中建鋼構(gòu)有限公司 MTB項目質(zhì)量管理團隊
高強螺栓是我們鋼結(jié)構(gòu)施工中普遍常見的施工內(nèi)容，所有鋼結(jié)構(gòu)工程師都會覺得熟悉的不能再熟悉。然而事實可能并非如此，我們從基本的概念的入手，帶你重新認(rèn)識高強螺栓，可能會顛覆你基本的認(rèn)識。
01.什么是高強螺栓
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高強螺栓（High-Strength Friction Grip Bolt），英文直譯為：高強度摩擦預(yù)緊螺栓，英文簡稱：HSFG?？梢?，我們中文施工中所說的高強螺栓是高強度摩擦預(yù)緊螺栓的簡稱。在日常溝通中，僅僅是簡略了“摩擦（Friction）”“預(yù)緊（Grip）”兩個詞，卻造成了許多工程技術(shù)人員對高強螺栓基本定義的理解，產(chǎn)生了誤區(qū)。
顛覆一：
誤區(qū)：材料等級超過8.8級的螺栓，就是”高強螺栓“。
高強螺栓和普通螺栓的核心區(qū)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(yù)緊力，并利用靜摩擦力抗剪。（1）*實際上在英標(biāo)規(guī)范，美標(biāo)規(guī)范中提到的高強螺栓（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，材料強度高低并不是區(qū)別高強螺栓與普通螺栓的關(guān)鍵。
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02.正確理解“高強”，強在何處
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按照GB50017，計算單個普通螺栓（B類）8.8級和高強螺栓8.8級抗拉及抗剪強度。
通過計算我們可以看到，相同等級的情況下，普通螺栓的抗拉強度和抗剪強度的設(shè)計值都要高于高強螺栓。 （2）*那么高強螺栓，“強”在哪里？
為回答這一個問題，必須從兩種螺栓的設(shè)計工作狀態(tài)入手，研究其彈塑性變形的規(guī)律，并理解到設(shè)計破壞時的極限狀態(tài)。
普通螺栓和高強螺栓工作狀態(tài)下應(yīng)力應(yīng)變曲線
設(shè)計破壞時的極限狀態(tài)
普通螺栓：螺桿本身發(fā)生超過設(shè)計允許的塑性變形，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(shè)計考量上即為破壞。
高強螺栓連接，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)生相對滑移（極限狀態(tài)）。但此時雖然破壞，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)：高強螺栓的承載能力高于普通螺栓，是為”高強“。
由單個螺栓的計算可知，高強螺栓抗拉和抗剪的設(shè)計強度均低于普通螺栓。其高強實質(zhì)是：正常工作時，節(jié)點不允許發(fā)生任何相對滑移，即：彈塑性變形小，節(jié)點剛度大。
可見：在給定設(shè)計節(jié)點荷載的情況下，用高強螺栓設(shè)計的節(jié)點并不一定能節(jié)省螺栓使用數(shù)量，但是其變形小，剛度大，儲備高。適合用主梁，等要求節(jié)點剛度較大的位置，符合“強節(jié)點，弱桿件”的基本抗震設(shè)計原理。
高強螺栓之強，并非在于其本身的承載能力設(shè)計值，而是表現(xiàn)于其設(shè)計節(jié)點的剛度大，性能高，抗破壞的能力強。
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03.高強螺栓的對比
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普通螺栓和高強螺栓由于其設(shè)計的受力原理不同，其在施工檢驗方法上有極大的區(qū)別。
同等級普通螺栓各項機械性能要求均比高強螺栓略高，但高強螺栓較普通螺栓多一項沖擊功的驗收要求。
標(biāo)識樣式對比
普通螺栓和高強螺栓的標(biāo)示是對同等級螺栓現(xiàn)場識別的基本方法。由于英美標(biāo)準(zhǔn)中對于高強螺栓扭矩值計算的取值并不相同，所以識別兩種標(biāo)準(zhǔn)的螺栓也有必要。
對比
高強螺栓：（M24，L60，8.8級）
普通螺栓：（M24，L60，8.8級）
可見普通螺栓大約為高強螺栓的70%，結(jié)合其驗收要求的對比，可以得出，其溢價部分就應(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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對于一個看似簡單的問題，想要從本質(zhì)上深入，，正確的理解，也并不是一件簡單的事情。高強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，運用高強螺栓，并進行施工管理的基礎(chǔ)前提。
