（1）抗剪性能和承载力。高强度螺栓拧紧后，螺栓杆内产生预拉力P，P在螺栓杆截面A内大致均匀分布。与此相应，螺栓把被连接的板件夹紧，使其间产生预压力C，C＝P。C扩散分布于螺栓头与螺母附近的局部面积Ac内见图3.56，可大致认为在Ac内均匀分布。Ac的大小与螺栓直径和钢板厚度有关，大致为Ac＝（10～20）A。
摩擦型高强度螺栓的抗剪承载力取决于板件接触面间的摩擦力，而此摩擦力的大小与螺栓所受的预拉力、摩擦面的抗滑移系数及连接的传力摩擦面数有关。因此，单个摩擦型连接高强度螺栓的抗剪承载力设计值为
式中 0.9——抗力分项系数γR的倒数；
nf——传力摩擦面数，单剪时取nf＝1；双剪时取nf＝2；
μ——摩擦面抗滑移系数，按表3.9采用；
P——每个高强度螺栓的预拉力，按表3.8采用。
图3.55 高强度螺栓受拉
（2）抗拉性能和承载力。高强度螺栓在承受外拉力之前，螺栓杆内存在很大的预拉力P，板件之间与之相平衡的是压紧力C，C与P大小相等方向相反见图3.55（a）、（b）。当对螺栓连接施加外拉力Nt后，螺栓杆被拉长，此时螺栓杆中拉力增量为ΔP，即螺栓杆的拉力为P＋ΔP；同时压紧的板件被拉松，使压紧力C减少了ΔC，即板件间压紧力为C－ΔC见图3.55（c）。由实验得知，当外拉力大于P时，卸荷后螺栓杆中的预拉力会变小，即发生松弛现象；如果外拉力小于0.8P则无松弛现象发生，即板件始终处于紧密接触状态。故现行《钢结构设计规范》规定，单个高强度螺栓的抗拉承载力设计值为
对于高强度螺栓受拉时产生的撬力，研究表明，当螺栓承受的外拉力Nt≤0.5P时，连接不出现撬力；之后随着外拉力Nt的增大，撬力的增加先慢后快，到临近破坏时因螺栓开始屈服而又有所下降。因此在设计中如果不计算撬力则应使Nt≤0.5P，或者采取增大被连接件刚度的措施。实际工程中常采用如图3.48b所示的加劲肋来增大端板的刚度。
（3）同时抗剪和抗拉的计算。当摩擦型连接高强度螺栓承受的外拉力Nt≤0.8P时，螺栓杆中的预拉力基本保持不变，但板件间的压力则减小到P－Nt，此时接触面间的抗滑移系数μ值随Nt的增大而减小。《钢结构设计规范》将Nt值乘以1.125的系数来考虑μ值降低的不利影响，故单个摩擦型连接高强度螺栓在有拉力作用时的抗剪承载力设计值为
或
式中 1.111——抗力分项系数γR；
Nv、Nt——某个高强度螺栓实际承受的剪力、拉力；
——单个高强度螺栓的抗剪承载力设计值，Nbv＝0.9nfμP；
——单个摩擦型高强度螺栓的抗拉承载力设计值，Nbt＝0.8P。
3.7.2.2 高强度螺栓摩擦型连接的计算方法
高强度螺栓摩擦型连接的计算包括抗剪计算、抗拉计算和拉剪共同作用下的计算三部分。
（1）抗剪计算。
1）螺栓数目的确定。高强度螺栓摩擦型连接在轴心剪力作用下，连接一侧所需的螺栓数目为
式中 
——单个摩擦型高强度螺栓抗剪承载力的设计值，Nbv＝0.9nfμP。
图3.56 高强度螺栓的孔前传力
2）净截面强度的计算。计算高强度螺栓摩擦型连接的净截面强度时，应考虑其孔前传力部分。通常只计算内力最大的毛截面强度和第一列螺栓处（截面Ⅰ—Ⅰ）的净截面的强度见图3.56。
毛截面强度为
式中 A——构件毛截面面积。
净截面强度为
式中 An——第一列螺栓处（截面Ⅰ—Ⅰ）的净截面面积；
n——连接一侧的高强度螺栓数；
n1——计算截面上的高强度螺栓数；
1/2——孔前传力系数。
3）高强度螺栓承受扭矩作用或扭矩、剪力共同作用时，其计算方法同普通螺栓，但应采用高强度螺栓承载力设计值进行计算。
【例3.14】 如图3.57所示，300×16轴心受拉钢板采用双面盖板和摩擦型高强度螺栓的拼接，钢材为Q345，螺栓为10.9级M20，孔径22mm，连接处钢板接触面喷砂后涂无机富锌漆。求此拼接的最大承载力。
图3.57 例3.14图
解:①求螺栓群的抗剪承载力。查表3.8、表3.9知:M20高强度螺栓的预拉力P＝155k N，钢板喷砂后涂无机富锌漆做法的抗滑移系数μ＝0.40。单个螺栓抗剪承载力设计值为
＝0.9nfμP＝0.9×2×0.40×155
＝111.6（k N）(www.xing528.com)
12个螺栓的总承载力为
N＝12
＝12×111.6＝1339.2k N
②求钢板截面承载力设计值。母材钢板截面小于盖板截面，只计算母材钢板截面承载力即可。查附表3.1知f＝315N/mm2。
毛截面承载力为
N＝btf＝300×16×315×10－3＝1512（k N）
第一列螺栓处净截面承载力为
An＝（b－n1d0）t＝（300－4×22）×16＝3392（mm2）
N＝Anf＋0.5n1
＝3392×315×10－3＋0.5×4×111.6＝1291.7（k N）
故，此连接的最大承载力为1291.7k N。
③高强度螺栓摩擦型连接的抗拉计算。轴心拉力作用下，所需的螺栓数目为
式中 
——单个摩擦型高强度螺栓的抗拉承载力设计值，Nbt＝0.8P。
高强度螺栓承受的外拉力Nt≤0.8P时，板件间始终紧密贴合。故高强度螺栓在弯矩M和轴心拉力N作用下，可按普通螺栓小偏心受拉计算
④高强度螺栓摩擦型连接同时抗剪和抗拉的计算。图3.58所示为高强度螺栓摩擦型连接承受拉力、弯矩和剪力共同作用，随着外拉力的增大，板件间的压紧力和接触面处的抗滑移系数会下降。前面已给出在拉力和剪力联合作用时单个螺栓的拉剪承载力设计值为式（3.56）
＝0.9nfμ（P－1.25Nt）
由图3.60（c）可知，每行螺栓所受的外拉力Nti各不相同，故应按下式计算连接的抗剪强度
或
式中 n0——受压区（包括中和轴处）高强度螺栓数目；
Nt1、Nt2——受拉区高强度螺栓所承受的外拉力；
n——连接的螺栓总数；
∑Nti——螺栓承受的外拉力总和。
图3.58 承受拉力、弯矩和剪力的摩擦型高强螺栓的应力
在式（3.61）、式（3.62）中，只考虑了螺栓外拉力对连接抗剪承载力的不利影响，未考虑受压区板件间压力增大的有利作用，故按该式的计算结果是偏安全的。
此外，螺栓的最大外拉力尚应满足
Nti≤
【例3.15】 某高强度螺栓摩擦型连接承受拉力、弯矩和剪力联合作用，构件钢材为Q235B，螺栓为10.9级，直径20mm，接触面采用喷砂处理。荷载及螺栓布置如图3.59所示。验算该连接的承载力。
图3.59 例3.15图
解:查表3.7、表3.8知:M20高强度螺栓的预拉力P＝155k N，喷砂处理做法的抗滑移系数μ＝0.45。
单个螺栓抗拉承载力设计值为
＝0.8P＝0.8×155＝124（k N）
单个螺栓抗承受的最大拉力为
Nt1＜
（抗拉安全）
连接能承受的最大剪力按式（3.62）计算得
V≤0.9nfμ（nP－1.25∑Nti）
由Nt1＝24＋44.2＝68.2（k N）按比例可求出
∑Nti＝2×（68.2＋55.5＋42.9＋30.3＋17.7＋5.1）＝439.5（k N）
0.9 nfμ（nP－1.25∑Nti）＝0.9×1×0.45×（16×155－1.25×439.4）
＝781.9（k N）＞V＝750k N（抗剪安全）
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