴向受力方向的连接长度l1，大于15d0时，应将螺栓或铆钉的承载力设计值乘以折减系数
。当l1大于60d0时，折减系数为0.7，d0为孔径。7.2.5 在下列情况的连接中，螺栓或铆钉的数目应予增加：
1 一个构件借助填板或其他中间板件与另一构件连接的螺栓（摩擦型连接的高强度螺栓除外）或铆钉数目，应按计算增加10％。
2 当采用搭接或拼接板的单面连接传递轴心力，因偏心引起连接部位发生弯曲时，螺栓（摩擦型连接的高强度螺栓除外）或铆钉数目，应按计算增加10％。
3 在构件的端部连接中，当利用短角钢连接型钢（角钢或槽钢）的外伸肢以缩短连接长度时，在短角钢两肢中的一肢上，所用的螺栓或铆钉数目应按计算增加50％。
4 当铆钉连接的铆合总厚度超过铆钉孔径的5倍时，总厚度每超过2mm，铆钉数目应按计算增加1％（至少应增加一个铆钉），但铆合总厚度不得超过铆钉孔径的7倍。
7.2.6 连接薄钢板采用的自攻螺钉、钢拉铆钉（环槽铆钉）、射钉等应符合有关标准的规定。
条文说明
7.2.1公式(7.2.1-8)和公式(7.2.1-10)的相关公式是保证普通螺栓或铆钉的杆轴不致在剪力和拉力联合作用下破坏；公式(7.2.1-9)和公式(7.2.1-11)是保证连接板件不致因承压强度不足而破坏。
7.2.2 本条为高强度螺栓摩擦型连接的要求。
1 高强度螺栓摩擦型连接是靠被连接板叠间的摩擦阻力传递内力，以摩擦阻力刚被克服作为连接承载能力的极限状态。摩擦阻力值取决于板叠间的法向压力即螺栓预拉力P、接触表面的抗滑移系数μ以及传力摩擦面数目nf，故一个摩擦型高强度螺栓的最大受剪承载力为nfμP除以抗力分项系数1.111，即得：
7.2.2 本条为高强度螺栓摩擦型连接的要求。
1 高强度螺栓摩擦型连接是靠被连接板叠间的摩擦阻力传递内力，以摩擦阻力刚被克服作为连接承载能力的极限状态。摩擦阻力值取决于板叠间的法向压力即螺栓预拉力P、接触表面的抗滑移系数μ以及传力摩擦面数目nf，故一个摩擦型高强度螺栓的最大受剪承载力为nfμP除以抗力分项系数1.111，即得：
2 关于表7.2.2-1的抗滑移系数，这次修订时增加了Q420钢的μ值，一般来说，钢材强度愈高μ值越大。另外，通过近十余年的实践经验证明，原规范规定的当接触面处理为喷砂(丸)或喷砂(丸)后生赤锈时对Q345钢、Q390钢所取的μ＝0.55过高，在实际工程中常达不到，现在改为μ＝0.5(含Q420钢)。
考虑到酸洗除锈在建筑结构上很难做到，即使小型构件能用酸洗，但往往有残存的酸液会继续腐蚀摩擦面，故未列入。
在实际工程中，还可能采用砂轮打磨(打磨方向应与受力方向垂直)等接触面处理方法，其抗滑移系数应根据试验确定。
另外，按规范公式(7.2.2-1)计算时，没有限定板束的总厚度和连接板叠的块数，当总厚度超出螺栓直径的10倍时，宜在工程中进行试验以确定施工时的技术参数(如转角法的转角)以及抗剪承载力。
3 关于高强度螺栓预拉力P的取值：高强度螺栓的预拉力P值原规范是基于螺栓的屈服强度确定的。因8.8级螺栓的屈服强度fy＝660N/mm2，所算得的P值低于国外规范的相应值，以致8.8级螺栓摩擦型连接的承载力有时(μ≤0.4时)甚至低于相同直径普通螺栓的抗剪承载力。考虑到高强度螺栓没有明显的屈服点，这次修订时参照国外经验改为预拉力P值以螺栓的抗拉强度为准，再考虑必要的系数，用螺栓的有效截面经计算确定。
拧紧螺栓时，除使螺栓产生拉应力外，还产生剪应力。在正常施工条件下，即螺母的螺纹和下支承面涂黄油润滑剂的条件下，或在供货状态原润滑剂未干的情况下拧紧螺栓时，试验表明可考虑对应力的影响系数为1.2。
考虑螺栓材质的不均匀性，引进一折减系数0.9。
施工时为了补偿螺栓预拉力的松弛，一般超张拉5％～10％，为此采用一个超张拉系数0.9。
由于以螺栓的抗拉强度为准，为安全起见再引入一个附加安全系数0.9。
这样高强度螺栓预拉力值应由下式计算：
考虑到酸洗除锈在建筑结构上很难做到，即使小型构件能用酸洗，但往往有残存的酸液会继续腐蚀摩擦面，故未列入。
在实际工程中，还可能采用砂轮打磨(打磨方向应与受力方向垂直)等接触面处理方法，其抗滑移系数应根据试验确定。
另外，按规范公式(7.2.2-1)计算时，没有限定板束的总厚度和连接板叠的块数，当总厚度超出螺栓直径的10倍时，宜在工程中进行试验以确定施工时的技术参数(如转角法的转角)以及抗剪承载力。
3 关于高强度螺栓预拉力P的取值：高强度螺栓的预拉力P值原规范是基于螺栓的屈服强度确定的。因8.8级螺栓的屈服强度fy＝660N/mm2，所算得的P值低于国外规范的相应值，以致8.8级螺栓摩擦型连接的承载力有时(μ≤0.4时)甚至低于相同直径普通螺栓的抗剪承载力。考虑到高强度螺栓没有明显的屈服点，这次修订时参照国外经验改为预拉力P值以螺栓的抗拉强度为准，再考虑必要的系数，用螺栓的有效截面经计算确定。
拧紧螺栓时，除使螺栓产生拉应力外，还产生剪应力。在正常施工条件下，即螺母的螺纹和下支承面涂黄油润滑剂的条件下，或在供货状态原润滑剂未干的情况下拧紧螺栓时，试验表明可考虑对应力的影响系数为1.2。
考虑螺栓材质的不均匀性，引进一折减系数0.9。
施工时为了补偿螺栓预拉力的松弛，一般超张拉5％～10％，为此采用一个超张拉系数0.9。
由于以螺栓的抗拉强度为准，为安全起见再引入一个附加安全系数0.9。
这样高强度螺栓预拉力值应由下式计算：
式中 fu——螺栓经热处理后的最低抗拉强度；对8.8级，取fu＝830N/mm2，对10.9级取fu＝1040N/mm2；
Ae——螺纹处的有效面积。
规范表7.2.2-2中的P值就是按公式(69)计算的(取5kN的整倍数值)，计算结果与现行国家标准《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB 50018相协调，但仍小于国外规范的规定值，AISC 1999和Eurocode 3 1993均取预拉力P＝0.7Acfbu，日本的取值亦与此相仿(《钢构造限界状态设计指针》1998)。
扭剪型螺栓虽然不存在超张拉问题，但国标中对10.9级螺栓连接副紧固轴力的最小值与本规范表7.2.2-2的P值基本相等，而此紧固轴力的最小值(即P值)却为其公称值的0.9倍。
4 关于摩擦型连接的高强度螺栓，其杆轴方向受拉的承载力设计值Nbt＝0.8P问题：试验证明，当外拉力Nt过大时，螺栓将发生松弛现象，这样就丧失了摩擦型连接高强度螺栓的优越性。为避免螺栓松弛并保留一定的余量，因此规范规定为：每个高强度螺栓在其杆轴方向的外拉力的设计值Nt不得大于0.8P。
5 同时承受剪力Nv和栓杆轴向外拉力Nt的高强度螺栓摩擦型连接，其承载力可以采用直线相关公式表达如下[即本规范公式(7.2.2-2)]：
Ae——螺纹处的有效面积。
规范表7.2.2-2中的P值就是按公式(69)计算的(取5kN的整倍数值)，计算结果与现行国家标准《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB 50018相协调，但仍小于国外规范的规定值，AISC 1999和Eurocode 3 1993均取预拉力P＝0.7Acfbu，日本的取值亦与此相仿(《钢构造限界状态设计指针》1998)。
扭剪型螺栓虽然不存在超张拉问题，但国标中对10.9级螺栓连接副紧固轴力的最小值与本规范表7.2.2-2的P值基本相等，而此紧固轴力的最小值(即P值)却为其公称值的0.9倍。
4 关于摩擦型连接的高强度螺栓，其杆轴方向受拉的承载力设计值Nbt＝0.8P问题：试验证明，当外拉力Nt过大时，螺栓将发生松弛现象，这样就丧失了摩擦型连接高强度螺栓的优越性。为避免螺栓松弛并保留一定的余量，因此规范规定为：每个高强度螺栓在其杆轴方向的外拉力的设计值Nt不得大于0.8P。
5 同时承受剪力Nv和栓杆轴向外拉力Nt的高强度螺栓摩擦型连接，其承载力可以采用直线相关公式表达如下[即本规范公式(7.2.2-2)]：
式中 Nbv——一个高强度螺栓抗剪承载力设计值，Nbv＝0.9nfμP[即本规范公式(7.2.2-1)]；
Nbt——一个高强度螺栓抗拉承载力设计值，Nbt＝0.8P(见本条说明第4款)。
将Nbv和Nbt代入本规范公式(7.2.2-2)，即可得到与GBJ 17-88相同的结果，Nbv，t＝0.9nfμ(P—1.25Nt)(GBJ 17-88规范第7.2.2条，1～3款)。
7.2.3 本条为高强度螺栓承压型连接的计算要求。
1 目前制造厂生产供应的高强度螺栓无用于摩擦型连接和承压型连接之分。当摩擦面处理方法相同且用于使螺栓受剪的连接时，从单个螺栓受剪的工作曲线(图21)可以看出：当以曲线上的“1”作为连接受剪承载力的极限时，即仅靠板叠间的摩擦阻力传递剪力，这就是摩擦型的计算准则。但实际上此连接尚有较大的承载潜力。承压型高强度螺栓是以曲线的最高点“3”作为连接承载力极限，因此更加充分利用了螺栓的承载能力，按理可以节约50％以上的螺栓。这次修订时降低了承压型连接对摩擦面的要求即除应清除油污和浮锈外，不再要求做其他处理。其工作性质与原先要求接触面处埋与摩擦型连接相同时有所区别。
Nbt——一个高强度螺栓抗拉承载力设计值，Nbt＝0.8P(见本条说明第4款)。
将Nbv和Nbt代入本规范公式(7.2.2-2)，即可得到与GBJ 17-88相同的结果，Nbv，t＝0.9nfμ(P—1.25Nt)(GBJ 17-88规范第7.2.2条，1～3款)。
7.2.3 本条为高强度螺栓承压型连接的计算要求。
1 目前制造厂生产供应的高强度螺栓无用于摩擦型连接和承压型连接之分。当摩擦面处理方法相同且用于使螺栓受剪的连接时，从单个螺栓受剪的工作曲线(图21)可以看出：当以曲线上的“1”作为连接受剪承载力的极限时，即仅靠板叠间的摩擦阻力传递剪力，这就是摩擦型的计算准则。但实际上此连接尚有较大的承载潜力。承压型高强度螺栓是以曲线的最高点“3”作为连接承载力极限，因此更加充分利用了螺栓的承载能力，按理可以节约50％以上的螺栓。这次修订时降低了承压型连接对摩擦面的要求即除应清除油污和浮锈外，不再要求做其他处理。其工作性质与原先要求接触面处埋与摩擦型连接相同时有所区别。
图21 单个螺栓受剪时的工作曲线
因高强度螺栓承压型连接的剪切变形比摩擦型的大，所以只适于承受静力荷载或间接承受动力荷载的结构中。另外，高强度螺栓承压型连接在荷载设计值作用下将产生滑移，也不宜用于承受反向内力的连接。
2 由于高强度螺栓承压型连接是以承载力极限值作为设计准则，其最后破坏形式与普通螺栓相同，即栓杆被剪断或连接板被挤压破坏，因此其计算方法也与普通螺栓相同。但要注意：当剪切面在螺纹处时，其受剪承载力设计值应按螺栓螺纹处的有效面积计算(普通螺栓的抗剪强度设计值是根据连接的试验数据统计而定的，试验时不分剪切面是否在螺纹处，故普通螺栓没有这个问题)。
3 当承压型连接高强度螺栓沿杆轴方向受拉时，本规范表3.4.1-4给出了螺栓的抗拉强度设计值fbt≈0.48fbu，抗拉承载力的计算公式与普通螺栓相同，本款亦适用于未施加预拉力的高强度螺栓沿杆轴方向受拉连接的计算。
4 同时承受剪力和杆轴方向拉力的高强度螺栓承压型连接：当满足规范公式(7.2.3-1)、(7.2.3-2)的要求时，可保证栓杆不致在剪力和拉力联合作用下破坏。
规范公式(7.2.3-2)是保证连接板件不致因承压强度不足而破坏。由于只承受剪力的连接中，高强度螺栓对板叠有强大的压紧作用，使承压的板件孔前区形成三向压应力场，因而其承压强度设计值比普通螺栓的要高得多。但对受有杆轴方向拉力的高强度螺栓，板叠之间的压紧作用随外拉力的增加而减小，因而承压强度设计值也随之降低。承压型高强度螺栓的承压强度设计值是随外拉力的变化而变化的。为了计算方便，规范规定只要有外拉力作用，就将承压强度设计值除以1.2予以降低。所以规范公式(7.2.3-2)中右侧的系数1.2实质上是承压强度设计值的降低系数。计算Nbc时，仍应采用本规范表3.4.1-4中的承压强度设计值。
5 由于已降低了承压型连接对摩擦面处理的要求，故原规范第7.2.3条第五款的要求即可取消。何况，此时在螺栓连接滑移时一般已不会发生响声。
7.2.4 当构件的节点处或拼接接头的一端，螺栓(包括普通螺栓和高强度螺栓)或铆钉的连接长度l1过大时，螺栓或铆钉的受力很不均匀，端部的螺栓或铆钉受力最大，往往首先破坏，并将依次向内逐个破坏。因此规定当l1＞15d0，应将承载力设计值乘以折减系数。
7.2.6 本条提出了为连接薄钢板用的新式连接件(紧固件)，如自攻螺钉、拉铆钉和近年来由国外引进并已广泛应用于我国建筑业构件连接中为剪力连接件等用的射钉等。鉴于这些紧固件的设计计算及构造要求，在现行《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB 50018中均有具体规定，故本条不再赘述。
2 由于高强度螺栓承压型连接是以承载力极限值作为设计准则，其最后破坏形式与普通螺栓相同，即栓杆被剪断或连接板被挤压破坏，因此其计算方法也与普通螺栓相同。但要注意：当剪切面在螺纹处时，其受剪承载力设计值应按螺栓螺纹处的有效面积计算(普通螺栓的抗剪强度设计值是根据连接的试验数据统计而定的，试验时不分剪切面是否在螺纹处，故普通螺栓没有这个问题)。
3 当承压型连接高强度螺栓沿杆轴方向受拉时，本规范表3.4.1-4给出了螺栓的抗拉强度设计值fbt≈0.48fbu，抗拉承载力的计算公式与普通螺栓相同，本款亦适用于未施加预拉力的高强度螺栓沿杆轴方向受拉连接的计算。
4 同时承受剪力和杆轴方向拉力的高强度螺栓承压型连接：当满足规范公式(7.2.3-1)、(7.2.3-2)的要求时，可保证栓杆不致在剪力和拉力联合作用下破坏。
规范公式(7.2.3-2)是保证连接板件不致因承压强度不足而破坏。由于只承受剪力的连接中，高强度螺栓对板叠有强大的压紧作用，使承压的板件孔前区形成三向压应力场，因而其承压强度设计值比普通螺栓的要高得多。但对受有杆轴方向拉力的高强度螺栓，板叠之间的压紧作用随外拉力的增加而减小，因而承压强度设计值也随之降低。承压型高强度螺栓的承压强度设计值是随外拉力的变化而变化的。为了计算方便，规范规定只要有外拉力作用，就将承压强度设计值除以1.2予以降低。所以规范公式(7.2.3-2)中右侧的系数1.2实质上是承压强度设计值的降低系数。计算Nbc时，仍应采用本规范表3.4.1-4中的承压强度设计值。
5 由于已降低了承压型连接对摩擦面处理的要求，故原规范第7.2.3条第五款的要求即可取消。何况，此时在螺栓连接滑移时一般已不会发生响声。
7.2.4 当构件的节点处或拼接接头的一端，螺栓(包括普通螺栓和高强度螺栓)或铆钉的连接长度l1过大时，螺栓或铆钉的受力很不均匀，端部的螺栓或铆钉受力最大，往往首先破坏，并将依次向内逐个破坏。因此规定当l1＞15d0，应将承载力设计值乘以折减系数。
7.2.6 本条提出了为连接薄钢板用的新式连接件(紧固件)，如自攻螺钉、拉铆钉和近年来由国外引进并已广泛应用于我国建筑业构件连接中为剪力连接件等用的射钉等。鉴于这些紧固件的设计计算及构造要求，在现行《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB 50018中均有具体规定，故本条不再赘述。
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