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高強度螺栓是我們鋼結構施工中最普遍常見的施工內容，所有鋼結構工程師都會覺得熟悉的不能再熟悉。然而事實可能并非如此，我們從最基本的概念的入手，帶你重新認識高強度螺栓，可能會顛覆你最基本的認識。

1、什么是高強度螺栓

高強度螺栓（High-Strength Friction Grip Bolt），英文直譯為： 高強度摩擦預緊螺栓，英文簡稱： HSFG。可見，我們中文施工中所說的高強度螺栓是 高強度摩擦預緊螺栓的簡稱。在日常溝通中，僅僅是簡略了“摩擦（ Friction）”“預緊（Grip）”兩個詞，卻造成了許多工程技術人員對高強度螺栓基本定義的理解，產生了誤區。

顛覆一：

誤區：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別并不在于使用材料的強度，而是受力的形式。本質是是否施加預緊力，并利用靜摩擦力抗剪。（1 ）*

實際上在英標規范，美標規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別高強度螺栓與普通螺栓的關鍵。

2、正確理解“高強”，強在何處

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計值都要高于高強度螺栓。 （2）

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計工作狀態入手，研究其彈塑性變形的規律，并理解到設計破壞時的極限狀態。

設計破壞時的極限狀態

普通螺栓：螺桿本身發生超過設計允許的塑性變形，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生相對滑移，繼而螺栓桿和連接板接觸，發生彈塑性形變，承受剪力

高強 度螺栓： 有效摩擦面間的靜摩擦力被攻克，兩塊鋼板發生相對位移，設計考量上即為破壞。

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，連接板發生相對滑移（極限狀態）。但此時雖然破壞，但螺栓桿與連接板發生接觸，依然可以利用其本身的彈塑性形變，承受剪力。 （3 ）
顛覆二：

誤區：高強 度螺栓的承載能力高于普通螺栓，是為“高強”。

由單個螺栓的計算可知，高強 度螺栓抗拉和抗剪的設計強度均低于普通螺栓。其高強實質是：正常工作時，節點不允許發生任何相對滑移，即：彈塑性變形小，節點 剛度大。

可見：在給定設計節點荷載的情況下，用高強 度螺栓設計的節點并不一定能節省螺栓使用數量，但是其變形小，剛度大，安全儲備高。適合用主梁，等要求節點剛度較大的位置，符合“強節點，弱桿件”的基本抗震設計原理。

高強 度螺栓之強，并非在于其本身的承載能力設計值，而是表現于其設計節點的剛度大，安全性能高，抗破壞的能力強。

3、高強 度螺栓與普通螺栓的對比

普通螺栓和高強 度螺栓由于其 設計的受力原理不同，其在 施工檢驗方法上有極大的區別。

同等級普通螺栓各項機械性能要求均比高強 度螺栓 略高，但高強 度螺栓較普通螺栓 多一項沖擊功的驗收要求。

高強 度螺栓：（ M24 ，L60 ，8.8 級）

可見普通螺栓大約為高強 度螺栓價格的 70%，結合其驗收要求的對比，可以得出，其溢價部分就應該是為了保證材料的 沖擊功（韌性）性能。

對于一個看似簡單的問題，想要從本質上深入，全面，正確的理解，也并不是一件簡單的事情。高強 度螺栓和普通螺栓的定義、含義、深意的區別，是我們正確理解，運用高強 度螺栓，并進行施工管理的基礎前提。

   （1 ）在有些鋼結構的書中確實有提出，高強 度螺栓是指強度超過 8.8 級的螺栓。對于這種觀點，首先英美標準是不支持的，沒有針對某種特定強度等級來界定“強”與“弱”。其次，也并不符合我們工作中提及的“高強 度螺栓”。

（2 ）為便于對比，此處不考慮復雜螺栓群的受力情況。

（3 ）承壓型高強 度螺栓在設計時也考慮了螺桿的承壓受力，將在后面的“高強 度螺栓承壓型和摩擦型對比“中進行詳細介紹。

  高強度螺栓，你了解多少？

高強度螺栓在生產上全稱叫高強度螺栓連接副，一般不簡稱為高強度螺栓。

根據安裝特點分為：大六角頭螺栓和扭剪型螺栓。其中扭剪型只在10.9級中使用。

根據高強度螺栓的性能等級分為：8.8級和10.9級。其中8.8級僅有大六角型高強度螺栓，在標示方法上，小數點前數字表示熱處理后的抗拉強度；小數點后的數字表示屈強比即屈服強度實測值與極限抗拉強度實測值之比。8.8級的意思就是螺栓桿的抗拉強度不小于800MPa，屈強比為0.8；10.9級的意思就是螺栓桿的抗拉強度不小于1000MPa，屈強比為0.9。

結構設計中高強度螺栓直徑一般有M16/M20/M22/M24/M27/M30，不過M22/M27為第二選擇系列，正常情況下選用M16/M20 /M24/M30為主。

高強度螺栓在抗剪設計上根據設計要求分為：高強度螺栓承壓型和高強度螺栓摩擦型。

摩擦型的承載能力取決于傳力摩擦面的抗滑移系數和摩擦面數量，噴砂（丸）后生赤銹的摩擦系數最高，但從實際操作來看受施工水平影響很大，很多監理單位都提出能否降低標準來確保工程質量。

承壓型的承載能力取決于螺栓抗剪能力和栓桿承壓能力的最小值。在只有一個連接面的情況下，M16摩擦型抗剪承載力為21.6~45.0kN，而M16承壓型抗剪承載力為 39.2~48.6 kN，性能要優于摩擦型。

在安裝上，承壓型工藝要簡單一些，連接面僅需清除油污及浮銹。沿軸桿方向抗拉承載力，在鋼結構規范中寫的很有意思，摩擦型設計值等于0.8倍預拉力，承壓型設計值等于螺桿有效面積乘以材料抗拉強度設計值，看起來似乎有很大區別，實際上兩個值基本一致。

在同時承受剪力和桿軸方向拉力時，摩擦型要求是螺栓承受的剪力與受剪承載力之比加上螺桿承受軸力與受拉承載力應力比之和小于1.0，承壓型要求是螺栓承受的剪力與受剪承載力之比的平方加上螺桿承受軸力與受拉承載力比的平方之和小于1.0，也就是說在同種荷載組合情況下，相同直徑的承壓型高強度螺栓在設計上的安全儲備要高于摩擦型高強度螺栓的。

考慮到在強震反復作用下，連接摩擦面可能會失效，這時候的抗剪承載力還是要取決于螺栓抗剪能力和板件承壓能力，因此抗震規范規定了高強度螺栓極限受剪的承載力計算公式。

盡管承壓型在設計數值上占有優勢，但由于其屬于剪壓破壞型式，螺栓孔為類似普通螺栓的孔隙型螺栓孔，在承受荷載作用時的變形遠大于摩擦型，所以高強度螺栓承壓型主要用于非抗震構件連接、非承受動荷載構件連接、非反復作用構件連接。

這兩種型式的正常使用極限狀態也是有區別的：

摩擦型連接是指在荷載基本組合作用下連接摩擦面發生相對滑移；

承壓型連接是指在荷載標準組合作用下連接件之間發生相對滑移；