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高強度螺栓比普通螺栓強在哪?
2022-07-04
高強度螺栓（High-Strength Friction Grip Bolt），英文直譯為：高強度摩擦預緊螺栓，英文簡(jiǎn)稱(chēng)：HSFG?？梢?jiàn)，我們中文施工中所說(shuō)的高強度螺栓是高強度摩擦預緊螺栓的簡(jiǎn)稱(chēng)。在日常溝通中，僅僅是簡(jiǎn)略了“摩擦（Friction）”“預緊（Grip）”兩個(gè)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。
誤區一：材料等級超過(guò)8.8級的螺栓，就是“高強度螺栓”？
高強度螺栓和普通螺栓的核心區別并不在于使用材料的強度，而是受力的形式。本質(zhì)是是否施加預緊力，并利用靜摩擦力抗剪。
實(shí)際上在英標規范，美標規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），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(jiàn)，材料強度高低并不是區別高強度螺栓與普通螺栓的關(guān)鍵。
普通螺栓和高強度螺栓工作狀態(tài)下應力應變曲線(xiàn)
設計破壞時(shí)的極限狀態(tài)
普通螺栓：螺桿本身發(fā)生超過(guò)設計允許的塑性變形，螺桿被剪壞。普通螺栓連接，開(kāi)始承受剪力前連接板間就會(huì )發(fā)生相對滑移，繼而螺栓桿和連接板接觸，發(fā)生彈塑性形變，承受剪力。
高強度螺栓：有效摩擦面間的靜摩擦力被攻克，兩塊鋼板發(fā)生相對位移，設計考量上即為破壞。高強度螺栓連接，摩擦力首先承受剪力，當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。
誤區二：高強度螺栓的承載能力高于普通螺栓，是為“高強”？
由單個(gè)螺栓的計算可知，高強度螺栓抗拉和抗剪的設計強度均低于普通螺栓。其高強實(shí)質(zhì)是：正常工作時(shí)，節點(diǎn)不允許發(fā)生任何相對滑移，即：彈塑性變形小，節點(diǎn)剛度大。
可見(jiàn)：在給定設計節點(diǎn)荷載的情況下，用高強度螺栓設計的節點(diǎn)并不一定能節省螺栓使用數量，但是其變形小，剛度大，安全儲備高。適合用主梁等要求節點(diǎn)剛度較大的位置，符合“強節點(diǎn)，弱桿件”的基本抗震設計原理。
高強度螺栓之強，并非在于其本身的承載能力設計值，而是表現于其設計節點(diǎn)的剛度大，安全性能高，抗破壞的能力強。
通常高強度螺栓可承受的載荷比同規格的普通螺栓要大。普通螺栓的材料是Q235(即A3)制造的，高強度螺栓的材料45#鋼、合金鋼(如20MnTiB、35VB)或其它優(yōu)質(zhì)材料，制成后進(jìn)行熱處理，提高了強度。
從原材料看：高強度螺栓采用高強度材料制造。高強螺栓的螺桿、螺帽和墊圈都由高強鋼材制作，常用45號鋼、40硼鋼、20錳鈦硼鋼。普通螺栓常用Q235鋼制造。
為了改善摩擦系數，避免在使用過(guò)程中出現銹蝕、咬死或卡住，技術(shù)要求規定其表面應進(jìn)行鎳磷鍍處理。鍍層厚度保證在0.02~0.03mm范圍內，鍍層均勻，致密、無(wú)針孔等。
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2022 /
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