在鋼結(jié)構(gòu)螺栓強度驗算中，應(yīng)力分析是核心部分。需要明確螺栓的載荷情況，包括施加的力、方向和作用點。根據(jù)螺栓的設(shè)計參數(shù)，如直徑、材料類型等，計算螺栓的抗拉強度。應(yīng)用應(yīng)力計算公式，考慮螺栓與被連接構(gòu)件之間的摩擦系數(shù)和接觸面積，計算出實際的應(yīng)力值。通過比較理論應(yīng)力與允許應(yīng)力標準，判斷螺栓是否滿足設(shè)計要求。這一過程不僅涉及數(shù)學計算，還需要對材料的力學性能有一定的了解。

一、鋼結(jié)構(gòu)螺栓雙剪承載力計算例題

1. 題目：使用M12級高強度螺栓連接兩個板材，每個板材的厚度為18mm，雙剪承載力為80kN，求螺栓的最大承載力。
   • 解答：螺栓的最大承載力為80kN。

二、一般鋼結(jié)構(gòu)螺栓強度計算相關(guān)知識用于例題計算

1. 鋼結(jié)構(gòu)螺栓強度等級含義
   • 鋼結(jié)構(gòu)連接用鋼結(jié)構(gòu)螺栓強度等級分為3.6級、4.6級、4.8級、5.6級、6.8級、8.8級、9.8級、10.9級和12.9級以上。其強度等級由兩部分數(shù)字組成，分別代表鋼結(jié)構(gòu)螺栓材料的名義抗拉強度值和屈服強度比。例如，性能等級為4.8級的結(jié)構(gòu)鋼螺栓，其含義為：鋼結(jié)構(gòu)螺栓材質(zhì)的公稱屈服強度達400×0.8 = 320MPa級性能；鋼結(jié)構(gòu)螺栓材質(zhì)的屈強比值為0.8；鋼結(jié)構(gòu)螺栓材質(zhì)公稱抗拉強度達400MPa。12.9級其材料經(jīng)過熱處理后，能達到：鋼結(jié)構(gòu)螺栓材質(zhì)的公稱屈服強度達1200×0.9 = 1080MPa級；鋼結(jié)構(gòu)螺栓材質(zhì)的屈強比值為0.9；鋼結(jié)構(gòu)螺栓材質(zhì)公稱抗拉強度達1800MPa級。對于同一性能等級的鋼結(jié)構(gòu)螺栓，無論其材質(zhì)和產(chǎn)地不同，其性能都是相同的。在設(shè)計中僅選擇性能等級。所謂強度等級6.8和8.8是指鋼結(jié)構(gòu)螺栓的剪應(yīng)力等級6.6GPa和8.8GPa；6.6名義抗拉強度600N/mm2名義屈服強度360N/mm2。一般鋼結(jié)構(gòu)螺栓用“x.y”表示強度，x100 = 鋼結(jié)構(gòu)螺栓的抗拉強度，x100*(y/10)=鋼結(jié)構(gòu)螺栓的屈服強度(按標記規(guī)定：屈服強度/抗拉強度 = y/10)。8.8級鋼結(jié)構(gòu)螺栓抗拉強度為800MPa，屈服強度為800*8/10 = 640MPa。
2. 螺栓強度計算中的應(yīng)力分析
   • 在鋼結(jié)構(gòu)螺栓工作過程中會受到拉伸應(yīng)力、剪切應(yīng)力和彎曲應(yīng)力的作用。以高強度螺栓為例，根據(jù)其連接類型不同（摩擦型或承壓型），其承載能力計算有所區(qū)別。
     • 摩擦型高強螺栓：以板層間出現(xiàn)滑動作為承載能力極限狀態(tài)。
     • 承壓型高強螺栓：以板層間出現(xiàn)滑動作為正常使用極限狀態(tài)，而以連接破壞作為承載能力極限狀態(tài)。承壓型的承載能力取決于螺栓抗剪能力和栓桿承壓能力能力的最小值。
3. 預(yù)緊力對螺栓強度驗算的影響
   • 螺栓和螺釘在連接過程中需要施加一定的預(yù)緊力，以保證連接的可靠性和緊密度。預(yù)緊力的計算需要考慮載荷、螺紋摩擦系數(shù)和材料的屈服強度等因素。在非標機械設(shè)計中，已知螺紋摩擦系數(shù)μ、材料屈服強度σ_y和載荷F，預(yù)緊力F_pre = Fμd（d為螺紋直徑）。
4. 疲勞壽命在螺栓強度驗算中的考慮
   • 螺栓在長期運行過程中會受到循環(huán)載荷的作用，容易發(fā)生疲勞破壞。因此，需要進行疲勞壽命計算，以確保連接的使用壽命。已知循環(huán)次數(shù)N_c、安全系數(shù)S、材料屈服強度σ_y和應(yīng)力σ_t，疲勞壽命N_f = N_cS(σ_t/σ_y) 。

螺栓預(yù)緊力計算實例

鋼結(jié)構(gòu)螺栓疲勞壽命計算

摩擦型與承壓型螺栓比較

螺栓強度等級選擇依據(jù)