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鋼結構螺栓強度驗算例題(4.6級螺栓受拉強度計算公式,5.6級螺栓受拉強度計算公式)

鋼結構螺栓強度驗算例題(4.6級螺栓受拉強度計算公式,5.6級螺栓受拉強度計算公式) 結構工業鋼結構設計

鋼結構螺栓強度驗算是確保結構安全的關鍵步驟。在此例題中,我們將探討4.6級和5.6級螺栓的受拉強度計算方法。4.6級螺栓通常用于輕型鋼結構,而5.6級螺栓適用于重型或高強度鋼結構。,,對于4.6級螺栓,其受拉強度計算公式為:,\[ f = \frac{f_s}{100} \],\(f\)代表螺栓的抗拉強度(單位為牛頓),\(f_s\)是標準值。,,對于5.6級螺栓,其受拉強度計算公式為:,\[ f = k \cdot f_s \],\(k\)是一個系數,根據螺栓的材質和直徑確定,\(f_s\)是標準值。,,這些公式可以幫助工程師在設計階段估算螺栓的承載能力,從而確保結構的穩定性和安全性

一、普通螺栓受拉強度驗算例題

(一)例題內容

假設有一牛腿用粗制4.6級螺栓連接于鋼柱上,牛腿下有一支托板承受剪力,螺栓采用M20,鋼材為Q235BF,螺栓間距采用70mm,豎向荷載V距離柱翼緣表面200mm,設計值為100KN,軸向力N設計值為120KN,進行螺栓強度驗算;如改用5.6級精制螺栓,不考慮支托承剪,再驗算螺栓強度。

(二)驗算步驟

  1. 確定螺栓性能等級相關參數
    • 對于4.6級螺栓,根據鋼結構螺栓強度等級的含義,其公稱抗拉強度為400MPa400MPa,屈強比值為0.60.6,則公稱屈服強度為400×0.6=240MPa400\times0.6 = 240MPa
    • 對于5.6級螺栓,公稱抗拉強度為500MPa500MPa,屈強比值為0.60.6,公稱屈服強度為500×0.6=300MPa500\times0.6=300MPa
  2. 計算單個螺栓所受拉力
    • 首先計算螺栓群所受的總拉力。在這種情況下,螺栓群受到豎向荷載VV和軸向力NN的共同作用。
    • 單個螺栓所受拉力NtN_{t}與螺栓群的布置以及所受外力有關。假設螺栓群均勻受力,則Nt=NnN_{t}=\frac{N}{n}nn為螺栓個數,這里假設為11個螺栓進行簡單示意計算),對于4.6級螺栓,Nt1=1200001=120000NN_{t1}=\frac{120000}{1}=120000N
  3. 強度驗算
    • 根據螺栓受拉強度計算公式σ=NtAeftb\sigma=\frac{N_{t}}{A_{e}}\leq f_{t}^{b}AeA_{e}為螺栓的有效面積,ftbf_{t}^{b}為螺栓的抗拉強度設計值)。
    • 對于M20的螺栓,查相關標準可得其有效面積AeA_{e}的值。
    • 對于4.6級螺栓,計算σ1=120000Ae\sigma_{1}=\frac{120000}{A_{e}},然后與ftbf_{t}^{b}(4.6級螺栓的抗拉強度設計值)進行比較。如果σ1ftb\sigma_{1}\leq f_{t}^{b},則4.6級螺栓受拉強度滿足要求。
    • 對于5.6級螺栓,同樣計算Nt2=1200001=120000NN_{t2}=\frac{120000}{1}=120000Nσ2=120000Ae\sigma_{2}=\frac{120000}{A_{e}},再與5.6級螺栓的抗拉強度設計值ftbf_{t}^{b}

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