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高强度螺栓的知识

作者：建筑中国建筑金属结构信息网网    
时间：2009-12-22 20:26:15 [收藏]

    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：8.8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 的数字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级的意思就是螺栓杆的抗拉强度不小于800MPa，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1000MPa，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/M27/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质量。承压型的承载能力取决于螺栓抗剪能力和栓 杆承压能力能力的最小值。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M16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，在中国建筑金属结构信息网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，我一直不太明白规 范为什么要这么写，采用的都是同一种材料为何要用两种表达方式计算同一个数值？
    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1.0，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于受拉承载力应 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；
    焊缝与螺栓知识

    焊缝等级
    1. 焊缝等级是施工验收等级，有三级。三级最低，只要求外观检查和尺寸检查。二级要求部分作超声波探伤检查。一级最高，要求全部做探伤检查。
    2. 对焊缝等级来说，原则是受拉等级高于受压，受动力的高于受静力的。
    3. 对接焊缝一般需要做无损探伤（或部分需要）。故一般对接焊缝的焊接等级为二级或一级，不小于二级。
    4. 角焊缝没必要作无损探伤，故角焊缝为一级的话，就没有多少意义。一般角焊缝为二级或三级。
    5. 焊缝等级见钢规7.1.1条，注意条文解释。
    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。
    高强螺栓
    3.高强螺栓的材料与普通螺栓不同。高强螺栓一般用于永久连接。常用的有M16~M30。超大规格的高强螺栓性能不稳定，应慎重使用。
    4.建筑结构的主构件的螺栓连接，一般均采用高强螺栓连接。
    5.工厂出厂的高强螺栓并不分承压型还是摩擦型。
    6. 究竟是摩擦型高强螺栓与承压型高强螺栓？实际上是设计计算方法上有区别：
    （1） 摩擦型高强螺栓以板层间出现滑动作为承载能力极限状态。
    （2）承压型高强螺栓以板层间出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螺栓连接以降低造价。
    普通螺栓与高强螺栓区别
    8.普通螺栓可重复使用，高强螺栓不可重复使用。
    9.高强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8.8级。高强螺栓一般为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1.0~1.5mm。
    13.摩擦型高强螺栓靠摩擦力传递荷载，所以螺杆与螺孔之差可达1.5～2.0mm。
    14.承压型高强螺栓传力特性是保证在正常使用情况下，剪力不超过摩擦力，与摩擦型高强螺栓相同。当荷载再增大时，连接板间将发生相对滑移，连接依靠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1.0～1.5mm。
    柱脚锚栓
    19.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。
    20.柱脚锚栓既不属于普通螺栓也不属于高强螺栓。严格来说，它不属于螺栓。柱脚锚栓一般采用M20或M24。
    21. 柱脚锚栓的制造标准应该同普通螺栓的制造标准。柱脚锚栓买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关。
    膨胀螺栓和化学螺栓
    22.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。
    23.膨胀锚栓主要靠膨胀管的张开与砼产生摩擦力来抗拔的。抗拔力的大小与施工工艺关系较大，人为因素较大，抽检做抗拉实验也没用。
    24.化学锚栓是采用打孔机打孔成型，将栓杆放入，然后灌入化学浆料以成锚固作用。常见的如慧鱼、喜力得等品牌。
    25. 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，常常会对砼中的受力钢筋以及砼本身造成损伤。
    26.砼规中，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。

    高强螺栓选用表

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