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我们拥有多年高强度螺栓研发、生产、销售、服务于一体的发展历程,积累了丰富的高强度螺栓制造经验,造就了一批从事高强度螺栓设计制造的工程技术人员和经验丰富的员工。随着市场经济不断深入和加工技术不断进步,我厂的技术革新和设备改造日新月异,生产规模逐渐扩大,已形成集高强度螺栓、热镀锌产品、建筑配件系列产品开发、生产、制造、维修、加工为一体的综合型企业。
什么是高强度螺栓
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:HSFG。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。
材料等级**过8.8级的螺栓,就是“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。
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4.6,5.6,8.8,10.9,12.9等(BS 3692 11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栓的关键。
正确理解“高强”,强在何处
按照G017,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**高强度螺栓。
那么高强度螺栓,“强”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
设计破坏时的极限状态
普通螺栓:螺杆本身发生**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克服,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,当荷载到摩擦力不足以抵抗剪力,静摩擦力被克服,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。
高强度螺栓的承载能力**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。
普通螺栓与高强度螺栓区别
普通螺栓可重复使用,高强度螺栓不可重复使用。
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。
普通螺栓一般为4.4级、4.8级、5.6级和8.8级。高强度螺栓一般为8.8级和10.9级,其中10.9级居多。
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。
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。
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1.5~2.0mm。
承压型高强度螺栓传力特性是**在正常使用情况下,剪力不**过摩擦力,与摩擦型高强度螺栓相同。当荷载再时,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
锚栓没有等级,只有材料之分:Q235和Q345。建筑结构上用锚栓多的就是柱脚锚栓。
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M24。
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关。
紧固高强度螺母的时候需要使用力矩扳手吗?
普通螺栓与高强度螺母的受力性能与计算方法均有所区别的。高强度螺母的受力首先是通过在其内部施加预拉力P,然后在被连接件之间的接触面上产生摩擦阻力来承受外荷载的,而普通螺栓则是直接承受外荷载的。普通螺栓与高强度螺母的受力功能高强度螺母连接具有施工简单、受力性能好、可拆换、耐疲劳、以及在动力荷载作用下不致松动等优点,是很有发展前途的连接方法。
高强度螺母是用特制的扳手上紧螺帽,使螺栓产生巨大而又受控制的预拉力,通过螺帽和垫板,对被连接件也产生了同样大小的预压力。在预压力作用下,沿被连接件表面就会产生较大的摩擦力,显然,只要轴力小于此摩擦力,构件便不会滑移,连接就不会受到破坏,这就是高强度螺母连接的原理。高强度螺母连接是靠连接件接触面间的摩擦力来阻止其相互滑移的,为使接触面有足够的摩擦力,就必须提高构件的夹紧力和构件接触面的摩擦系数。构件间的夹紧力是靠对螺栓施加预拉力来实现的,所以螺栓必须采用高强度钢制造,这也就是称为高强度螺栓连接的原因。
高强度螺栓连接中,摩擦系数的大小对承载力的影响很大。试验表明,摩擦系数主要受接触面的形式和构件的材质影响。为了接触面的摩擦系数,施工时常采用应喷砂、用钢丝刷清理等方法对连接范围内构件接触面进行处理。
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