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高強螺栓與普通螺栓的分別
返回列表 來源: 發布日期: 2022.11.18

高強度螺栓是我們鋼結構施工中最常見的施工內容,所有的鋼結構工程師都會覺得熟悉再熟悉。然而,事實可能并非如此。我們從最基本的概念開始,帶你重新理解高強度螺栓,可能會顛覆你最基本的理解。

01.什么是高強度螺栓?★高強螺栓(High-Strength Friction Grip Bolt),英文直譯為:高強度摩擦預緊螺栓,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緊螺栓的縮寫。在日常溝通中,只有摩擦(Friction)”“預緊(Grip)這兩個詞引起了許多工程技術人員對高強度螺栓基本定義的理解和誤解。

顛覆1:誤解:材料等級超過8.8級螺栓為高強度螺栓。

高強度螺栓和普通螺栓的核心區別不在于材料的強度,而在于力的形式。本質是否施加預緊力,并使用靜摩擦力進行剪切。*

事實上,美國標準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)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,高強度螺栓與普通螺栓的區別并不是關鍵。

★02.正確理解高強★按照GB計算單個普通螺栓50017(B類)8.8級和高強度螺栓8.8級抗拉抗剪強度。

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計值高于高強度螺栓。*

那高強度螺栓,強在哪里?

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

普通螺栓和高強度螺栓在工作狀態下應力應變曲線

設計破壞時的極限狀態

普通螺栓:螺釘本身超過設計允許的塑性變形,螺釘被切斷。

普通螺栓連接時,在開始承受剪力之前,連接板之間會發生相對滑動,然后螺栓桿與連接板接觸,產生彈性塑性變形,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,設計考慮為損壞。

高強螺栓連接,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,連接板發生相對滑移(極限狀態)。但此時雖然破壞,但螺栓桿與連接板發生接觸,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:高強度螺栓的承載能力高于普通螺栓,為高強度。

根據單個螺栓的計算,高強度螺栓的抗拉和剪切設計強度低于普通螺栓。其高強度本質是:在正常工作中,節點不允許發生相對滑動,即彈性變形小,節點剛度大。

可以看出,在給定設計節點的負荷下,高強度螺栓設計的節點可能無法節省螺栓的數量,但其變形小、剛度大、安全儲備高。適用于節點剛度大的主梁,符合強節點、弱桿的基本抗震設計原理。

高強度螺栓的強度不在于其自身的承載力設計值,而在于其設計節點剛度大、安全性高、抗破壞性強。

★03.對比高強度螺栓★

由于其設計受力原理不同,普通螺栓和高強螺栓在施工檢驗方法上存在很大差異。

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

標識樣式對比

普通螺栓和高強度螺栓的標記是現場識別同級螺栓的基本方法。由于英美標準中高強度螺栓扭矩值計算的值不同,也有必要識別兩個標準的螺栓。

價格對比

高強螺栓:(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%。結合驗收要求,可以得出結論,其溢價部分應保證材料的沖擊功率(韌性)性能。

04.總結

★對于一個看似簡單的問題來說,從本質上深入、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、含義和深刻區別是我們正確理解、使用高強度螺栓和施工管理的基本前提。

觀點: (1)*:在一些鋼結構書中確實提出,高強度螺栓是指強度超過8.8級螺栓。對于這種觀點,首先,英國和美國的標準不支持,強和弱沒有定義為一定的強度水平。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,這里不考慮復雜螺栓組的應力。

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

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