高强度螺栓与普通螺栓的区别

高强度螺栓(High-Strength Friction Grip Bolt),英文直译为：高强度摩擦预紧螺栓，英文简称：HSFGo可 见我们中文施工中所说的高强度螺栓是高强度摩擦预紧螺栓的简称。在日常沟通中，仅 仅是简略了 “摩 擦(Friction) ” ”预紧(Grip) ”两个词，却造成了许多工程技术人员对高强度螺栓基本定义的理解，产生了 误区。

误区一：

材料等级超过8.8级的螺栓，就是篁高强度螺栓” ?

高强度螺栓和普通螺栓的核心区别并不在于使用材料的强度，而是受力的形式。本质是是否施加预 紧力，并利用静摩擦力抗剪。(D*

(1) * ：在有些钢结构的书中确实有提出，高强度螺栓是指强度超过8.8级的螺栓,对于这种观点，首先英美标 准是 不支持的，没有针对某种特定强度等级来界定鼐强・与■弱S其次,也并不符合我们工作中提及的经高强度螺栓S

实际上在英标规范，美标规范中提到的高强度螺栓(HSFG BOLT)只有8.8级和10.9级两种(BS EN 14399/ASTM-A325&ASTM-490),而普通螺栓却有包含有 4.6, 5.6, 8.8, 10.9, 22.9 等(BS 3692 口款表 2)；由 此可见，材料强度高低并

不

是区别高强度螺栓与普通螺Tabic 2 — SrrengTh Wade dedignntiona of «icv?l bolts and ©crcwg 4.« 4$ 5.6 3.8 6.S 栓的

30.® 矢键

12.9 。

Strength grade desig nation Tensile strength FtA min • N mm- Yield st ress min. N/mm Stress at permanent set limit

2400 400 500 500 600 SOO 1 000 240 320 800 400 480 1 200 - ? N mm- — — — — 二・正确理解〃高强J强在何处 按照GB50017，计算单个普通螺栓(B类)8.8级和高强度螺栓8.8级抗拉及抗剪强度。

通过计算我们可以看到，相同等级的情况下，普通螺栓的抗拉强度和抗剪强度的设计值都要高于高 强度螺栓。⑵，

(2) * ••为便于对比,此处不考虑复杂螺栓群的受力情况。那么高强度螺栓，昭虽”在哪里?

为回答这一个问题，必须从两种螺栓的设计工作状态入手，研究其弹塑性变形的规律，并理解到 设计破坏时的极限状态。

普通螺栓和高强度螺栓工作状态下应力应变曲线

曾通尬性折鸭连按的变形曲线

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离殘！ X栓抗鸭连授的变形曲毁

l>cf (rnuitiun cunv IMIII shcxor cunncvtium 设计破坏时的极限状态 普通螺栓：螺杆本身发生超过设计允许的塑性变形，螺杆被剪坏。

普通螺栓连接，开始承受剪力前连接板间就会发生相对滑移，继而螺栓杆和连接板接触，发生弹塑 性形变，承受剪力。

高强度螺栓：有效摩擦面间的静摩擦力被攻克，两块钢板发生相对位移，设计考量上即为破坏。

高强度螺栓连接，摩擦力首先承受剪力，当荷载増大到摩擦力不足以抵抗剪力，静摩擦力被攻克， 连接板发生相对滑移（极限状态）。但此时虽然破坏，但螺栓杆与连接板发生接触，依然可以利用其本 身的弹塑性形变，承受剪力。⑶，

（3） 中

承压型高强度螺栓在设计时也考虑了螺杆的承压受力，将在后面的“高强度螺栓承压型和摩擦型对比・进行详细介绍。

误区二： 高强度螺栓的承载能力高于普通螺栓，是为“高强” ？

由单个螺栓的计算可知，高强度螺栓抗拉和抗剪的设计强度均低于普通螺栓。其高强实质是：正常 工作时，节点不允许发生任何相对滑移，即：弹塑性变形小，节点刚度大。

可见：在给定设计节点荷载的情况下，用高强度螺栓设计的节点并不一定能节省螺栓使用数量，但 是其变形小，刚度大，安全储备高。适合用主梁，等要求节点刚度较大的位置，符合“强节点，弱杆 件”的基本抗震设计原理。

高强度螺栓之强，并非在于其本身的承载能力设计值，而是表现于其设计节点的刚度大，安全性能高， 抗破坏的能力强。

三・高强度螺栓与普通螺栓的对比

咼强度螺栓与普通螺栓的对比

GB 5781 GB 5783 BS3692

ASME B18 21体”如来承受穷力

GB1228 BSEN 14399 ASTMA325A490

普通螺栓和高强度螺栓由于其设计的受力原理不同， 其住施工艮［方法上有极大的区别。

依政加的ESS力产生的JW力

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1

普通螺栓与高强度螺栓的检验要求

拉伸 冲击功J MPa BS3692 ISO 8 董通 88 Bl BS4395-1 ISO1 MPa 伸长率% kN HRC HV10 0 885 635 817 830 959 827 944 12 29 12 24 52 53 52 58 R 23-3 266-33 5 4 29.8 294 212 ■ 30J 33J R R R ■ 207 88 25-3 260-33 0 4 28.9 魁 ■ ■ 同等级普通螺栓各项机械性能要求均比高强度螺栓略高，但高强度螺栓较普通螺栓多一项冲击功的验 收要求。

识样式对比

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b) c) d) a)

a.英你8 • 8级高强螺栓连接副标识『螺栓厲母和垫固(BS 4395 ) b.英标8磁高强遞栓匡接副标识‘割全.唳母和垫慝(BS EN 14399 ) C.芙标8.8级高强噱栓连接副标识，螺栓，螺毋和垫阖(ASTM A325 ) d.英标8 • 8级昔通蟆桂连接副标识「螺栓.蝮母和迤卷(BS 3692 )

普通螺栓和高强度螺栓的标示是对同等级螺栓现场识别的基本方法。由于英美标准中对于高强度螺栓扭 矩值计算的取值并不相同，所以识别两种标准的螺栓也有必要口

价格对比

高强度螺栓:(M24, L60, 8.8级)

谨标人八，心制也Q螺林报价单

•・W 1AH 1 BS 4395 ・ 1(1969)(

1心1 1 ............... <4A- 1 MI2 KrKJOu) $0.27 MIO uria (x> $0.A2 50.” SO/IG $0.47 ,0 • 49 40.51 $0.53 $0-55 S0.S7 M2d M22 iQ 必 C *c> $0 90 $0.93 $097 $1.01 $1.04 $1 08 $111 $1.15 $1 19 MW 儉怡(儿) $0.69 $0.72 $0.75 $0.78 $0.81 Vtn.) $1.23 $1.27 $1.31 $1.35 $l ・ 40 ♦ 144 讲於3 J y.87 X1.93 /$1.99 / $2.05 ♦2.11 12.17 $2.22 $2-40 $2.47 $2 $2.61 $2.69 A2.76 M36 4；) ♦4 00 $4.11 $4.21 $432 $4.42 «4S3 30 35 •10 4S 50 SS GZU 65 70

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对于一个看似简单的问题，想要从本质上深入，全面，正确的理解，也并不是一件简单的事情。高 强度螺栓和普通螺栓的定义、含义、深意的区别，是我们正确理解，运用高强度螺栓，并进行施 工管理 的基础前提。 高强度螺栓，你了解多少？

高强度螺栓在生产上全称叫高强度螺栓连接副，一般不简称为高强度螺栓。 根据安装特点分为：大六角头螺栓和扭剪型螺栓。其中扭剪型只在10.9级中使用。

根据高强度螺栓的性能等级分为：88级和10.9级。其中8.8级仅有大六角型高强度螺栓，在标 示 方法上，小数点前数字表示热处理后的抗拉强度；小数点后的数宇表示屈强比即屈服强度实测值与极限 抗拉强度实测值之比。8.8级的竟思就是螺栓杆的抗拉强度不小于SOOMPa屈强比为0.8 ； 10.9级的意 思就是螺栓杆的抗拉强度不小于QOOMPa屈强比为0.9。

结构设计中高强度螺栓直径一般有M16/M20/M22/M24/M2刀M30,不过M22/M27为第二选择 系列， 正常情况下选用M16/M20/M24/M30为主。

高强度螺栓在抗剪设计上根据设计要求分为：高强度螺栓承压型和高强度螺栓摩擦型。

摩擦型的承载能力取决于传力摩擦面的抗滑移系数和摩擦面数量，喷砂（丸）后生赤锈的摩擦系数 最高，但从实际操作来看受施工水平影响很大，很多监理单位都提出能否降低标准来确保工程

承压型的承载能力取决于螺栓抗剪能力和栓杆承压能力的最小值。在只有一个连接面的情况下，M16 摩擦型抗剪承载力为21.6-45.0kN,而M26承压型抗剪承载力为39.2-48.6 kN,性能要优于摩擦型。

在安装上，承压型工艺要简单一些，连接面仅需清除油污及浮锈。沿轴杆方向抗拉承载力，在钢结 构规范中写的很有意思，摩擦型设计值等于0・8倍预拉力，承压型设计值等于螺杆有效面积乘 以材料抗 拉强度设计值，看起来似乎有很大区别，实际上两个值基本一致。

在同时承受剪力和杆轴方向拉力时，摩擦型要求是螺栓承受的剪力与受剪承载力之比加上螺杆承受 轴力与受拉承载力应力比之和小于10,承压型要求是螺栓承受的剪力与受剪承载力之比的平方加上螺杆 承受轴力与受拉承载力比的平方之和小于1・0,也就是说在同种荷载组合情况下，相同直径的承压型高强 度螺栓在设计上的安全储备要高于摩擦型高强度螺栓的。

考虑到在强震反复作用下，连接摩擦面可能会失效，这时候的抗剪承载力还是要取决于螺栓抗剪能 力和板件承压能力，因此抗震规范规定了高强度螺栓极限受剪的承载力计算公式。

尽管承压型在设计数值上占有优势，但由于其属于剪压破坏型式，螺栓孔为类似普通螺栓的孔隙型 螺栓孔，在承受荷载作用时的变形远大于摩擦型，所以高强度螺栓承压型主要用于非抗震构件 连接、非 承受动荷载构件连接、非反复作用构件连接。

这两种型式的正常使用极限状态也是有区别的：

摩擦型连接是指在荷载基本组合作用下连接摩擦面发生相对滑移； 承压型连接是指在荷载标准组合作用下连接件之间发生相对滑移； 普通螺栓

1 •普通螺栓分A、B、C三种。前两种是精制螺栓，较少用。一般说的普通螺栓，均指C级普通螺栓。 2.在一些临时连接及需拆卸的连接中，常用到C级普通螺栓。建筑结构常用的普通螺栓有M16. M20. M24。某些机械工业粗制螺栓直径可能比较大，用途特殊。

高强度螺栓

3高强度螺栓的材料与普通螺栓不同。高强度螺栓一般用于永久连接。常用的有M16-M30.,超大规格的 高强度螺栓，性能不稳定，应慎重使用。

4•建筑结构的主构件的螺栓连接，一般均采用高强度螺栓连接。

5•工厂出厂的高强度螺栓并不分承压型还是摩擦型。

6. 究竟是摩擦型高强度螺栓或者是承压型高强度螺栓？实际上是设计计算方法上有区别：

(D 摩擦型高强度螺栓以板层间出现滑动作为承载能力极限状态。

(2)承压型高强度螺栓以板层间岀现滑动作为正常使用极限状态，而以连接破坏作为承载能力极限状 态。

7. 摩擦型高强度螺栓并不能充分发挥螺栓的潜能。在实际应用中，对十分重要的结构或承受动力荷载 的结构，尤其是荷载引起反向应力时，应该用摩擦型高强度螺拴，此时可把未发挥的螺栓潜能作为安全 储备。除此以外的地方应采用承压型高强度螺栓连接以降低造价。

普通螺栓与高强度螺栓区别

8普通螺栓可重复使用，高强度螺栓不可重复使用。

9高强度螺栓一般由高强钢材制成(45号钢(8.8s),20MmTiB(10.9S),是预应力螺栓，摩擦型用扭矩 扳手施 加规定预应力，承压型拧掉梅花头。普通螺栓一般由普通钢材(Q235)制成，只需拧紧即可。

10 •普通螺栓一般为4.4级、4 8级、5.6级和88级。高强度螺栓一般为8.8级和10.9级，其中10.9级居 多°

11 •普通螺栓的螺孔不一定比高强度螺栓大。实际上，普通螺栓螺孔比较小。

12 •普通螺栓A、B级螺孔一般只比螺栓大0.3~0.5mm。C级螺孔一般比螺栓大

13 •摩擦型高强度螺栓靠摩擦力传递荷载，所以螺杆与螺孔之差可达1.5-2.0mmo

14 •承压型高强度螺栓传力特1•生是保证在正常使用情况下，剪力不超过摩擦力，与摩擦型高强度螺栓相 同。当荷载再増大时，连接板间将发生相对滑移，连接依垂螺杆抗剪和孔壁承压来传力，与普通螺栓相 同，所以螺杆与螺孔之差略小些，为1.0-1.5mmo 柱脚锚栓

15.锚栓没有等级，只有材料之分：Q235和Q345。建筑结构上用锚栓最多的就是柱脚锚栓。

16 •柱脚锚栓既不属于普通螺栓也不属于高强度螺栓。严格来说，它不属于螺栓。柱脚锚栓一般采用 M20 或 M24o 17. 柱脚锚栓的制造标准应该同普通螺栓的制造标准。柱脚锚栓埋入的长度应该与其与混凝土之间的摩 擦力，还有就是锚栓的形式有矢。

膨胀螺栓和化学螺栓

18. 不管是膨胀锚栓还是化学锚栓，均非国标规范中的连接形式，应避免使用这类连接，尤其是重要的 连接中。均应采用事先预埋件。

19. 膨胀锚栓主要乘膨胀管的张开与碇产生摩擦力来抗拔的。抗拔力的大小与施工工艺矢系较大，人为 因素较大，抽检做抗拉实验也没用。

20. 化学锚栓是采用打孔机打孔成型，然后灌入化学浆料，将栓杆放入，以成锚固作用。

21. 膨胀螺栓和化学螺栓，其实都属于锚栓性质。在某些情况下，因为没有事先预埋，就需要用到膨胀 螺栓或化学锚栓了。但这种情形应该在设计中努力避免：因为锚栓都应该预埋，例如柱脚锚栓。因为只 有这样，才能保证最佳的粘接和受力。而且事后打孔，常常会对磴中的受力钢筋以及碇本身造成损伤。

22. 碇规范中•对于预埋在混凝土中的构件，都称之为预埋件。根据建设部文件，膨胀螺栓不得用于幕 墙。一般新建工程，严禁采用膨胀锚栓，都应该采用预埋。