钢结构螺栓强度验算例题（螺栓强度计算中的应力分析）

在钢结构螺栓强度验算中，应力分析是核心部分。需要明确螺栓的载荷情况，包括施加的力、方向和作用点。根据螺栓的设计参数，如直径、材料类型等，计算螺栓的抗拉强度。应用应力计算公式，考虑螺栓与被连接构件之间的摩擦系数和接触面积，计算出实际的应力值。通过比较理论应力与允许应力标准，判断螺栓是否满足设计要求。这一过程不仅涉及数学计算，还需要对材料的力学性能有一定的了解。

一、钢结构螺栓双剪承载力计算例题

题目：使用M12级高强度螺栓连接两个板材，每个板材的厚度为18mm，双剪承载力为80kN，求螺栓的最大承载力。
- 解答：螺栓的最大承载力为80kN。

二、一般钢结构螺栓强度计算相关知识用于例题计算

钢结构螺栓强度等级含义
- 钢结构连接用钢结构螺栓强度等级分为3.6级、4.6级、4.8级、5.6级、6.8级、8.8级、9.8级、10.9级和12.9级以上。其强度等级由两部分数字组成，分别代表钢结构螺栓材料的名义抗拉强度值和屈服强度比。例如，性能等级为4.8级的结构钢螺栓，其含义为：钢结构螺栓材质的公称屈服强度达400×0.8 = 320MPa级性能；钢结构螺栓材质的屈强比值为0.8；钢结构螺栓材质公称抗拉强度达400MPa。12.9级其材料经过热处理后，能达到：钢结构螺栓材质的公称屈服强度达1200×0.9 = 1080MPa级；钢结构螺栓材质的屈强比值为0.9；钢结构螺栓材质公称抗拉强度达1800MPa级。对于同一性能等级的钢结构螺栓，无论其材质和产地不同，其性能都是相同的。在设计中仅选择性能等级。所谓强度等级6.8和8.8是指钢结构螺栓的剪应力等级6.6GPa和8.8GPa；6.6名义抗拉强度600N/mm2名义屈服强度360N/mm2。一般钢结构螺栓用“x.y”表示强度，x100 = 钢结构螺栓的抗拉强度，x100*(y/10)=钢结构螺栓的屈服强度(按标记规定：屈服强度/抗拉强度 = y/10)。8.8级钢结构螺栓抗拉强度为800MPa，屈服强度为800*8/10 = 640MPa。
螺栓强度计算中的应力分析
- 在钢结构螺栓工作过程中会受到拉伸应力、剪切应力和弯曲应力的作用。以高强度螺栓为例，根据其连接类型不同（摩擦型或承压型），其承载能力计算有所区别。
  - 摩擦型高强螺栓：以板层间出现滑动作为承载能力极限状态。
  - 承压型高强螺栓：以板层间出现滑动作为正常使用极限状态，而以连接破坏作为承载能力极限状态。承压型的承载能力取决于螺栓抗剪能力和栓杆承压能力能力的最小值。
预紧力对螺栓强度验算的影响
- 螺栓和螺钉在连接过程中需要施加一定的预紧力，以保证连接的可靠性和紧密度。预紧力的计算需要考虑载荷、螺纹摩擦系数和材料的屈服强度等因素。在非标机械设计中，已知螺纹摩擦系数μ、材料屈服强度σ_y和载荷F，预紧力F_pre = Fμd（d为螺纹直径）。
疲劳寿命在螺栓强度验算中的考虑
- 螺栓在长期运行过程中会受到循环载荷的作用，容易发生疲劳破坏。因此，需要进行疲劳寿命计算，以确保连接的使用寿命。已知循环次数N_c、安全系数S、材料屈服强度σ_y和应力σ_t，疲劳寿命N_f = N_cS(σ_t/σ_y) 。