中建鋼構(gòu)有限公司 MTB項(xiàng)目質(zhì)量管理團(tuán)隊(duì)
高強(qiáng)螺栓是我們鋼結(jié)構(gòu)施工中普遍常見的施工內(nèi)容，所有鋼結(jié)構(gòu)工程師都會(huì)覺得熟悉的不能再熟悉。然而事實(shí)可能并非如此，我們從基本的概念的入手，帶你重新認(rèn)識(shí)高強(qiáng)螺栓，可能會(huì)顛覆你基本的認(rèn)識(shí)。
01.什么是高強(qiáng)螺栓
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高強(qiáng)螺栓（High-Strength Friction Grip Bolt），英文直譯為：高強(qiáng)度摩擦預(yù)緊螺栓，英文簡(jiǎn)稱：HSFG?？梢?，我們中文施工中所說的高強(qiáng)螺栓是高強(qiáng)度摩擦預(yù)緊螺栓的簡(jiǎn)稱。在日常溝通中，僅僅是簡(jiǎn)略了“摩擦（Friction）”“預(yù)緊（Grip）”兩個(gè)詞，卻造成了許多工程技術(shù)人員對(duì)高強(qiáng)螺栓基本定義的理解，產(chǎn)生了誤區(qū)。
顛覆一：
誤區(qū)：材料等級(jí)超過8.8級(jí)的螺栓，就是”高強(qiáng)螺栓“。
高強(qiáng)螺栓和普通螺栓的核心區(qū)別并不在于使用材料的強(qiáng)度，而是受力的形式。本質(zhì)是是否施加預(yù)緊力，并利用靜摩擦力抗剪。（1）*實(shí)際上在英標(biāo)規(guī)范，美標(biāo)規(guī)范中提到的高強(qiáng)螺栓（HSFG BOLT）只有8.8級(jí)和10.9級(jí)兩種（BS EN 14399 / ASTM-A325&ASTM-490），而普通螺栓卻有包含有4.6，5.6，8.8，10.9，12.9等（BS 3692 11款表2）；由此可見，材料強(qiáng)度高低并不是區(qū)別高強(qiáng)螺栓與普通螺栓的關(guān)鍵。
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02.正確理解“高強(qiáng)”，強(qiáng)在何處
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按照GB50017，計(jì)算單個(gè)普通螺栓（B類）8.8級(jí)和高強(qiáng)螺栓8.8級(jí)抗拉及抗剪強(qiáng)度。
通過計(jì)算我們可以看到，相同等級(jí)的情況下，普通螺栓的抗拉強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度的設(shè)計(jì)值都要高于高強(qiáng)螺栓。 （2）*那么高強(qiáng)螺栓，“強(qiáng)”在哪里？
為回答這一個(gè)問題，必須從兩種螺栓的設(shè)計(jì)工作狀態(tài)入手，研究其彈塑性變形的規(guī)律，并理解到設(shè)計(jì)破壞時(shí)的極限狀態(tài)。
普通螺栓和高強(qiáng)螺栓工作狀態(tài)下應(yīng)力應(yīng)變曲線
設(shè)計(jì)破壞時(shí)的極限狀態(tài)
普通螺栓：螺桿本身發(fā)生超過設(shè)計(jì)允許的塑性變形，螺桿被剪壞。
普通螺栓連接，開始承受剪力前連接板間就會(huì)發(fā)生相對(duì)滑移，繼而螺栓桿和連接板接觸，發(fā)生彈塑性形變，承受剪力。
高強(qiáng)螺栓：有效摩擦面間的靜摩擦力被攻克，兩塊鋼板發(fā)生相對(duì)位移，設(shè)計(jì)考量上即為破壞。
高強(qiáng)螺栓連接，摩擦力承受剪力，當(dāng)荷載增大到摩擦力不足以抵抗剪力，靜摩擦力被攻克，連接板發(fā)生相對(duì)滑移（極限狀態(tài)）。但此時(shí)雖然破壞，但螺栓桿與連接板發(fā)生接觸，依然可以利用其本身的彈塑性形變，承受剪力。 （3）*顛覆二：
誤區(qū)：高強(qiáng)螺栓的承載能力高于普通螺栓，是為”高強(qiáng)“。
由單個(gè)螺栓的計(jì)算可知，高強(qiáng)螺栓抗拉和抗剪的設(shè)計(jì)強(qiáng)度均低于普通螺栓。其高強(qiáng)實(shí)質(zhì)是：正常工作時(shí)，節(jié)點(diǎn)不允許發(fā)生任何相對(duì)滑移，即：彈塑性變形小，節(jié)點(diǎn)剛度大。
可見：在給定設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)荷載的情況下，用高強(qiáng)螺栓設(shè)計(jì)的節(jié)點(diǎn)并不一定能節(jié)省螺栓使用數(shù)量，但是其變形小，剛度大，儲(chǔ)備高。適合用主梁，等要求節(jié)點(diǎn)剛度較大的位置，符合“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)，弱桿件”的基本抗震設(shè)計(jì)原理。
高強(qiáng)螺栓之強(qiáng)，并非在于其本身的承載能力設(shè)計(jì)值，而是表現(xiàn)于其設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)的剛度大，性能高，抗破壞的能力強(qiáng)。
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03.高強(qiáng)螺栓的對(duì)比
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普通螺栓和高強(qiáng)螺栓由于其設(shè)計(jì)的受力原理不同，其在施工檢驗(yàn)方法上有極大的區(qū)別。
同等級(jí)普通螺栓各項(xiàng)機(jī)械性能要求均比高強(qiáng)螺栓略高，但高強(qiáng)螺栓較普通螺栓多一項(xiàng)沖擊功的驗(yàn)收要求。
標(biāo)識(shí)樣式對(duì)比
普通螺栓和高強(qiáng)螺栓的標(biāo)示是對(duì)同等級(jí)螺栓現(xiàn)場(chǎng)識(shí)別的基本方法。由于英美標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)于高強(qiáng)螺栓扭矩值計(jì)算的取值并不相同，所以識(shí)別兩種標(biāo)準(zhǔn)的螺栓也有必要。
對(duì)比
高強(qiáng)螺栓：（M24，L60，8.8級(jí)）
普通螺栓：（M24，L60，8.8級(jí)）
可見普通螺栓大約為高強(qiáng)螺栓的70%，結(jié)合其驗(yàn)收要求的對(duì)比，可以得出，其溢價(jià)部分就應(yīng)該是為了保證材料的沖擊功（韌性）性能。
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04.總結(jié)
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對(duì)于一個(gè)看似簡(jiǎn)單的問題，想要從本質(zhì)上深入，，正確的理解，也并不是一件簡(jiǎn)單的事情。高強(qiáng)螺栓和普通螺栓的定義，含義，深意的區(qū)別，是我們正確理解，運(yùn)用高強(qiáng)螺栓，并進(jìn)行施工管理的基礎(chǔ)前提。
