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- V& P: Y; ~5 {' m& e8 a4 q7 ^! a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(shí)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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8 K5 p# M6 x) w7 i _01.什么是高強(qiáng)螺栓
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5 ^' k& M1 O! W2 \6 i) ^0 P! Z& t 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),。
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顛覆一：
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3 Z9 }& P. X. H. I5 H6 W! n# L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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- ~/ \+ W6 n; M/ ^6 J. o+ h 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）*
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" O) O& T8 ]( a8 e* Z3 E: g 實(shí)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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6 [, }) D& ]$ |- J 按照GB50017，計(jì)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,。! t9 K9 D+ `7 g/ M& [9 ~
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4 H6 c9 l, _8 J* o9 d q 通過計(jì)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(jì)值都要高于高強(qiáng)螺栓,。 （2）*
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! N: h) W. h0 O. V, t那么高強(qiáng)螺栓,，“強(qiáng)”在哪里？
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# {1 j+ J* I$ E7 `. h, N1 ^ 為回答這一個問題,，必須從兩種螺栓的設(shè)計(jì)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(jì)破壞時的極限狀態(tài),。
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普通螺栓和高強(qiáng)螺栓工作狀態(tài)下應(yīng)力應(yīng)變曲線
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: s2 v: J# `+ M設(shè)計(jì)破壞時的極限狀態(tài)
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$ f8 `( U( o4 a' B' g普通螺栓：螺桿本身發(fā)生超過設(shè)計(jì)允許的塑性變形,，螺桿被剪壞。 2 u3 n& x! O1 ?( E* S) O
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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,。 $ L: `$ L! B0 V- [! U+ y/ {
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$ t7 G9 A+ d6 L+ ~5 C: `) F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(jì)考量上即為破壞。
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# x+ \* A- u: w D2 `/ R1 N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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, _8 F2 W$ h+ q6 h- ^7 O 顛覆二：
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誤區(qū)：高強(qiáng)螺栓的承載能力高于普通螺栓，是為”高強(qiáng)“,。 * ~2 {8 P; v: Y2 t" |
* k0 q( C+ V5 K* X! Q$ ? 由單個螺栓的計(jì)算可知,，高強(qiáng)螺栓抗拉和抗剪的設(shè)計(jì)強(qiáng)度均低于普通螺栓。其高強(qiáng)實(shí)質(zhì)是：正常工作時,，節(jié)點(diǎn)不允許發(fā)生任何相對滑移,，即：彈塑性變形小，節(jié)點(diǎn)剛度大,。 - m) z/ C7 x0 ^8 a( Q
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. J$ h* b6 |/ b 可見：在給定設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)荷載的情況下,，用高強(qiáng)螺栓設(shè)計(jì)的節(jié)點(diǎn)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(diǎn)剛度較大的位置,，符合“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)，弱桿件”的基本抗震設(shè)計(jì)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(jì)值，而是表現(xiàn)于其設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)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(jì)的受力原理不同,，其在施工檢驗(yàn)方法上有極大的區(qū)別,。 # |1 e |% ]/ m/ V6 t, G
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6 n1 O I2 K2 {' X& r 同等級普通螺栓各項(xiàng)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(xiàng)沖擊功的驗(yàn)收要求,。 / m7 j2 C: j$ g2 \1 d
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7 v7 R" X8 B( s3 D9 S W( P標(biāo)識樣式對比
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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(jì)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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價格對比
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高強(qiáng)螺栓：（M24,，L60，8.8級）
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普通螺栓：（M24,，L60,，8.8級）
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5 O* X" L \: D: m3 H8 m 可見普通螺栓大約為高強(qiáng)螺栓價格的70%，結(jié)合其驗(yàn)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,。2 o J) H& s) Z# z0 X
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& P+ u9 C, j. N* z04.總結(jié) 2 B& N& @) p6 ]5 k$ C- L
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" w; X# g) `- L' J) R% L8 G 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,。
8 X6 B6 @4 N8 e3 C- ]; p7 I' t
, f- v8 E0 ~. M7 l3 x( |$ q/ t- V觀點(diǎn):
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" s! N2 w% n L# L- S/ p$ E# W. k（1）*：在有些鋼結(jié)構(gòu)的書中確實(shí)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(diǎn),，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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. t8 a/ M4 \- l* T) D( ~! F1 ?* J（2）*：為便于對比，此處不考慮復(fù)雜螺栓群的受力情況,。
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8 U" B, s& P9 b, C4 E9 b$ o- G（3）*：承壓型高強(qiáng)螺栓在設(shè)計(jì)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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