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高強(qiáng)螺栓與普通螺栓的分別
作者:jlhjgj | 時(shí)間:2022-11-22 15:22:28

高強(qiáng)度螺栓是我們鋼結(jié)構(gòu)施工中最常見的施工內(nèi)容,所有的鋼結(jié)構(gòu)工程師都會(huì)覺得熟悉再熟悉。然而,事實(shí)可能并非如此。我們從最基本的概念開始,帶你重新理解高強(qiáng)度螺栓,可能會(huì)顛覆你最基本的理解。

01.什么是高強(qiáng)度螺栓?★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(jiǎn)稱:HSFG。可以看出,我們?cè)谥形氖┕ぶ兴f的高強(qiáng)度螺栓是高強(qiáng)度摩擦預(yù)緊螺栓的縮寫。在日常溝通中,只有摩擦(Friction)”“預(yù)緊(Grip)這兩個(gè)詞引起了許多工程技術(shù)人員對(duì)高強(qiáng)度螺栓基本定義的理解和誤解。

顛覆1:誤解:材料等級(jí)超過8.8級(jí)螺栓為高強(qiáng)度螺栓。

高強(qiáng)度螺栓和普通螺栓的核心區(qū)別不在于材料的強(qiáng)度,而在于力的形式。本質(zhì)是否施加預(yù)緊力,并使用靜摩擦力進(jìn)行剪切。*

事實(shí)上,美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中提到的高強(qiáng)度螺栓(HSFG BOLT)只有8.8級(jí)和10.9級(jí)兩種(BS EN 14399 / ASTM-A325&ASTM-490)普通螺栓包含4.6,5.6,8.8,10.9,12.9等(BS 3692 1表2);由此可見,高強(qiáng)度螺栓與普通螺栓的區(qū)別并不是關(guān)鍵。

★02.正確理解高強(qiáng)★按照GB計(jì)算單個(gè)普通螺栓50017(B類)8.8級(jí)和高強(qiáng)度螺栓8.8級(jí)抗拉抗剪強(qiáng)度。

通過計(jì)算,我們可以看到,在相同等級(jí)下,普通螺栓的抗拉強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值高于高強(qiáng)度螺栓。*

那高強(qiáng)度螺栓,強(qiáng)在哪里?

為了回答這個(gè)問題,我們必須從兩個(gè)螺栓的設(shè)計(jì)狀態(tài)開始,研究其彈性變形的規(guī)律,并了解設(shè)計(jì)損壞的極限狀態(tài)。

普通螺栓和高強(qiáng)度螺栓在工作狀態(tài)下應(yīng)力應(yīng)變曲線

設(shè)計(jì)破壞時(shí)的極限狀態(tài)

普通螺栓:螺釘本身超過設(shè)計(jì)允許的塑性變形,螺釘被切斷。

普通螺栓連接時(shí),在開始承受剪力之前,連接板之間會(huì)發(fā)生相對(duì)滑動(dòng),然后螺栓桿與連接板接觸,產(chǎn)生彈性塑性變形,承受剪力。

高強(qiáng)度螺栓:有效摩擦表面之間的靜摩擦被克服,兩塊鋼板相對(duì)位移,設(shè)計(jì)考慮為損壞。

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(duì)滑移(極限狀態(tài))。但此時(shí)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)*

顛覆二:誤區(qū):高強(qiáng)度螺栓的承載能力高于普通螺栓,為高強(qiáng)度。

根據(jù)單個(gè)螺栓的計(jì)算,高強(qiáng)度螺栓的抗拉和剪切設(shè)計(jì)強(qiáng)度低于普通螺栓。其高強(qiáng)度本質(zhì)是:在正常工作中,節(jié)點(diǎn)不允許發(fā)生相對(duì)滑動(dòng),即彈性變形小,節(jié)點(diǎn)剛度大。

可以看出,在給定設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷下,高強(qiáng)度螺栓設(shè)計(jì)的節(jié)點(diǎn)可能無法節(jié)省螺栓的數(shù)量,但其變形小、剛度大、安全儲(chǔ)備高。適用于節(jié)點(diǎn)剛度大的主梁,符合強(qiáng)節(jié)點(diǎn)、弱桿的基本抗震設(shè)計(jì)原理。

高強(qiáng)度螺栓的強(qiáng)度不在于其自身的承載力設(shè)計(jì)值,而在于其設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)剛度大、安全性高、抗破壞性強(qiáng)。

★03.對(duì)比高強(qiáng)度螺栓★

由于其設(shè)計(jì)受力原理不同,普通螺栓和高強(qiáng)螺栓在施工檢驗(yàn)方法上存在很大差異。

同級(jí)普通螺栓的機(jī)械性能要求略高于高強(qiáng)度螺栓,但高強(qiáng)度螺栓的驗(yàn)收要求略高于普通螺栓。

標(biāo)識(shí)樣式對(duì)比

普通螺栓和高強(qiáng)度螺栓的標(biāo)記是現(xiàn)場(chǎng)識(shí)別同級(jí)螺栓的基本方法。由于英美標(biāo)準(zhǔn)中高強(qiáng)度螺栓扭矩值計(jì)算的值不同,也有必要識(shí)別兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的螺栓。

價(jià)格對(duì)比

高強(qiáng)螺栓:(M24,L60,8.8級(jí))

普通螺栓:(M24,L60,8.8級(jí))

可以看出,普通螺栓的價(jià)格約為高強(qiáng)度螺栓的70%。結(jié)合驗(yàn)收要求,可以得出結(jié)論,其溢價(jià)部分應(yīng)保證材料的沖擊功率(韌性)性能。

04.總結(jié)

★對(duì)于一個(gè)看似簡(jiǎn)單的問題來說,從本質(zhì)上深入、全面、正確地理解它并不是一件簡(jiǎn)單的事情。高強(qiáng)度螺栓與普通螺栓的定義、含義和深刻區(qū)別是我們正確理解、使用高強(qiáng)度螺栓和施工管理的基本前提。

觀點(diǎn): (1)*:在一些鋼結(jié)構(gòu)書中確實(shí)提出,高強(qiáng)度螺栓是指強(qiáng)度超過8.8級(jí)螺栓。對(duì)于這種觀點(diǎn),首先,英國(guó)和美國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)不支持,強(qiáng)和弱沒有定義為一定的強(qiáng)度水平。其次,它不符合我們工作中提到的高強(qiáng)度螺栓。

(2)*:為便于比較,這里不考慮復(fù)雜螺栓組的應(yīng)力。

(3)*:在設(shè)計(jì)承壓型高強(qiáng)度螺栓時(shí),還考慮了螺釘?shù)某袎毫?,詳?xì)介紹了以下高強(qiáng)度螺栓承壓型與摩擦型對(duì)比。

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