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6 U8 i7 ~- [* c高強(qiáng)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(rèn)識高強(qiáng)螺栓，可能會顛覆你最基本的認(rèn)識。
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01.什么是高強(qiáng)螺栓
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' O; U6 }2 x6 F; F/ K 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，英文簡稱：HSFG。可見，我們中文施工中所說的高強(qiáng)螺栓是高強(qiáng)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(qiáng)螺栓基本定義的理解，產(chǎn)生了誤區(qū)。
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7 `& E- X7 T4 S3 `; u6 _顛覆一：
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2 _' v+ |. }* x4 p8 U, u誤區(qū)：材料等級超過8.8級的螺栓，就是”高強(qiáng)螺栓“。
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+ u0 X+ g% B0 V2 \6 |2 o 高強(qiáng)螺栓和普通螺栓的核心區(qū)別并不在于使用材料的強(qiáng)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）*6 O3 }% u/ \% z* @7 X
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實際上在英標(biāo)規(guī)范，美標(biāo)規(guī)范中提到的高強(qiáng)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(qiáng)度高低并不是區(qū)別高強(qiáng)螺栓與普通螺栓的關(guān)鍵。
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02.正確理解“高強(qiáng)”，強(qiáng)在何處
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8 o% e/ K4 k3 w 按照GB50017，計算單個普通螺栓（B類）8.8級和高強(qiáng)螺栓8.8級抗拉及抗剪強(qiáng)度。& K7 [1 }. j* O I
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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(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度的設(shè)計值都要高于高強(qiáng)螺栓。 （2）*
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那么高強(qiáng)螺栓，“強(qiáng)”在哪里？
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; b5 ^" z2 J9 H: g0 P: @- s 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)。
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% F, ?4 l8 i0 L. l" `, i3 @ 普通螺栓和高強(qiáng)螺栓工作狀態(tài)下應(yīng)力應(yīng)變曲線5 W. k$ p- j7 b0 a1 \5 ]
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* N4 T! {0 I6 M9 H8 S( W% N設(shè)計破壞時的極限狀態(tài)
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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。
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) ?: ^2 Q' I0 _4 D5 ~7 `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。
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高強(qiáng)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。
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4 [( U, T' g9 D; _% C3 j i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）
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1 \2 c9 P( k3 }8 @. b 顛覆二：
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p) `" \7 x+ c* J- C誤區(qū)：高強(qiáng)螺栓的承載能力高于普通螺栓，是為”高強(qiáng)“。
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由單個螺栓的計算可知，高強(qiáng)螺栓抗拉和抗剪的設(shè)計強(qiáng)度均低于普通螺栓。其高強(qiáng)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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# v2 K2 s* u# v. `4 d9 U 可見：在給定設(shè)計節(jié)點荷載的情況下，用高強(qiáng)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，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(qiáng)節(jié)點，弱桿件”的基本抗震設(shè)計原理。
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高強(qiáng)螺栓之強(qiáng)，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，安全性能高，抗破壞的能力強(qiáng)。
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03.高強(qiáng)螺栓的對比
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普通螺栓和高強(qiáng)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。
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同等級普通螺栓各項機(jī)械性能要求均比高強(qiáng)螺栓略高，但高強(qiáng)螺栓較普通螺栓多一項沖擊功的驗收要求。
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標(biāo)識樣式對比
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& |- P8 i* a. y8 ~' |5 e/ o 普通螺栓和高強(qiáng)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(qiáng)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。
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' a1 N3 C# s: P" r0 e! V8 A# y% @2 `價格對比 . F4 a3 G; S7 U$ v! }
3 _: K! [- u! |高強(qiáng)螺栓：（M24，L60，8.8級）
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/ }1 B7 ^6 a, s% |* _普通螺栓：（M24，L60，8.8級）
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: D. ~5 N# Q5 p 可見普通螺栓大約為高強(qiáng)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(yīng)該是為了保證材料的沖擊功（韌性）性能。+ I; R: U( O+ J; J
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04.總結(jié)
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' m2 z5 c) J) z/ j 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(qiáng)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(yùn)用高強(qiáng)螺栓，并進(jìn)行施工管理的基礎(chǔ)前提。
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觀點:
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, f/ K! ^2 ^( G* s0 i" {（1）*：在有些鋼結(jié)構(gòu)的書中確實有提出，高強(qiáng)螺栓是指強(qiáng)度超過8.8級的螺栓。對于這種觀點，首先英美標(biāo)準(zhǔn)是不支持的，沒有針對某種特定強(qiáng)度等級來界定“強(qiáng)”與“弱”。其次，也并不符合我們工作中提及的“高強(qiáng)螺栓”。
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（2）*：為便于對比，此處不考慮復(fù)雜螺栓群的受力情況。 4 k4 F% {; o6 E" i/ J7 k
7 j! s& x" B' ~) w( k1 K（3）*：承壓型高強(qiáng)螺栓在設(shè)計時也考慮了螺桿的承壓受力，將在后面的“高強(qiáng)螺栓承壓型和摩擦型對比“中進(jìn)行詳細(xì)介紹。
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發(fā)表于 2018-8-22 14:58:58
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