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于高强度螺栓。

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：螺杆本身发生超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攻克，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，当荷载增大到摩擦力不足以抵抗剪力，静摩擦力被攻克，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。

误区二：高强度螺栓的承载能力高于普通螺栓，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。

高强度螺栓与普通螺栓对比

普通螺栓和高强度螺栓由于其设计的受力原理不同，其在施工检验方法上有极大的区别。

同等级普通螺栓各项机械性能要求均比高强度螺栓略高，但高强度螺栓较普通螺栓多一项冲击功的验收要求。

高强度螺栓：（M24，L60，8.8级）

普通螺栓：（M24，L60，8.8级）

可见普通螺栓大约为高强度螺栓价格的70%，结合其验收要求的对比，可以得出，其溢价部分就应该是为了保证材料的冲击功（韧性）性能。

观点总结

（1）在有些钢结构的书中确实有提出，高强度螺栓是指强度超过8.8级的螺栓。对于这种观点，首先英美标准是不支持的，没有针对某种特定强度等级来界定“强”与“弱”。其次，也并不符合我们工作中提及的“高强度螺栓”。

（2）为便于对比，此处不考虑复杂螺栓群的受力情况。

（3）承压型高强度螺栓在设计时也考虑了螺杆的承压受力，将在后面的“高强度螺栓承压型和摩擦型对比“中进行详细介绍。

高强度螺栓制造工艺特点和步骤

高强度螺栓加工工艺为：热轧盘条→(冷拨)→球化(软化)退火→机械除鳞→酸洗→冷拨→冷锻成形→螺纹加工→热处理→检验

0 1

钢材设计

0 2

球化（软化）退火

对高强度紧固件用量较多的中碳钢和中碳合金钢，在冷镦前进行球化(软化)退火，以便获得均匀细致的球化珠光体，以更好地满足实际生产需要。 对中碳钢盘条软化退火而言，其加热温度多选择在该钢材临界点上下保温，加热温度一般不能太高，否则会产生三次渗碳体沿晶界析出，造成冷镦开裂，而对于中碳合金钢的盘条采用等温球化退火，在 AC1+(20-30%) 加热后，炉冷到略低于 Ar1 ，温度约 700 摄氏度等温一段时间，然后炉冷至 500 摄氏度左右出炉空冷。

0 3

剥壳除鳞

冷镦钢盘条去除氧化铁板工序为剥亮，除鳞，有机械除鳞和化学酸洗两种方法。用机械除鳞取代盘条的化学酸洗工序，既提高了生产率，又减少了环境污染。此除鳞过程包括弯曲法(普遍使用带三角形凹槽的圆轮反覆弯曲盘条)，喷九法等，除鳞效果较好，但不能使残余铁鳞去净(氧化铁皮清除率为 97 %)，尤其是氧化铁皮粘附性很强时，因此，机械除鳞受铁皮厚度，结构和应力状态的影响，使用于低强度紧固件(小于等于 6.8 级)用的碳钢盘条。高强度紧固件(大于等于 8.8 级)用盘条在机械除鳞后，为除净所有的氧化铁皮，再经化学酸洗工序即复合除鳞。

0 4

拉拔

拉拔工序有两个目的，一是改制原材料的尺寸；二是通过变形强化作用使紧固件获得基本的机械性能，对于中碳钢，中碳合金钢还有一个目的，即是使盘条控冷后得到的片状渗碳体在拉拔过程中尽可能的破解，为随后的球化(软化)退火得到粒状渗碳体做好准备，然而，有些厂家为降低成本，任意减少拉拔道次，过大的减面率增加了盘条钢丝的加工硬化倾向，直接影响了盘条钢丝的冷镦性能。 采用拉拔方式生产的棒料和盘条钢丝，部分减面率直控制在 10 %- 15 %的范围内。

0 5

冷锻成形

通常，螺栓头部的成形采用冷镦塑性加工，同切削加工相比，金属纤维(金属留线)沿产品形状呈连续状，中间无切断，因而提高了产品强度，特别是机械性能优良。 冷镦成形工艺包括切料与成形，分单工位单击，双击冷镦和多工位自动冷镦。一台自动冷镦机分别在几个成型凹模里进行冲压，镦锻，挤压和缩径等多工位工艺。

0 6

螺纹加工

螺栓螺纹一般采用冷加工，使一定直径范围内的螺纹坯料通过搓(滚)丝板(模)，由丝板(滚模)压力使螺纹成形。可获得螺纹部分的塑性流线不被切断，强度增加，精度高，质量均一的产品，因而被广泛采用。 滚(搓)压螺纹是指利用塑性变形使螺纹牙成形的加工方法。它是用带有和被加工的螺纹同样螺距和牙形的滚压(搓丝板)模具，一边挤压圆柱形螺坯，一边使螺坯转动，最终将滚压模具上的牙形转移到螺坯上，使螺纹成形。

0 7

热处理

高强度紧固件根据技术要求都要进行调质处理。热处理调质是为了提高紧固件的综合机械性能，以满足产品规定的抗拉强度值和屈强比。

高强度螺栓，你了解多少？

高强度螺栓在生产上全称叫高强度螺栓连接副，一般不简称为高强度螺栓。

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，在钢结构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。

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与受拉承载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；

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。

高强度螺栓

3.高强度螺栓的材料与普通螺栓不同。高强度螺栓一般用于永久连接。常用的有M16~M30。超大规格的高强度螺栓性能不稳定，应慎重使用。

4.建筑结构的主构件的螺栓连接，一般均采用高强度螺栓连接。

5.工厂出厂的高强度螺栓并不分承压型还是摩擦型。

6. 究竟是摩擦型高强度螺栓或者是承压型高强度螺栓？实际上是设计计算方法上有区别：

（1） 摩擦型高强度螺栓以板层间出现滑动作为承载能力极限状态。

（2）承压型高强度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.摩擦型高强度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，应该用摩擦型高强度螺拴，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度螺栓连接以降低造价。

普通螺栓与高强度螺栓区别

8.普通螺栓可重复使用，高强度螺栓不可重复使用。

9.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。

10.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。

11.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。

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。

14.承压型高强度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，与摩擦型高强度螺栓相同。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

15. 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。

16.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。

17. 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。

膨胀螺栓和化学螺栓

18. 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。

19. 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。

20. 化学锚栓是采用打孔机打孔成型，然后灌入化学浆料，将栓杆放入，以成锚固作用。

21. 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。

22. 砼规范中，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。

来源：煤化工知库，金蜘蛛紧固件网整理

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