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高强度螺栓与普通螺栓的区别螺丝制作工艺流程介绍 2021-10-22 阅读数：

【钢构知识】高强度螺栓与普通螺栓的区别？

钢结构设计

高强度螺栓是钢结构施工中最普遍常见的施工内容，所有钢结构工程师都会觉得熟悉得不能再熟悉了。然而事实可能并非如此，今天我们从最基本的概念的入手，带你重新认识高强度螺栓，可能会颠覆你最基本的认识。

▌一、什么是高强度螺栓

高强度螺栓（High-Strength Friction Grip Bolt），英文直译为：高强度摩擦预紧螺栓，英文简称：HSFG。可见，我们中文施工中所说的高强度螺栓是高强度摩擦预紧螺栓的简称。在日常沟通中，仅仅是简略了“摩擦（Friction）”“预紧（Grip）”两个词，却造成了许多工程技术人员对高强度螺栓基本定义的理解，产生了误区。

▌误区一：

材料等级超过8.8级的螺栓，就是“高强度螺栓”？

高强度螺栓和普通螺栓的核心区别并不在于使用材料的强度，而是受力的形式。本质是是否施加预紧力，并利用静摩擦力抗剪。

实际上在英标规范，美标规范中提到的高强度螺栓（HSFG BOLT）只有8.8级和10.9级两种（BS EN 14399 / ASTM-A325&ASTM-490），而普通螺栓却有包含有4.6，5.6，8.8，10.9，12.9等（BS 3692 11款表2）；由此可见，材料强度高低并不是区别高强度螺栓与普通螺栓的关键。

▌二、正确理解“高强”，强在何处

按照GB50017，计算单个普通螺栓（B类）8.8级和高强度螺栓8.8级抗拉及抗剪强度。

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。

▌三、高强度螺栓与普通螺栓的对比

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。

普通螺栓和高强度螺栓的标示是对同等级螺栓现场识别的基本方法。由于英美标准中对于高强度螺栓扭矩值计算的取值并不相同，所以识别两种标准的螺栓也有必要。

价格对比

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。

▌四、总结

对于一个看似简单的问题，想要从本质上深入，全面，正确的理解，也并不是一件简单的事情。高强度螺栓和普通螺栓的定义、含义、深意的区别，是我们正确理解，运用高强度螺栓，并进行施工管理的基础前提。

观点

（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，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.材料上：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.强度等级上：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。

▌参考文章2

【钢构知识】螺丝制作工艺流程介绍

结构弹设计

虽然很多人已经了解了螺丝的种类以及头型，设计注意事项，但是，还是有一部分人对螺丝是如何制作出来的还是一知半解，这期为大家送上，螺丝制作工艺流程，希望让你对螺丝的制作有个新的认识。

▌A.螺丝的有关术语

1.螺丝、螺钉、螺栓、紧固件的区别

2.常见的英文表示

Screw / Bolt / Fastener

(螺丝/螺钉) (螺栓) (紧固件)

3.螺纹的定义

螺纹是一种在固体外表面或内表面上，有均匀螺旋线凸起的形状

▌B.螺纹作用

1.紧固和连接作用

适用于现阶段大部分螺丝产品

2.传动作用(位移作用)

如QC检查尺寸用的千分尺

3.密封作用

如管道的连接密封

▌C.螺纹的发展史

机牙螺纹：装配时先在装配物上钻孔攻牙, 所攻内牙与螺丝的外牙规格一致,使用较小力矩装配。

自攻螺纹：装配时先在装配物上钻孔,不需攻内牙,使用较大力矩装配。

自钻螺纹：直接在装配物上使用,螺丝钻孔攻牙一次成型。

D.螺丝的加工方式

1.车削加工(Turning)

通过去除材料的方法使材料达到预想之形状

优点:加工精度高,无模具限制

不足:生产成本高,加工速度慢

2.锻造加工(Forging)

通过外力挤压材料使之发生变形以达到预想之形状

优点:生产速度快,成本低,适合大批量生产

不足:成形受模具限制,复杂产品的模具费用高

3.冷镦:是在金属线材不加热的状态下,使用模具借助外力对其挤压变形的过程,冷镦工艺只是锻造工艺的一种

【二】螺丝工艺流程

大致流程图如下：

1，盘元工序

盘元工序：指原材料制造厂商购入的原始盘条，一个盘元主要包括以下参数：Ａ、厂牌Ｂ、品名Ｃ、规格Ｄ、材质Ｅ、炉号或批号Ｆ、数量或重量。

碳钢盘元的主要化学成分有：Ｃ、Ｍn 、P 、S 、Si 、Cu 、Al 、其中Cu 、Al 的含量越低越好。

2，抽线工序

抽线工序：为了达到我们需要的线材直径(如至3.5mm抽线)．

3，1冷镦(打头)工序

冷镦(打头)工序：通过模具之间的相互作用,使之成型.先将线材切断，镦成螺丝坯件，形成头部，十字槽（或其它头型）螺纹坯径及杆长，头下圆角等。

说明：可根据客户的需求进行设计,常用的头型为Ｐ头，Ｂ头Ｆ头Ｔ头等常用的槽型有十字槽，一字槽，梅花槽，内六角槽等。

3，2冷镦(打头)工序

4，搓牙工序

搓丝工序：将冷镦好的坯件搓出螺纹(通过活动牙板与固定牙板的相互作用, 使之牙纹成型。)

搓牙工序

搓牙前后的变化

搓牙机

搓牙板（模板）

5，热处理工序

01.目的:

为使螺丝在冷镦加工后得到更高的硬度和强度

02.作用:

实现对金属的自攻锁付

提高金属件机械性能,如抗扭、抗拉、耐磨

03.分类:

退火:(700℃x 4hr):拉长组织----正多边形化。

冷加工组织形态

B.渗碳热处理(向金属件中添加碳元素,以提高其表面硬度,针对含碳量低的金属材料)

调质热处理(不向金属中添加元素,以温度的变化来改变金属内部结构,以得到更好的机械性能)

6，电镀工序

电镀后的产品表面可以呈现所需的颜色效果与表面抗氧化镀层效果。

【三】螺丝基本构型介绍

01，螺丝生产标准

GB—中国国家标准（国标） ANSI—美国国家标准（美标）
DIN—德国国家标准（德标） ASME—美国机械工程师协会标准
JIS—日本国家标准（日标） BSW—英国国家标准

ISO-国际标准

GB—国家标准是我国众多标准中的一种，另外还有行业标准，专业标准和部分标准等。国家标准又分：GB（强制性标准）和GB/T（推荐性标准）以及GBn（国家内部标准）等。我们平常看到的像GB30，GB5783等等都是强制性的标准

以上几种标准除了一些基本尺寸如头部对边、头部厚度等的不同以外，最主要的是螺纹部分的不同。GB、DIN、JIS等的螺纹都有是以MM（毫米）为单位，统称为公制螺纹

要了解螺丝螺栓类前先要知到型螺丝螺栓类型状特征及功能

A:驱动系统

B:头部

C:牙型部结合部

D:导入及攻入部

1，机械牙螺丝

2，自攻牙螺丝

3，三角牙螺丝

4，螺丝头型

螺丝的槽型决定了装配与拆卸时用工具头的形体，常规设计时尽量采用十字与一字的。详情见下图。

4，螺丝牙型

另外特殊产品可能还需要用到带防滑垫片的螺丝头，我们通常称为组合螺丝。见下图所示。

防滑垫片的直径大小以及内置弹簧高度都可以根据设计要求定义制作

螺丝的材料

材料有，低，中,高碳钢，黄铜，青铜，锑铜，铝，合金钢，不锈钢等。

设计常用的为低碳钢与中碳钢螺丝，高端一点的用不锈钢螺丝。

想详细了解材料性能的，可以去网上查，这里不多介绍了。

螺丝的表面处理

由于环境不同，对螺丝的性能影响也不同。螺丝打上后时间一长都会生锈，那么就需要做表面处理来延长使用寿命。检测时盐雾，耐腐蚀测试需要过24H，以及其他检测要求等。常用的有以下几种表面处理。

1,镀黑锌

2,镀五彩锌

3,镀蓝锌

4,镀白锌

5,氧化黑+（涂装）

6,镀镍

7,镀黄铜

8,镀青铜

另外还有镀铬，镀古铜，镀锑，镀达克锈等，想知道是什么样子的，自己上网搜吧，这里就大概贴这么多图了。

想了解详细电镀后所产生的性能以及物性表，自己上网搜吧

螺丝的种类

目前市面上电子产品常用的螺丝钉有以下3种

1，自攻螺丝

带有尖尖的牙，无需螺纹配合导向，只需用力锁向导向孔内自行锁合。（也有60度非尖尖牙的自攻螺丝）

常用于塑胶产品锁合，无需反复多次拆卸的结构上

见下图

2，机械螺丝

有螺纹导向孔，自行与螺母锁合

常用于有牙口导向的结构上，或与螺母锁合，用在可反复拆卸的结构上

见下图

3，自攻自钻螺丝。

头部带有自钻缺口，无需任何导向孔，用力自行钻入锁合。

常用于木材，车厢，三合板等没有螺孔导向的结构上

下面是螺丝规格表。想要更详细的，可以去我们的设计分享基地QQ群去下载，里面有细分自攻与机械螺丝等等信息。

七，螺丝出图标注方式

【螺母的认识】

01，螺母的标准

螺母就是螺帽,与螺栓或螺杆拧在一起用来起紧固作用的零件，所有生产制造机械必须用的一种元件。根据材质的不同，分为碳钢、不锈钢、有色金属（如铜）等几大类型。依据属性主要有国标（GB）、德标（DIN）、国际标准（ISO）、日标（JIS）、美标（ASTM/ANSI）等标准。其中、国标、德标、日标用M表示(例如M8、M16)，美制、英制则用分数或#表示规格（如8#、10#、1/4、3/8）。

由于螺母是根据螺丝来匹配，那么螺丝采用什么标准，螺母就是什么标准。

02，螺母的材料

不锈钢，不锈铁，铜，合金材料等。

03，螺母的型态

1，滚花螺母

常用于掩埋在塑胶制品内。

加工方式为塑胶成型时模内注塑一体，也可以后续用热熔治具热熔在塑胶材质螺丝柱里。