高強度螺栓(High-Strength Friction Grip Bolt),英文直譯為:高強度摩擦預(yù)緊螺栓,英文簡稱:HSFG。可見,我們中文施工中所說的高強度螺栓是高強度摩擦預(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)人員對高強度螺栓基本定義的理解,產(chǎn)生了誤區(qū)。
誤區(qū)一:
材料等級超過8.8級的螺栓,就是“高強度螺栓”?
高強度螺栓和普通螺栓的核心區(qū)別并不在于使用材料的強度,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。
實際上在英標規(guī)范,美標規(guī)范中提到的高強度螺栓(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,材料強度高低并不是區(qū)別高強度螺栓與普通螺栓的關(guān)鍵。
高強度螺栓強在哪?
按照GB50017,計算單個普通螺栓(B類)8.8級和高強度螺栓8.8級抗拉及抗剪強度。
通過計算我們可以看到,相同等級的情況下,普通螺栓的抗拉強度和抗剪強度的設(shè)計值都要高于高強度螺栓。
那么高強度螺栓,“強”在哪里?
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)。
普通螺栓和高強度螺栓工作狀態(tài)下應(yīng)力應(yīng)變曲線
設(shè)計破壞時的極限狀態(tài)
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。
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。
高強度螺栓: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。
高強度螺栓連接,摩擦力首先承受剪力,當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。