高強(qiáng)度螺栓是我們鋼結(jié)構(gòu)施工中最常見(jiàn)的施工內(nèi)容，所有的鋼結(jié)構(gòu)工程師都會(huì)覺(jué)得熟悉再熟悉。然而，事實(shí)可能并非如此。我們從最基本的概念開始，帶你重新理解高強(qiáng)度螺栓，可能會(huì)顛覆你最基本的理解。

01.什么是高強(qiáng)度螺栓？★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?？梢钥闯?，我們?cè)谥形氖┕ぶ兴f(shuō)的高強(qiáng)度螺栓是高強(qiáng)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）這兩個(gè)詞引起了許多工程技術(shù)人員對(duì)高強(qiáng)度螺栓基本定義的理解和誤解。

顛覆1：誤解：材料等級(jí)超過(guò)8.8級(jí)螺栓為高強(qiáng)度螺栓。

高強(qiáng)度螺栓和普通螺栓的核心區(qū)別不在于材料的強(qiáng)度，而在于力的形式。本質(zhì)是否施加預(yù)緊力，并使用靜摩擦力進(jìn)行剪切。*

事實(shí)上，美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中提到的高強(qiáng)度螺栓（HSFG BOLT）只有8.8級(jí)和10.9級(jí)兩種（BS EN 14399 / ASTM-A325&ASTM-490)普通螺栓包含4.6，5.6，8.8，10.9，12.9等（BS 3692 1表2)；由此可見(jiàn)，高強(qiáng)度螺栓與普通螺栓的區(qū)別并不是關(guān)鍵。

★02.正確理解高強(qiáng)★按照GB計(jì)算單個(gè)普通螺栓50017（B類）8.8級(jí)和高強(qiáng)度螺栓8.8級(jí)抗拉抗剪強(qiáng)度。

通過(guò)計(jì)算，我們可以看到，在相同等級(jí)下，普通螺栓的抗拉強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值高于高強(qiáng)度螺栓。*

那高強(qiáng)度螺栓，強(qiáng)在哪里？

為了回答這個(gè)問(wèn)題，我們必須從兩個(gè)螺栓的設(shè)計(jì)狀態(tài)開始，研究其彈性變形的規(guī)律，并了解設(shè)計(jì)損壞的極限狀態(tài)。

普通螺栓和高強(qiáng)度螺栓在工作狀態(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：螺釘本身超過(guò)設(shè)計(jì)允許的塑性變形，螺釘被切斷。

普通螺栓連接時(shí)，在開始承受剪力之前，連接板之間會(huì)發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，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(qiáng)度螺栓：有效摩擦表面之間的靜摩擦被克服，兩塊鋼板相對(duì)位移，設(shè)計(jì)考慮為損壞。

高強(qiáng)螺栓連接，摩擦力首先承受剪力，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)度螺栓的承載能力高于普通螺栓，為高強(qiáng)度。

根據(jù)單個(gè)螺栓的計(jì)算，高強(qiáng)度螺栓的抗拉和剪切設(shè)計(jì)強(qiáng)度低于普通螺栓。其高強(qiáng)度本質(zhì)是：在正常工作中，節(jié)點(diǎn)不允許發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，即彈性變形小，節(jié)點(diǎn)剛度大。

可以看出，在給定設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷下，高強(qiáng)度螺栓設(shè)計(jì)的節(jié)點(diǎn)可能無(wú)法節(jié)省螺栓的數(shù)量，但其變形小、剛度大、安全儲(chǔ)備高。適用于節(jié)點(diǎn)剛度大的主梁，符合強(qiáng)節(jié)點(diǎn)、弱桿的基本抗震設(shè)計(jì)原理。

高強(qiáng)度螺栓的強(qiáng)度不在于其自身的承載力設(shè)計(jì)值，而在于其設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)剛度大、安全性高、抗破壞性強(qiáng)。

★03.對(duì)比高強(qiáng)度螺栓★

由于其設(shè)計(jì)受力原理不同，普通螺栓和高強(qiáng)螺栓在施工檢驗(yàn)方法上存在很大差異。

同級(jí)普通螺栓的機(jī)械性能要求略高于高強(qiáng)度螺栓，但高強(qiáng)度螺栓的驗(yàn)收要求略高于普通螺栓。

標(biāo)識(shí)樣式對(duì)比

普通螺栓和高強(qiáng)度螺栓的標(biāo)記是現(xiàn)場(chǎng)識(shí)別同級(jí)螺栓的基本方法。由于英美標(biāo)準(zhǔn)中高強(qiáng)度螺栓扭矩值計(jì)算的值不同，也有必要識(shí)別兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的螺栓。

價(jià)格對(duì)比

高強(qiáng)螺栓：（M24，L60，8.8級(jí)）

普通螺栓：（M24，L60，8.8級(jí)）

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

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04.總結(jié)

★對(duì)于一個(gè)看似簡(jiǎn)單的問(wèn)題來(lái)說(shuō)，從本質(zhì)上深入、全面、正確地理解它并不是一件簡(jiǎn)單的事情。高強(qiáng)度螺栓與普通螺栓的定義、含義和深刻區(qū)別是我們正確理解、使用高強(qiáng)度螺栓和施工管理的基本前提。

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觀點(diǎn): (1)*：在一些鋼結(jié)構(gòu)書中確實(shí)提出，高強(qiáng)度螺栓是指強(qiáng)度超過(guò)8.8級(jí)螺栓。對(duì)于這種觀點(diǎn)，首先，英國(guó)和美國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)不支持，強(qiáng)和弱沒(méi)有定義為一定的強(qiáng)度水平。其次，它不符合我們工作中提到的高強(qiáng)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(jì)承壓型高強(qiáng)度螺栓時(shí)，還考慮了螺釘?shù)某袎毫?，詳?xì)介紹了以下高強(qiáng)度螺栓承壓型與摩擦型對(duì)比。

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