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資料來源： 海拓蜘蛛緊固件金屬加工

高強度螺栓是鋼結(jié)構(gòu)施工中*常見的施工內(nèi)容，所有鋼結(jié)構(gòu)工程師都會感到熟悉。然而，事實可能并非如此。今天，我們將從*基本的概念開始，帶您重新理解高強度螺栓，這可能會逆轉(zhuǎn)您*基本的理解。

1.什么是高強度螺栓？

高強度螺栓（High-Strength Friction Grip Bolt），英文直譯為：高強度摩擦預(yù)緊螺栓，英文簡稱：HSFG。可以看出，我們在中文施工中所說的高強度螺栓是高強度摩擦預(yù)緊螺栓的縮寫。在日常溝通中，只有摩擦（Friction）”“預(yù)緊（Grip）”兩個詞，卻造成了許多工程技術(shù)人員對高強度螺栓基本定義的理解，產(chǎn)生了誤區(qū)。

誤區(qū)一：

超過材料等級8.8等級螺栓是高強度螺栓？

高強度螺栓與普通螺栓的核心區(qū)別不在于材料的強度，而在于應(yīng)力的形式。本質(zhì)是預(yù)緊力是否施加，靜摩擦力是否用于剪切。

事實上，美國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中提到的高強度螺栓（HSFG BOLT）只有8.8級和10.9級兩種（BS EN 14399 / ASTM-A325&ASTM-490），但是普通螺栓包含4.6，5.6，8.8，10.9，12.9等（BS 3692 11表2)； 由此可見，高強度螺栓與普通螺栓的區(qū)別并非關(guān)鍵。

二、正確理解高強

按照GB50017，計算單個普通螺栓（B類）8.8等級和高強度螺栓8.8等級抗拉和抗剪強度。

通過計算，我們可以看到，在相同等級下，普通螺栓的抗拉強度和抗剪強度設(shè)計值高于高強度螺栓。

那么高強度螺栓，強在哪里呢？

為了回答這個問題，我們必須從兩個螺栓的設(shè)計狀態(tài)開始，研究其彈性變形的規(guī)律，并了解設(shè)計損壞的極限狀態(tài)。

應(yīng)力應(yīng)變曲線 在普通螺栓和高強度

設(shè)計破壞時的極限狀態(tài)

普通螺栓：螺釘本身超過設(shè)計允許的塑性變形，螺釘被切斷。

普通螺栓連接時，在開始承受剪力之前，連接板之間會發(fā)生相對滑動，然后螺栓桿與連接板接觸，產(chǎn)生彈性塑性變形，承受剪力。

高強度 螺栓： 有效摩擦表面之間的靜摩擦被克服，兩塊鋼板相對位移，設(shè)計考慮為損壞。

高強度 螺栓連接時，摩擦力首先承受剪切力。當(dāng)荷載增加到摩擦力不足以抵抗剪切力時，靜摩擦力被克服，連接板相對滑動（極限狀態(tài)）。但此時，雖然損壞，但螺栓桿與連接板接觸，仍可利用自身的彈性塑性變形來承受剪切力。

誤區(qū)二：

為高強度，高強度 螺栓的承載能力高于普通螺栓？

根據(jù)單個螺栓的計算，高強度螺栓的抗拉和剪切設(shè)計強度低于普通螺栓。其高強度本質(zhì)是：在正常工作中，節(jié)點不允許發(fā)生相對滑動，即彈性變形小，節(jié)點剛度大。

可以看出，在給定設(shè)計節(jié)點負荷下，高強度螺栓設(shè)計的節(jié)點不一定能節(jié)省螺栓數(shù)量，但變形小、剛度大、安全儲備高。適用于節(jié)點剛度大的主梁，符合強節(jié)點、弱桿的基本抗震設(shè)計原理。

高強度 螺栓的強度不在于其自身的承載設(shè)計值，而在于其設(shè)計節(jié)點剛度大、安全性高、抗破壞性強。

三、高強度螺栓與普通螺栓的比較

由于其設(shè)計的應(yīng)力原理不同，普通螺栓和高強度 螺栓在施工檢驗方法上在很大差異。

同級普通螺栓的機械性能要求略高于高強度 度螺栓，但高強度 度螺栓的驗收要求略高于普通螺栓。

標(biāo)記普通螺栓和高強度螺栓是現(xiàn)場識別同級螺栓的基本方法。由于英國和美國標(biāo)準(zhǔn)中計算高強度螺栓扭矩值的值不同，識別兩個標(biāo)準(zhǔn)的螺栓。

：（M24，L60，8.8級）

普通螺栓：（M24，L60，8.8級）

可以看出，普通螺栓的價格約為高強度螺栓的 70%。結(jié)合驗收要求，可以得出結(jié)論，其溢價部分應(yīng)保證材料的 沖擊功率（韌性）性能。

四、總結(jié)

對于一個看似簡單的問題來說，從本質(zhì)上深入、全面、正確地理解它并不是一件簡單的事情。高強度螺栓與普通螺栓的定義、含義和含義的區(qū)別是我們正確理解、使用高強度螺栓和施工管理的基本前提。

觀 點

(1)在一些鋼結(jié)構(gòu)的書中確實提出，高強度螺栓是指強度超過8.8等級螺栓。對于這種觀點，首先，英國和美國的標(biāo)準(zhǔn)不支持，強和弱沒有針對特定的強度等級來定義。其次，它不符合我們工作中提到的高強度螺栓。

(2)為便于比較，這里不考慮復(fù)雜螺栓組的應(yīng)力。

(3)在設(shè)計承壓型高強度螺栓時，還考慮了螺桿的承壓力，詳細介紹了以下高強度螺栓承壓型與摩擦型對比。

你對高強度螺栓了解多少？

生產(chǎn)中高強度螺栓稱為高強度螺栓連接副，一般不稱為高強度螺栓。

根據(jù)安裝特點，可分為大六角頭螺栓和扭剪螺栓。扭剪型只有10.9級中使用。

按高強度螺栓的性能等級分為：8.8級和10.9級。其中8.8等級僅為大六角形高強度螺栓。在標(biāo)記方法上，小數(shù)點前的數(shù)字表示熱處理后的抗拉強度；小數(shù)點后的數(shù)字表示屈服強度測量值與極限抗拉強度測量值之比。8.8螺栓桿的抗拉強度不小于800MPa，屈強比為0.8；10.9螺栓桿的抗拉強度不小于1000MPa，屈強比為0.9。

在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，高強度螺栓的直徑一般為M16/M20/M22/M24/M27/M30，不過M22/M27正常情況下選擇第二系列M16/M20 /M24/M30為主。

根據(jù)設(shè)計要求，高強度螺栓分為高強度螺栓壓縮型和高強度螺栓摩擦型。

摩擦型的承載能力取決于傳力摩擦表面的滑動系數(shù)和摩擦表面的數(shù)量。噴砂（球）后生銹的摩擦系數(shù)*高，但實際操作受施工水平影響較大。許多監(jiān)理單位提出是否降低標(biāo)準(zhǔn)，以確保工程質(zhì)量。

承壓型的承載能力取決于螺栓的抗剪能力和螺栓桿的*小承壓能力。只有一個連接面，M16摩擦型抗剪承載力為21.6~45.0kN，而M16耐壓抗剪承載力 39.2~48.6 kN，性能優(yōu)于摩擦型。

在安裝方面，壓縮工藝應(yīng)簡單，連接面只需清除油污和浮銹。沿軸桿方向的拉伸承載力在鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范中非常有趣。摩擦設(shè)計值等于0.8雙預(yù)拉力、承壓設(shè)計值等于螺桿有效面積乘以材料抗拉強度設(shè)計值，看起來差別很大，實際上兩個值基本相同。

當(dāng)同時承受剪力和桿軸方向的拉力時，摩擦型要求螺栓承受的剪力與剪力承載力之比加上軸力與拉力承載力之比小于1.0，承壓型要求螺栓承受的剪力與受剪承載力之比的平方加上軸力與受拉承載力之比的平方之和小于1.0，也就是說，在相同荷載組合的情況下，相同直徑的壓力高強度螺栓的設(shè)計安全儲備高于摩擦高強度螺栓。

考慮到連接摩擦面在強震反復(fù)作用下可能無效，此時的剪切承載力仍取決于螺栓剪切能力和板壓力承載能力，因此地震規(guī)范規(guī)定了高強度螺栓極限剪切的承載力計算公式。

雖然壓力類型在設(shè)計價值上具有優(yōu)勢，但由于它屬于剪切壓力損傷類型，螺栓孔類似于普通螺栓孔，負荷變形遠大于摩擦類型，因此高強度螺栓壓力類型主要用于非抗震構(gòu)件連接、非承載動載構(gòu)件連接、非重復(fù)構(gòu)件連接。

這兩種類型的正常使用極限狀態(tài)也不同：

摩擦連接是指在基本載荷組合的作用下，摩擦面相對滑動。

承壓連接是指在荷載標(biāo)準(zhǔn)組合的作用下，連接件之間的相對滑動。

普通螺栓

1. 普通螺栓分A、B、C三種。前兩種是精制螺栓，使用較少。一般來說，普通螺栓是指C一級普通螺栓。

2. 常用于一些臨時連接和需要拆卸的連接C一級普通螺栓。建筑結(jié)構(gòu)中常用的普通螺栓包括M16、M20、M24。一些機械工業(yè)粗螺栓可能直徑大，用途特殊。

高強度螺栓

3. 高強度螺栓的材料不同于普通螺栓。高強度螺栓通常用于永久連接。M16~M30。超大型高強度螺栓性能不穩(wěn)定，應(yīng)謹慎使用。

4. 建筑結(jié)構(gòu)主構(gòu)件的螺栓連接一般采用高強度螺栓連接。

5. 工廠出廠的高強度螺栓不分壓力型或摩擦型。

6. 是摩擦型高強度螺栓還是壓力型高強度螺栓？實際上，設(shè)計方法存在差異：

(1) 摩擦型高強度螺栓以板層間滑動為承載能力極限。

(2)承壓型高強度螺栓以板層間滑動為正常使用極限，以連接損壞為承載能力極限。

7. 摩擦高強度螺栓不能充分發(fā)揮螺栓的潛力。在實際應(yīng)用中，摩擦高強度螺栓應(yīng)用于非常重要的結(jié)構(gòu)或承受動力載荷的結(jié)構(gòu)，特別是當(dāng)載荷引起反向應(yīng)力時，未發(fā)揮的螺栓潛力可作為安全儲備。此外，壓力高強度螺栓應(yīng)用于降低成本。

普通螺栓與高強度螺栓區(qū)別

8. 普通螺栓可重復(fù)使用，高強度螺栓不能重復(fù)使用。

9. 高強度螺栓一般由高強度鋼制成(45號鋼)(8.8s)，20MmTiB(10.9S)，它是一種預(yù)應(yīng)力螺栓。摩擦型用扭矩扳手施加規(guī)定的預(yù)應(yīng)力，壓力型擰下梅花頭。普通螺栓一般由普通鋼制成(Q235)制作，只需擰緊即可。

10. 普通螺栓一般為4.4級、4.8級、5.6級和8.8等級。高強度螺栓一般為8.8級和10.9級，其中10.9級居多。

11. 普通螺栓的螺孔不一定大于高強度螺栓。事實上，普通螺栓的螺孔相對較小。

12. 普通螺栓A、B螺孔一般只比螺栓大0.3~0.5mm。C螺孔一般大于螺栓1.0~1.5mm。

13. 摩擦型高強度螺栓通過摩擦力傳遞載荷，因此螺釘與螺孔之間的差異可以達到1.5～2.0mm。

14. 承壓型高強度螺栓的傳力特性是保證剪力在正常使用下不超過摩擦力，與摩擦型高強度螺栓相同。當(dāng)荷載再次增加時，連接板之間會發(fā)生相對滑動。連接取決于螺釘?shù)募羟泻涂妆诘膲毫?。它與普通螺栓相同，因此螺釘與螺孔之間的差異略小1.0～1.5mm。

柱腳錨栓

15. 錨栓沒有等級，只有材料:Q235和Q345。柱腳錨栓是建筑結(jié)構(gòu)中*常用的錨栓。

16. 柱腳錨栓既不是普通螺栓也不是高強度螺栓。嚴(yán)格來說，它不是螺栓。柱腳錨栓一般采用M20或M24。

17. 柱腳錨栓的制造標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)與普通螺栓的制造標(biāo)準(zhǔn)相同。柱腳錨栓混凝土之間的摩擦和錨栓的形式有關(guān)。

膨脹螺栓和化學(xué)螺栓

18. 無論是膨脹錨栓還是化學(xué)錨栓，都不是國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中的連接形式，應(yīng)避免使用此類連接，特別是在重要連接中。應(yīng)使用預(yù)埋件。

19. 膨脹錨栓主要依靠膨脹管的張開和混凝土的摩擦?？估Φ拇笮∨c施工工藝密切相關(guān)，人為因素較大，抽樣試驗無用。

20. 化學(xué)錨栓采用打孔機打孔成型，然后灌入化學(xué)漿料，將螺栓放入錨中。

21. 膨脹螺栓和化學(xué)螺栓實際上屬于錨栓的性質(zhì)。在某些情況下，膨脹螺栓或化學(xué)錨栓需要使用，因為沒有事先預(yù)埋。但在設(shè)計中應(yīng)盡量避免這種情況。因為所有的錨栓都應(yīng)該預(yù)埋。例如，柱腳錨栓。因為只有這樣，才能保證*佳的粘接和應(yīng)力。此外，事后鉆孔往往會損壞混凝土中的應(yīng)力鋼筋和混凝土本身。

22. 混凝土規(guī)范中，預(yù)埋混凝土構(gòu)件稱為預(yù)埋件。根據(jù)建設(shè)部文件，幕墻不得使用膨脹螺栓。一般新建工程，嚴(yán)禁使用膨脹錨栓，應(yīng)采用預(yù)埋。

                                                                                                                                                                                               
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