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/ B" Y7 t( x7 F( G2 ~9 t& u高強螺栓是我們鋼結(jié)構(gòu)施工中最普遍常見的施工內(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，我們從最基本的概念的入手，帶你重新認識高強螺栓，可能會顛覆你最基本的認識。
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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：高強度摩擦預緊螺栓，英文簡稱：HSFG。可見，我們中文施工中所說的高強螺栓是高強度摩擦預緊螺栓的簡稱。在日常溝通中，僅僅是簡略了“摩擦（Friction）”“預緊（Grip）”兩個詞，卻造成了許多工程技術人員對高強螺栓基本定義的理解，產(chǎn)生了誤區(qū)。
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* c2 L2 x( p5 q8 s2 p: j顛覆一： ; `: E, ~( T/ S9 a5 m" g, Z# j
0 N/ v* D0 I6 O; m# U9 r誤區(qū)：材料等級超過8.8級的螺栓，就是”高強螺栓“。 5 j. N f; q: C1 [
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8 G" d* s$ y: i: d, ~, ` 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)是是否施加預緊力，并利用靜摩擦力抗剪。（1）*
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* o6 G$ w! u4 U* a 實際上在英標規(guī)范，美標規(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鍵。
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02.正確理解“高強”，強在何處
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! K& r* U# X3 ~/ w0 J 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。/ O8 i3 [/ Z6 ~6 s) ~/ h9 H
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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計值都要高于高強螺栓。 （2）*6 s5 J5 }2 Q5 l, ~
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那么高強螺栓，“強”在哪里？
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) }6 ?% Q. m0 X& ` 為回答這一個問題，必須從兩種螺栓的設計工作狀態(tài)入手，研究其彈塑性變形的規(guī)律，并理解到設計破壞時的極限狀態(tài)。 4 f$ j, q* U. }1 ^! G3 r( F& y
+ j) F& G2 c+ X6 ` 普通螺栓和高強螺栓工作狀態(tài)下應力應變曲線
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設計破壞時的極限狀態(tài) 2 y0 u8 l- S, k/ J I0 ^
! U+ z) Q. E2 O, N/ B- S n: ?普通螺栓：螺桿本身發(fā)生超過設計允許的塑性變形，螺桿被剪壞。 3 C: R3 `6 N6 U% e# X
$ x1 m0 D* U8 f. F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。 $ B ?+ Q) }: q/ ?4 Z4 f( T
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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，設計考量上即為破壞。
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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(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） 4 P5 t$ O/ F- W- M' W
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- n- W6 `$ }( m2 i( m. X 顛覆二：
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, u& k$ F: z6 D誤區(qū)：高強螺栓的承載能力高于普通螺栓，是為”高強“。
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由單個螺栓的計算可知，高強螺栓抗拉和抗剪的設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。
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可見：在給定設計節(jié)點荷載的情況下，用高強螺栓設計的節(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，安全儲備高。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”的基本抗震設計原理。 5 Z6 F- W- e# }$ g/ o4 ?
( a4 G& D, z' T3 \: w3 z% g高強螺栓之強，并非在于其本身的承載能力設計值，而是表現(xiàn)于其設計節(jié)點的剛度大，安全性能高，抗破壞的能力強。
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2 C1 v7 ?* q A8 z" `% A3 X, [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計的受力原理不同，其在施工檢驗方法上有極大的區(qū)別。 " ]; }, J4 r E; P; i) X
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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。 & _. ]9 h4 ^# |* Q' j6 X/ a9 x
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; L$ C; o/ g- m: ?標識樣式對比
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% g5 q l; E" o4 W) h0 o" N 普通螺栓和高強螺栓的標示是對同等級螺栓現(xiàn)場識別的基本方法。由于英美標準中對于高強螺栓扭矩值計算的取值并不相同，所以識別兩種標準的螺栓也有必要。
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5 e% M1 U- U4 V. ~7 A) U# p" m價格對比
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8 k* O S; `3 N G6 V( f0 E2 Y- ?高強螺栓：（M24，L60，8.8級）
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普通螺栓：（M24，L60，8.8級）
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/ ?$ @+ R! k% Y8 z: p 可見普通螺栓大約為高強螺栓價格的70%，結(jié)合其驗收要求的對比，可以得出，其溢價部分就應該是為了保證材料的沖擊功（韌性）性能。0 w9 u0 O/ ?) X0 j
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& |, Q8 b! M! p" W& Y7 R. R7 }04.總結(jié)
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* z/ z5 d, j" y) Z' E4 g" Q 對于一個看似簡單的問題，想要從本質(zhì)上深入，全面，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前提。
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觀點:
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9 l% T" R# s9 Z+ E! ]（1）*：在有些鋼結(jié)構(gòu)的書中確實有提出，高強螺栓是指強度超過8.8級的螺栓。對于這種觀點，首先英美標準是不支持的，沒有針對某種特定強度等級來界定“強”與“弱”。其次，也并不符合我們工作中提及的“高強螺栓”。
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- ? v9 c+ [# ?5 h S, n: L（2）*：為便于對比，此處不考慮復雜螺栓群的受力情況。
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（3）*：承壓型高強螺栓在設計時也考慮了螺桿的承壓受力，將在后面的“高強螺栓承壓型和摩擦型對比“中進行詳細介紹。
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發(fā)表于 2018-8-22 14:58:58
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