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资料来源： 海拓蜘蛛紧固件金属加工

高强度螺栓是钢结构施工中最常见的施工内容，所有钢结构工程师都会感到熟悉。然而，事实可能并非如此。今天，我们将从最基本的概念开始，带您重新理解高强度螺栓，这可能会逆转您最基本的理解。

1.什么是高强度螺栓？

高强度螺栓（High-Strength Friction Grip Bolt），英文直译为：高强度摩擦预紧螺栓，英文简称：HSFG。可以看出，我们在中文施工中所说的高强度螺栓是高强度摩擦预紧螺栓的缩写。在日常沟通中，只有摩擦（Friction）”“预紧（Grip）”两个词，却造成了许多工程技术人员对高强度螺栓基本定义的理解，产生了误区。

误区一：

超过材料等级8.8等级螺栓是高强度螺栓？

高强度螺栓与普通螺栓的核心区别不在于材料的强度，而在于应力的形式。本质是预紧力是否施加，静摩擦力是否用于剪切。

事实上，美国标准规范中提到的高强度螺栓（HSFG BOLT）只有8.8级和10.9级两种（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)； 由此可见，高强度螺栓与普通螺栓的区别并非关键。

二、正确理解高强

按照GB50017，计算单个普通螺栓（B类）8.8等级和高强度螺栓8.8等级抗拉和抗剪强度。

通过计算，我们可以看到，在相同等级下，普通螺栓的抗拉强度和抗剪强度设计值高于高强度螺栓。

那么高强度螺栓，强在哪里呢？

为了回答这个问题，我们必须从两个螺栓的设计状态开始，研究其弹性变形的规律，并了解设计损坏的极限状态。

应力应变曲线 在普通螺栓和高强度

设计破坏时的极限状态

普通螺栓：螺钉本身超过设计允许的塑性变形，螺钉被切断。

普通螺栓连接时，在开始承受剪力之前，连接板之间会发生相对滑动，然后螺栓杆与连接板接触，产生弹性塑性变形，承受剪力。

高强度 螺栓： 有效摩擦表面之间的静摩擦被克服，两块钢板相对位移，设计考虑为损坏。

高强度 螺栓连接时，摩擦力首先承受剪切力。当荷载增加到摩擦力不足以抵抗剪切力时，静摩擦力被克服，连接板相对滑动（极限状态）。但此时，虽然损坏，但螺栓杆与连接板接触，仍可利用自身的弹性塑性变形来承受剪切力。

误区二：

为高强度，高强度 螺栓的承载能力高于普通螺栓？

根据单个螺栓的计算，高强度螺栓的抗拉和剪切设计强度低于普通螺栓。其高强度本质是：在正常工作中，节点不允许发生相对滑动，即弹性变形小，节点刚度大。

可以看出，在给定设计节点负荷下，高强度螺栓设计的节点不一定能节省螺栓数量，但变形小、刚度大、安全储备高。适用于节点刚度大的主梁，符合强节点、弱杆的基本抗震设计原理。

高强度 螺栓的强度不在于其自身的承载设计值，而在于其设计节点刚度大、安全性高、抗破坏性强。

三、高强度螺栓与普通螺栓的比较

由于其设计的应力原理不同，普通螺栓和高强度 螺栓在施工检验方法上在很大差异。

同级普通螺栓的机械性能要求略高于高强度 度螺栓，但高强度 度螺栓的验收要求略高于普通螺栓。

标记普通螺栓和高强度螺栓是现场识别同级螺栓的基本方法。由于英国和美国标准中计算高强度螺栓扭矩值的值不同，识别两个标准的螺栓。

：（M24，L60，8.8级）

普通螺栓：（M24，L60，8.8级）

可以看出，普通螺栓的价格约为高强度螺栓的 70%。结合验收要求，可以得出结论，其溢价部分应保证材料的 冲击功率（韧性）性能。

四、总结

对于一个看似简单的问题来说，从本质上深入、全面、正确地理解它并不是一件简单的事情。高强度螺栓与普通螺栓的定义、含义和含义的区别是我们正确理解、使用高强度螺栓和施工管理的基本前提。

观 点

(1)在一些钢结构的书中确实提出，高强度螺栓是指强度超过8.8等级螺栓。对于这种观点，首先，英国和美国的标准不支持，强和弱没有针对特定的强度等级来定义。其次，它不符合我们工作中提到的高强度螺栓。

(2)为便于比较，这里不考虑复杂螺栓组的应力。

(3)在设计承压型高强度螺栓时，还考虑了螺杆的承压力，详细介绍了以下高强度螺栓承压型与摩擦型对比。

你对高强度螺栓了解多少？

生产中高强度螺栓称为高强度螺栓连接副，一般不称为高强度螺栓。

根据安装特点，可分为大六角头螺栓和扭剪螺栓。扭剪型只有10.9级中使用。

按高强度螺栓的性能等级分为：8.8级和10.9级。其中8.8等级仅为大六角形高强度螺栓。在标记方法上，小数点前的数字表示热处理后的抗拉强度；小数点后的数字表示屈服强度测量值与极限抗拉强度测量值之比。8.8螺栓杆的抗拉强度不小于800MPa，屈强比为0.8；10.9螺栓杆的抗拉强度不小于1000MPa，屈强比为0.9。

在结构设计中，高强度螺栓的直径一般为M16/M20/M22/M24/M27/M30，不过M22/M27正常情况下选择第二系列M16/M20 /M24/M30为主。

根据设计要求，高强度螺栓分为高强度螺栓压缩型和高强度螺栓摩擦型。

摩擦型的承载能力取决于传力摩擦表面的滑动系数和摩擦表面的数量。喷砂（球）后生锈的摩擦系数最高，但实际操作受施工水平影响较大。许多监理单位提出是否降低标准，以确保工程质量。

承压型的承载能力取决于螺栓的抗剪能力和螺栓杆的最小承压能力。只有一个连接面，M16摩擦型抗剪承载力为21.6~45.0kN，而M16耐压抗剪承载力 39.2~48.6 kN，性能优于摩擦型。

在安装方面，压缩工艺应简单，连接面只需清除油污和浮锈。沿轴杆方向的拉伸承载力在钢结构规范中非常有趣。摩擦设计值等于0.8双预拉力、承压设计值等于螺杆有效面积乘以材料抗拉强度设计值，看起来差别很大，实际上两个值基本相同。

当同时承受剪力和杆轴方向的拉力时，摩擦型要求螺栓承受的剪力与剪力承载力之比加上轴力与拉力承载力之比小于1.0，承压型要求螺栓承受的剪力与受剪承载力之比的平方加上轴力与受拉承载力之比的平方之和小于1.0，也就是说，在相同荷载组合的情况下，相同直径的压力高强度螺栓的设计安全储备高于摩擦高强度螺栓。

考虑到连接摩擦面在强震反复作用下可能无效，此时的剪切承载力仍取决于螺栓剪切能力和板压力承载能力，因此地震规范规定了高强度螺栓极限剪切的承载力计算公式。

虽然压力类型在设计价值上具有优势，但由于它属于剪切压力损伤类型，螺栓孔类似于普通螺栓孔，负荷变形远大于摩擦类型，因此高强度螺栓压力类型主要用于非抗震构件连接、非承载动载构件连接、非重复构件连接。

这两种类型的正常使用极限状态也不同：

摩擦连接是指在基本载荷组合的作用下，摩擦面相对滑动。

承压连接是指在荷载标准组合的作用下，连接件之间的相对滑动。

普通螺栓

1. 普通螺栓分A、B、C三种。前两种是精制螺栓，使用较少。一般来说，普通螺栓是指C一级普通螺栓。

2. 常用于一些临时连接和需要拆卸的连接C一级普通螺栓。建筑结构中常用的普通螺栓包括M16、M20、M24。一些机械工业粗螺栓可能直径大，用途特殊。

高强度螺栓

3. 高强度螺栓的材料不同于普通螺栓。高强度螺栓通常用于永久连接。M16~M30。超大型高强度螺栓性能不稳定，应谨慎使用。

4. 建筑结构主构件的螺栓连接一般采用高强度螺栓连接。

5. 工厂出厂的高强度螺栓不分压力型或摩擦型。

6. 是摩擦型高强度螺栓还是压力型高强度螺栓？实际上，设计方法存在差异：

(1) 摩擦型高强度螺栓以板层间滑动为承载能力极限。

(2)承压型高强度螺栓以板层间滑动为正常使用极限，以连接损坏为承载能力极限。

7. 摩擦高强度螺栓不能充分发挥螺栓的潜力。在实际应用中，摩擦高强度螺栓应用于非常重要的结构或承受动力载荷的结构，特别是当载荷引起反向应力时，未发挥的螺栓潜力可作为安全储备。此外，压力高强度螺栓应用于降低成本。

普通螺栓与高强度螺栓区别

8. 普通螺栓可重复使用，高强度螺栓不能重复使用。

9. 高强度螺栓一般由高强度钢制成(45号钢)(8.8s)，20MmTiB(10.9S)，它是一种预应力螺栓。摩擦型用扭矩扳手施加规定的预应力，压力型拧下梅花头。普通螺栓一般由普通钢制成(Q235)制作，只需拧紧即可。

10. 普通螺栓一般为4.4级、4.8级、5.6级和8.8等级。高强度螺栓一般为8.8级和10.9级，其中10.9级居多。

11. 普通螺栓的螺孔不一定大于高强度螺栓。事实上，普通螺栓的螺孔相对较小。

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. 摩擦型高强度螺栓通过摩擦力传递载荷，因此螺钉与螺孔之间的差异可以达到1.5～2.0mm。

14. 承压型高强度螺栓的传力特性是保证剪力在正常使用下不超过摩擦力，与摩擦型高强度螺栓相同。当荷载再次增加时，连接板之间会发生相对滑动。连接取决于螺钉的剪切和孔壁的压力。它与普通螺栓相同，因此螺钉与螺孔之间的差异略小1.0～1.5mm。

柱脚锚栓

15. 锚栓没有等级，只有材料:Q235和Q345。柱脚锚栓是建筑结构中最常用的锚栓。

16. 柱脚锚栓既不是普通螺栓也不是高强度螺栓。严格来说，它不是螺栓。柱脚锚栓一般采用M20或M24。

17. 柱脚锚栓的制造标准应与普通螺栓的制造标准相同。柱脚锚栓混凝土之间的摩擦和锚栓的形式有关。

膨胀螺栓和化学螺栓

18. 无论是膨胀锚栓还是化学锚栓，都不是国家标准规范中的连接形式，应避免使用此类连接，特别是在重要连接中。应使用预埋件。

19. 膨胀锚栓主要依靠膨胀管的张开和混凝土的摩擦。抗拉力的大小与施工工艺密切相关，人为因素较大，抽样试验无用。

20. 化学锚栓采用打孔机打孔成型，然后灌入化学浆料，将螺栓放入锚中。

21. 膨胀螺栓和化学螺栓实际上属于锚栓的性质。在某些情况下，膨胀螺栓或化学锚栓需要使用，因为没有事先预埋。但在设计中应尽量避免这种情况。因为所有的锚栓都应该预埋。例如，柱脚锚栓。因为只有这样，才能保证最佳的粘接和应力。此外，事后钻孔往往会损坏混凝土中的应力钢筋和混凝土本身。

22. 混凝土规范中，预埋混凝土构件称为预埋件。根据建设部文件，幕墙不得使用膨胀螺栓。一般新建工程，严禁使用膨胀锚栓，应采用预埋。

                                                                                                                                                                                               
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