緊固件選用系列之高強度螺栓的連接

在裝配時，用扭力扳手擰緊螺母，使螺栓產生巨大而又受控制的預拉力Fp，通過螺母和襯板，對被連接件也產生了同樣大小的預壓力Fp。在預壓力Fp作用下，沿被連接件表面就會產生較大的摩擦力，顯然只要滑動力F小于摩擦力，構件便不會滑動，連接件就不會被破壞，這就是高強度螺栓連接的原理。

如上所述，高強度螺栓連接是靠連接件接觸面間的摩擦力來阻止其相互滑動;為使接觸面有足夠的摩擦力，就必須提高構件的夾緊力和增大構件間的摩擦系數。構件間的夾緊力是靠對螺栓施加預緊力來實現的，但由低碳鋼制成的普通螺栓，因受材料強度的限制，所能施加的預緊力是有限的，他所產生的摩擦力比普通螺栓的抗剪力還小，所以如果要靠螺栓預拉力所引起的摩擦力來傳力，則螺栓的材料強度必須比構件材料的強度大得多才行，也就是螺栓必須要采用高強度鋼來制造，這也是成為高強度螺栓連接的原因。

高強度螺栓所用材料的強度為普通螺栓的4～5倍，一般常用的性能等級為8.8級和10.9級。8.8級采用優質碳素鋼35號鋼或45號鋼;10.9級采用合金結構鋼20MnTiB、40B、35VB。高強度螺栓有大六角頭螺栓和扭剪型兩類。鋼結構規范規定，高強度螺栓的材料應符合現行標準的規定。

高強度螺栓的預拉力由材料的屈服度和螺栓的有效面積并考慮一定摩擦系數確定。高強度螺栓的預拉力是通過施工時緊固螺帽建立的，緊固(擰緊)螺帽的方法有如下幾種：

(一)扭矩法

根據扭矩M與預拉力成正比的關系，先用普通扳手將螺帽初步擰緊，然后采用可顯示扭矩值的專用扳手擰至規定的扭矩值。

(二)轉角法

根據板層間緊密接觸后，螺母的旋轉角度與螺栓的預拉力成正比關系確定的一種方法。

緊固時，先用短扳手將螺帽擰至不轉動的位置，然后再用長扳手將螺帽擰至規定位置，以達到預拉力。

(三)擰斷螺栓尾部

用于扭剪型高強度螺栓，此螺栓有一特制的尾部。緊固時，用專用扳手套住螺栓和螺栓尾部，一個套筒正轉，另一個套筒反轉，在螺帽擰緊到一定程度時，螺栓尾部擰斷。由于螺栓尾部的槽口深度是按擰斷扭矩和預緊拉力之間的關系確定的，所以擰斷時就達到相應的預拉力值。

高強度螺栓連接中，摩擦系數的大小對承載能力的影響很大。試驗表明，摩擦系數與構件的材質、接觸面的粗糙度、反向力的大小都有直接關系，其中主要是接觸面的形式和構件的材質。為了增大接觸面的摩擦系數，施工時應將連接范圍內構件接觸面進行處理，處理的方法有噴砂、用鋼絲刷清理等。設計中，應根據工程情況，盡量采用摩擦系數較大的處理方法，并在施工圖上清楚注明。

除上述處理方式外，還有一種用手提式電動砂輪打磨接觸面的處理方法，打磨方向要與受力方向垂直，其抗滑系數相當于噴砂處理。

應當指出，高強度螺栓實際上有摩擦型和承壓型之分。摩擦型高強度螺栓承受剪力的準則是使設計載荷引起的剪力不超過摩擦力。而承壓型高強度螺栓則是以桿身不被剪壞或板件不被壓壞為設計準則，其受力特點及計算方法等與普通螺栓基本相同，但由于螺栓采用高強度鋼材，所以具有較高的承載能力。