高強度螺栓與普通螺栓的區(qū)別

發(fā)表日期：2025-06-18

高強度螺栓是鋼結(jié)構(gòu)施工中最普遍常見的施工內(nèi)容，所有鋼結(jié)構(gòu)工程師都會覺得熟悉得不能再熟悉了

然而事實可能并非如此，今天我們從最基本的概念的入手，帶你重新認(rèn)識高強度螺栓，可能會顛覆你最基本的認(rèn)識。

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(yù)緊螺栓，英文簡稱：HSFG。高強度螺栓在生產(chǎn)上全稱叫高強度螺栓連接副，一般不簡稱為高強度螺栓。

可見，我們中文施工中所說的高強度螺栓是高強度摩擦預(yù)緊螺栓的簡稱。在日常溝通中，僅僅是簡略了“摩擦（Friction）”“預(yù)緊（Grip）”兩個詞，卻造成了許多工程技術(shù)人員對高強度螺栓基本定義的理解，產(chǎn)生了誤區(qū)。

誤區(qū)一：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(qū)別并不在于使用材料的強度，而是受力的形式。本質(zhì)是是否施加預(yù)緊力，并利用靜摩擦力抗剪。

實際上在英標(biāo)規(guī)范、美標(biāo)規(guī)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(qū)別高強度螺栓與普通螺栓的關(guān)鍵。

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(shè)計值都要高于高強度螺栓。

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(shè)計工作狀態(tài)入手，研究其彈塑性變形的規(guī)律，并理解到設(shè)計破壞時的極限狀態(tài)。

普通螺栓和高強度螺栓工作狀態(tài)下應(yīng)力應(yīng)變曲線

設(shè)計破壞時的極限狀態(tài)

普通螺栓：螺桿本身發(fā)生超過設(shè)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(fā)生相對滑移，繼而螺栓桿和連接板接觸，發(fā)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(fā)生相對位移，設(shè)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(dāng)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(fā)生相對滑移（極限狀態(tài)）。但此時雖然破壞，但螺栓桿與連接板發(fā)生接觸，依然可以利用其本身的彈塑性形變，承受剪力。

誤區(qū)二：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(shè)計強度均低于普通螺栓。其高強實質(zhì)是：正常工作時，節(jié)點不允許發(fā)生任何相對滑移，即：彈塑性變形小，節(jié)點剛度大。

可見：在給定設(shè)計節(jié)點荷載的情況下，用高強度螺栓設(shè)計的節(jié)點并不一定能節(jié)省螺栓使用數(shù)量，但是其變形小，剛度大，安全儲備高。適合用主梁，等要求節(jié)點剛度較大的位置，符合“強節(jié)點，弱桿件”的基本抗震設(shè)計原理。高強度螺栓之強，并非在于其本身的承載能力設(shè)計值，而是表現(xiàn)于其設(shè)計節(jié)點的剛度大，安全性能高，抗破壞的能力強。

高強度螺栓與普通螺栓的對比