|
|
) O0 o& {$ C6 e, u$ p% e9 W' f! f+ b: Z
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,。
" k' V- s/ T# Y4 E0 y- O1 Z3 ?+ z. ~& z' s
01.什么是高強(qiáng)螺栓
1 X% @) C. Y( ?- H0 \
9 w; ^4 F1 E4 M8 x 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,�,？梢姡覀冎形氖┕ぶ兴f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),。
' \ A t7 \+ D1 R
6 a/ U+ k7 T. ]' u5 S* a顛覆一：
3 r3 a. U- |# y, y7 Z* \1 {" n4 y5 y. D
誤區(qū)：材料等級超過8.8級的螺栓，就是”高強(qiáng)螺栓“,。
6 }- a9 u! n$ P6 u) g
$ }, @$ m; R! l# m" L* ^ / j. O; W7 U# p* F1 w
7 O/ _. l6 f5 o/ q0 d' |0 [
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）*
/ C5 ]. J' k$ `1 J# @5 N% M; j' \. j ^& ?
' P, |' `9 C5 f, R; b7 U& @3 J 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,。- l- w% h3 }, p& Z" K* \
$ u8 K j" ^, d8 F1 z+ E" t t
& h9 j! k" ?/ l7 F( V% H
, S6 N) C0 f; z) M! ]
# g2 K. L( U. h- H, ]8 ^) t% M
02.正確理解“高強(qiáng)”，強(qiáng)在何處 7 l K1 O' L6 \9 d( {% S
6 Q% j- c& h; [2 f5 q3 y; K9 U2 v 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,。
! z9 U6 }8 T% Y8 _% V ]* Z( r1 b' j- s6 H, ^$ G
) Z$ @4 i& T" L3 q9 R2 }& s. ] V. l6 @
' N$ z7 j7 ~4 C4 R8 V$ [
& _4 J" @# `0 R' `9 w+ I 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）*
; l0 Q, g; W }0 S8 i2 i# }8 n6 X# t0 R; b
7 a B5 V, F5 w( p
1 R6 _2 j1 \/ S5 m/ k那么高強(qiáng)螺栓，“強(qiáng)”在哪里,？
1 K$ r( t7 B$ s! N) k+ v4 e
& L1 F2 x# a& q u: S5 e, c0 u 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),。
9 I7 h! }+ U9 E" C9 _# D& _4 W+ P' a7 X: ^* D4 ?7 S3 a/ A
普通螺栓和高強(qiáng)螺栓工作狀態(tài)下應(yīng)力應(yīng)變曲線9 H( A+ E3 e9 x% D8 i1 E2 A, k3 M
1 v9 U0 i8 m! X2 ^
4 @0 ?" c& I8 v6 e5 \% s
4 g7 P1 N0 g# }$ t0 d/ h& r 2 d; _ t+ f4 I l' X
設(shè)計破壞時的極限狀態(tài) . w6 T3 H+ Q/ |+ d# i0 B$ [! t
0 V- [# D) P9 W7 o% E, J w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。 ; j( z2 n0 Q& @5 L. `
3 e w4 x( e3 B |+ q
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,。 + x% ?& y; f& i+ ~
( O" X k% G( G# |/ T9 M, g+ w
: P' g+ I! m. `& @
/ R* F3 l: a1 }6 u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,。
^& k$ p$ V5 @0 C( L6 T
9 ]4 z2 r7 `$ q1 O$ Y: t$ F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）
2 z! k; z Y" u
! _, ]; m9 Y, [) R8 [5 n 2 w. n4 Z ?3 K7 [4 q
, w2 a* p8 u& X: B# a3 H c5 x 顛覆二： 3 j$ x S; `+ o1 t4 C1 p: f
; O8 D5 U2 X* U: t
. ]$ Q* d5 d* s7 v+ E/ Z誤區(qū)：高強(qiáng)螺栓的承載能力高于普通螺栓，是為”高強(qiáng)“,。
5 v2 N! W2 L% R }. x
! j$ h/ a9 z/ s/ @
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,。 - i# S- x" U2 l9 m, |& ]
" u6 D4 t0 R4 H2 ]" A
1 `5 H4 l9 g. z! u: D7 Q 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,。
6 a5 w2 h4 Q8 `+ y
9 o& t+ k, v3 g! \0 ~$ A4 J2 n
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)。 7 [/ ]3 m7 Y9 U k' e8 a* {4 j3 g- z
, ]( W4 g+ O2 d
2 Q% u+ {+ L, l& J7 f, [3 w9 d
03.高強(qiáng)螺栓的對比
' U4 e6 Z4 p0 V* q$ F2 W$ Q8 w$ R' X& t9 i4 Y: @: J8 o
7 v% o5 j; y1 k( [4 Z$ y. b3 P
7 w. Z' X+ L% U: @& M 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,。
. i+ X3 e1 Z' s0 U% }
( d( ]8 U! h! H% u, E
5 s- A1 @2 ?( a
3 t0 r) k$ m- ?+ E- Y% X0 ?
2 F ?5 [8 B0 }. U ^" S 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,。
) _$ R7 Q; u: @8 w( @& B
1 Y7 \% ]& H }
% s/ D' w' w5 |0 e2 l: p8 i
, E$ w6 [/ f2 N% a" Z5 k, n8 o
9 E& E4 g1 T0 N3 s: Q' G/ [3 }標(biāo)識樣式對比
& |8 a: ^! `7 Y) b& j% e* ^
2 \7 \) D8 F. `$ y) j" u
" y3 e u' Q1 R 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,。
8 S0 C0 h1 x/ o
6 y5 A7 c, a" ?$ k, ^+ v價格對比
- Q, y0 m: A8 Y6 \9 W0 a5 v5 I' R3 ^- C) j
高強(qiáng)螺栓：（M24,，L60，8.8級）
3 p( N; J& Z0 E+ b2 F$ B* O1 o8 J7 y* J8 F, L/ F
5 v+ l e; W. o# l
% N# A( u$ n3 M" @/ H
普通螺栓：（M24,，L60,，8.8級） ( i3 T$ n6 K& W9 w
, g# p1 j% d& w6 s; H* y
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。5 q x" M% A3 s1 s: J5 C
* e1 T% R0 d6 U* h1 z
0 Q/ C& n0 j. I& ?9 O y- y1 u4 l# D1 F! @# E
04.總結(jié)
3 }/ I# o; ?( A1 ^( c1 P
. s1 Q' E9 W; r( Q 2 K0 |2 h6 q( g3 z) q% C& n
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,。
4 N/ G+ y, Y. @7 n* V$ E# g; S: n+ X/ l! Z9 F0 }
觀點:
- x0 k% _, r* B1 x$ V4 `8 L
/ b: B0 ]6 U9 A/ l- ^1 F3 k
5 r6 \9 K% B1 n$ l5 F9 n4 H$ i. x（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”。
$ c! i7 \9 [& d4 }$ q/ a7 H4 a% _5 {" w; ]( ~+ [
（2）*：為便于對比,，此處不考慮復(fù)雜螺栓群的受力情況,。
8 o) Y- R# A0 b$ K- c+ N
/ `& m0 B: M6 d0 Y3 _（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。
|
本帖子中包含更多資源
您需要 登錄 才可以下載或查看,，沒有帳號,？注冊會員
x
|
發(fā)表于 2018-8-22 14:58:58
QQ好友和群
收藏
淘帖
問題專業(yè),，描述清楚
伸手黨/灌水/看不懂
