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高强度螺栓

高强度螺栓采用高强度材料制造。高强螺栓的螺杆、螺帽和垫圈都由高强钢材制作,常用45号钢、40硼钢、20锰钛硼钢、35CrMoA等。普通螺栓常用Q235(相当于过去的A3)钢制造。

从强度等级上看:高强螺栓,使用日益广泛。常用8.8s和10.9s两个强度等级,其中10.9级居多。普通螺栓强度等级要低,一般为4.4级、4.8级、5.6级和8.8级。

从受力特点来看:高强度螺栓施加预拉力和靠摩擦力传递外力。普通螺栓连接靠栓杆抗剪和孔壁承压来传递剪力,拧紧螺帽时产生预拉力很小,其影响可以忽略不计,而高强螺栓除了其材料强度很高之外,还给螺栓施加很大预拉力,使连接构件间产生挤压力,从而使垂直于螺杆方向有很大摩擦力,而且预拉力、抗滑移系数和钢材种类都直接影响高强螺栓的承载力。
根据受力特点分承压型和摩擦型.两者计算方法不同。高强螺栓最小规格M12,常用M16~M30,超大规格的螺栓性能不稳定,设计中应慎重使用。

高强度螺栓摩擦型和承压型连接的区别:

高强螺栓连接是通过螺栓杆内很大的拧紧预拉力把连接板的板件夹紧,足以产生很大的摩擦力,从而提高连接的整体性和刚度,当受剪力时,按照设计和受力要求的不同,可分为高强螺栓摩擦型连接和高强螺栓承压型连接两种,两者的本质区别是极限状态不同,虽然是
同一种螺栓,但是在计算方法、要求、适用范围等方面都有很大的不同。在抗剪设计时,高强螺栓摩擦型连接是以外剪力达到板件接触面间由螺栓拧紧力所提供的可能最大摩擦力作为极限状态,也即是保证连接在整个使用期间内外剪力不超过最大摩擦力。板件不会发生相对滑移变形(螺杆和孔壁之间始终保持原有的空隙量),被连接板件按弹性整体受力。在抗剪设计时,高强螺栓承压型连接中允许外剪力超过最大摩擦力,这时被连接板件之间发生相对滑移变形,直到螺栓杆与孔壁接触,此后连接就靠螺栓杆身剪切和孔壁承压以及板件接触面间的摩擦力共同传力,最后以杆身剪切或孔壁承压破坏作为连接受剪的极限状态。总之,摩擦型高强螺栓和承压型高强螺栓实际上是同一种螺栓,只不过是设计是否考虑滑移。摩擦型高强螺栓绝对不能滑动,螺栓不承受剪力,一旦滑移,设计就认为达到破坏状态,在技术上比较成熟;承压型高强螺栓可以滑动,螺栓也承受剪力,最终破坏相当于普通螺栓破坏(螺栓剪坏或钢板压坏)。

从使用上看:

建筑结构的主构件的螺栓连接,一般均采用高强螺栓连接。普通螺栓可重复使用,高强螺栓不可重复使用。高强螺栓一般用于永久连接。

高强螺栓是预应力螺栓,摩擦型用扭矩扳手施加规定预应力,承压型拧掉梅花头。普通螺栓抗剪性能差,可在次要结构部位使用。普通螺栓只需拧紧即可。

普通螺栓一般为4.4级、4.8级、5.6级和8.8级。高强螺栓一般为8.8级和10.9级,其中10.9级居多。

8.8级 与8.8S 是相同等级。普通螺栓与高强螺栓的受力性能与计算方法均有所区别的。高强螺栓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。

更具体的来说:

高强度螺栓连接具有施工简单、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。

高强度螺栓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,这就是高强度螺栓连接的原理。

高强度螺栓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增大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。为了增大接触面的摩擦系数,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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