、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)
。
02高強(qiáng)度螺栓規(guī)格
國(guó)內(nèi)常用的高強(qiáng)度螺栓分為 ASTM 及 JIS 規(guī)格
。通常使用 ASTM 高強(qiáng)度螺栓有 A325 及 A490 兩種，具體使用情況如表一所示
。
表一 ASTM 通用高強(qiáng)度螺栓
A325 螺栓的主要成分是 TYPE1 及 TYPE3 兩種
，TYPE1 用于一般結(jié)構(gòu)，必要時(shí)可熱浸鍍鋅
，耐候鋼應(yīng)配合使用TYPE3 用于螺栓TYPE3 螺栓設(shè)計(jì)圖紙應(yīng)特別注明
，A325 螺栓的機(jī)械性如表2所示。
表二 ASTM機(jī)械性能高強(qiáng)度螺栓
A490 螺栓的材料強(qiáng)度比 A325 高
，但 A490 螺栓不得熱浸鍍鋅
。A490 螺栓分為 3 TYPE 同樣的耐候鋼也用 TYPE3 型螺栓。A325 及 A490 螺栓的標(biāo)準(zhǔn)直徑以英尺為單位
，以 1/8 英尺為單位
，均介于 1 英尺至 1.5 英尺之間常用 1 英尺左右的直徑。
在某些特殊情況下
，螺栓直徑超過(guò) 1.5
， 可用于此時(shí)A490 螺栓。A490 螺栓使用情況如表一所示，材料強(qiáng)度如表二所示
。ASTM 高強(qiáng)度螺栓的螺頭和螺帽均為六角形
，其中螺帽必須為重型六角形螺帽。
JIS高強(qiáng)度螺栓的規(guī)格分為 F 是為減少材料用量和美觀需求而開(kāi)發(fā)的圓螺栓頭S 系列(見(jiàn)圖1)安裝后很難拆卸圓螺栓頭
。
圖一 JIS F10T圓頭扭矩控制高強(qiáng)度螺栓
材料強(qiáng)度不同
，F(xiàn)又分為 系列F8t、F10t 及 F11t 三種
，s該系列分為 s8t 及 s10t 兩種
，其中 F11t 由于質(zhì)量難以控制
，只有一些制造商具有制造資質(zhì)
，其材料強(qiáng)度如表3所示。
表三 JIS 高強(qiáng)度螺栓材料的強(qiáng)度
JIS 螺栓直徑為 mm 為單位
，常用的直徑規(guī)格為 12mm 至 24mm 之間
。根據(jù)過(guò)去的熱浸鍍鋅經(jīng)驗(yàn)
，高強(qiáng)度螺栓在熱浸鍍鋅前的酸洗過(guò)程中會(huì)吸收氫氧，導(dǎo)致延遲損壞
。延遲損壞是由于金屬結(jié)晶中氫氧壓力過(guò)大
，高強(qiáng)度螺栓緊固一段時(shí)間后突然斷裂的結(jié)果。
延遲損壞F10t 會(huì)發(fā)生上述高強(qiáng)度螺栓
，F(xiàn)8t 以下不會(huì)發(fā)生
，所以熱浸鍍鋅高強(qiáng)度螺栓只能使用 F8t 以下。
中國(guó)土木水利工程學(xué)會(huì)編制的《熱浸鍍鋅鋼橋設(shè)計(jì)施工手冊(cè)》明確規(guī)定建筑使用 F8t 螺栓
、F10 螺帽
、F35 華司組合和鍍鋅試驗(yàn)片的疲勞強(qiáng)度約低于黑漆母材 12kgf/mm2，因此
，熱浸鍍鋅的高強(qiáng)度螺母 F8t 應(yīng)根據(jù)情況考慮增加螺栓用量
。
螺栓的外觀如圖2所示，螺栓的類型將在螺栓頭上標(biāo)記
，如圖3
、4所示，便于使用和施工管理
。
螺栓應(yīng)與螺帽和墊圈配合使用
。螺栓組由螺栓、螺帽和墊圈組成
。表四和表五分別為 ASTM 及 JIS 高強(qiáng)度螺栓組的組合
。耐候鋼應(yīng)配合耐候螺栓、螺帽和墊圈
。
表四 ASTM 高強(qiáng)度螺栓組
注：螺帽除A563-B其余為重型六角形螺栓
。
表五 JIS 高強(qiáng)度螺栓組
此外
，墊圈可以避免螺栓或螺母鎖緊過(guò)程中因旋轉(zhuǎn)而損壞鋼板，也可以分散螺栓頂部的壓力過(guò)于集中
。此外
，在旋轉(zhuǎn)端（螺栓頭或螺母端）墊圈可以減少旋轉(zhuǎn)表面的摩擦
。
03 螺栓軸拉力-軸向變形曲線
螺栓緊固過(guò)程將首先鎖定在緊固狀態(tài)
，所謂的緊固狀態(tài)是使用一個(gè)特殊的扳手來(lái)擰緊螺栓的數(shù)圈，這是一個(gè)緊固狀態(tài)
。緊密狀態(tài)下的螺栓已經(jīng)承受了部分預(yù)拉力
。
圖8為螺栓自緊固情況開(kāi)始，螺栓軸拉軸向變形曲線關(guān)系
，橫坐標(biāo)為螺帽旋轉(zhuǎn)圈數(shù)
，相當(dāng)于軸向變形，縱坐標(biāo)為螺栓張力
，曲線至緊固狀態(tài)開(kāi)始呈線性關(guān)系
，然后線進(jìn)入非線性階段，然后螺釘收縮
，強(qiáng)度開(kāi)始下降
，最后螺釘斷裂。
圖8 螺栓的軸拉力-軸向變形關(guān)系曲線
當(dāng)螺栓張力時(shí)
，臨界斷面發(fā)生在螺釘上
。螺釘?shù)妮^大張力強(qiáng)度是材料的抗拉強(qiáng)度和張力表面As的乘積
其中，
=0.75 至 0.79Ab n = 每厘米螺齒數(shù) d= 螺栓的標(biāo)準(zhǔn)直徑Ab=螺栓標(biāo)準(zhǔn)斷面積（cm2）=πd/4 材料的屈服發(fā)生在螺釘?shù)陌己厶?div id="jfovm50" class="index-wrap">，螺釘?shù)那窒抻诰植繀^(qū)域
，螺栓軸向拉變形的關(guān)系曲線當(dāng)時(shí)不明確，螺栓屈服時(shí)的載荷為 proof load
，等于螺栓材料的屈服強(qiáng)度和張力面積的乘積
，A325 螺栓的 proof load 約為自身抗拉強(qiáng)度的 70%，A490 螺栓的 proof load 約為自身抗拉強(qiáng)度的 80%
。
因此
，安裝高強(qiáng)度螺栓時(shí)需要增加預(yù)緊力 Tb，這種預(yù)緊力是80%的螺栓抗拉強(qiáng)度表8 A325 與 A490 螺栓較小預(yù)緊力為 JIS 螺栓較小預(yù)緊力
。
A572 螺栓的較小預(yù)拉力約等于 proof load
，A490 螺栓較小預(yù)緊力也很接近其 proof load，預(yù)拉力在實(shí)際施工中會(huì)高于較小預(yù)緊力
，因此螺栓在施加預(yù)緊力時(shí)基本屈服
。
原則上，螺栓的預(yù)緊力越大越好
，不會(huì)使螺栓永久塑性變形
，不易松弛
。
表八 A325 及 A490 螺栓較小預(yù)緊力
表九 JIS 螺栓較小預(yù)緊力
04與高強(qiáng)度螺栓對(duì)比
普通螺栓可重復(fù)使用，高強(qiáng)度螺栓不能重復(fù)使用
。
高強(qiáng)度螺栓一般由高強(qiáng)度鋼制成(45號(hào)鋼)(8.8s)
，20MmTiB(10.9S)，它是一種預(yù)應(yīng)力螺栓
。摩擦型用扭矩扳手施加規(guī)定的預(yù)應(yīng)力
，壓力型擰下梅花頭。普通螺栓一般由普通鋼制成(Q235)制作
，只需擰緊即可
。
普通螺栓一般為4.4級(jí)、4.8級(jí)
、5.6級(jí)和8.8等級(jí)
。高強(qiáng)度螺栓一般為8.8級(jí)和10.9級(jí)，其中10.9級(jí)居多
。
普通螺栓的螺孔不一定大于高強(qiáng)度螺栓
。事實(shí)上，普通螺栓的螺孔相對(duì)較小
。
普通螺栓A
、B級(jí)螺孔一般只比螺栓大0.3~0.5mm。C螺孔一般大于螺栓1.0~1.5mm
。
摩擦型高強(qiáng)度螺栓通過(guò)摩擦力傳遞載荷
，因此螺釘與螺孔之間的差異可以達(dá)到1.5～2.0mm。
承壓型高強(qiáng)度螺栓的傳力特性是保證剪力在正常使用下不超過(guò)摩擦力
，與摩擦型高強(qiáng)度螺栓相同
。當(dāng)荷載再次增加時(shí)，連接板之間會(huì)發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)
。連接取決于螺釘?shù)募羟泻涂妆诘膲毫?div id="jfovm50" class="index-wrap">，這與普通螺栓相同，因此螺釘與螺釘孔之間的差異略小1.0～1.5mm
。
由于其設(shè)計(jì)受力原理不同
，普通螺栓和高強(qiáng)度螺栓在施工檢驗(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
。
對(duì)比標(biāo)識(shí)樣式
價(jià)格對(duì)比
高強(qiáng)度螺栓：（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
。
05螺栓緊固方法
普通螺栓的緊固程度沒(méi)有明確規(guī)定
。鎖緊時(shí)施加的力一般只需連接緊密即可。但由于鎖緊時(shí)沒(méi)有張力
，螺母容易松動(dòng)脫落
。為了防止松動(dòng)，可以使用彈簧墊圈或雙螺母將內(nèi)螺母壓緊
，以防止兩個(gè)螺母同步旋轉(zhuǎn)和松動(dòng)
。
使用雙螺母時(shí)
，內(nèi)螺母應(yīng)使用重型六角形螺母
，外螺母可使用普通螺母（見(jiàn)圖9）。一般來(lái)說(shuō)
，高強(qiáng)度螺栓
，無(wú)論是承載型還是阻力型，預(yù)緊后都會(huì)有張力
。預(yù)緊力引起的接觸面正應(yīng)力會(huì)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)摩擦阻力
，因此螺母不會(huì)松動(dòng)，因此無(wú)需添加防脫裝置
。
圖 九
但是
，由于特殊用途（如振動(dòng)機(jī)械或車身重要結(jié)構(gòu)位置），必須使用特殊夾頭防止螺母松動(dòng)
。螺栓夾頭決定螺栓和螺釘?shù)拈L(zhǎng)度或形式
，以防止松動(dòng)。螺母夾緊裝置的詳細(xì)信息見(jiàn)圖10
。
圖 十
06結(jié)語(yǔ)
目前
，高強(qiáng)度螺栓廣泛應(yīng)用于汽車領(lǐng)域，主要用于汽車強(qiáng)度連接和汽車輪轂等重要部件
，對(duì)汽車的安全穩(wěn)定駕駛起著不可替代的作用
