螺栓連接是緊固件連接中最基本的一種結(jié)構(gòu)形式，具有便于標(biāo)準(zhǔn)化大批量生產(chǎn)、構(gòu)造簡單、成本低、安裝方便、可互換等優(yōu)點，在現(xiàn)代游樂設(shè)備中被廣泛應(yīng)用。

游樂設(shè)施中常用的高強螺栓，所有技術(shù)人員和檢驗人員都會覺得熟悉得不能再熟悉了。通俗的說，8.8級以上等級的螺栓都成為高強螺栓或高強度螺栓，這種定義正確嗎？因為這種定義，所以不管是技術(shù)人員或者是檢驗人員，對高強螺栓標(biāo)準(zhǔn)件的概念模糊不清，只是籠統(tǒng)的稱為高強螺栓。普通高強螺栓的常用標(biāo)準(zhǔn)為：GB5782、GB5783. 鋼結(jié)構(gòu)用大六角高強螺栓的常用標(biāo)準(zhǔn)為：GB1228。

鑒于此，通過此篇文章，確認(rèn)清楚是鋼結(jié)構(gòu)用的高強螺栓還是普通高強螺栓，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。

1 高強螺栓的概念

圖1 高強度普通螺栓和螺母

高強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。際上在英標(biāo)規(guī)范，美標(biāo)規(guī)范中提到的高強度螺栓（HSFGBOLT）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；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。由此可見，材料等級超過8.8級的螺栓，不一定是高強螺栓。性能等級超過8.8級的普通螺栓，通稱為高強度螺栓（見《機械裝備金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計》P140）。

2 “高強”的實質(zhì)

按照GB50017，計算單個普通螺栓（B類）8.8級和高強螺栓8.8級抗拉及抗剪強度。

圖2 高強螺栓和普通螺栓對比計算

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。

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。

圖3  高強螺栓（鋼結(jié)構(gòu)用高強度大六角頭螺栓）

3 安裝方式與防松措施

螺栓分為普通螺栓、高強度普通螺栓、高強螺栓。

普通螺栓一般直接承受拉力或者剪力，用于非重要結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接中，以往認(rèn)為螺栓施工中只需擰緊即可。但目前電力系統(tǒng)和塔桅鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)程中已對“擰緊”給出了相對準(zhǔn)確的扭矩值要求。《扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》(JGJ130-2011)7.3.11第二條規(guī)定,扣件螺栓擰緊扭力矩40Nm,且不應(yīng)大于65Nm。防松型式：普通螺栓+彈簧墊圈+平墊圈+螺母。

普通螺栓的緊固要求：

• 螺拴緊固時，宜采用呆扳手，不得使用打擊法和超過螺栓的許用應(yīng)力；

• 多只螺栓或螺釘聯(lián)接同一裝配件緊固時，各螺栓或螺釘應(yīng)交叉、對稱和均勻地擰緊。當(dāng)有定位銷時應(yīng)從靠近該銷的螺栓或螺釘開始均勻擰緊；

• 螺栓頭、螺母與被連接件的接觸應(yīng)緊密；對接觸面積和接觸間隙有特殊要求時，尚應(yīng)按規(guī)定的要求進行檢驗；

• 螺栓與螺母擰緊后，螺栓應(yīng)露出螺母2～3個螺距，其支承面應(yīng)與被緊固零件貼合；沉頭螺釘緊固后，沉頭應(yīng)埋人機件內(nèi)，不得外露；

• 有鎖緊要求的螺栓，擰緊后應(yīng)按其規(guī)定進行鎖緊；用雙螺母鎖緊時，應(yīng)先裝薄螺母后裝厚螺母；每個螺母下面不得用兩個相同的墊圈。

高強度普通螺栓，高聳結(jié)構(gòu)中的塔柱法蘭，承受拉力，且結(jié)構(gòu)承受一定的振動。螺栓采用高強度普通螺栓，螺栓可不施加預(yù)拉力（也可施加預(yù)緊力），但需擰緊，并且采用雙螺母防松。防松型式：高強度普通螺栓+平墊圈+雙螺母。

• 高強度螺栓在裝配前，應(yīng)按設(shè)計要求檢查和處理被聯(lián)接件的接合面；裝配時，接合面應(yīng)保持干燥，嚴(yán)禁在雨中進行裝配；

• 不得用高強度螺栓兼做臨時螺栓；

• 安裝高強度螺栓時，不得強行穿人螺栓孔；當(dāng)不能自由穿人時，該孔應(yīng)用鉸刀修整，鉸孔前應(yīng)將四周螺栓全部擰緊，修整后孔的最大直徑應(yīng)小于螺栓直徑的1.2倍；

• 組裝螺栓聯(lián)接副時，墊圈有倒角的一側(cè)應(yīng)朝向螺母支撐面；

• 高強度螺栓的初擰、復(fù)擰和終擰應(yīng)在同一天內(nèi)完成。

高強螺栓，承受拉壓交變荷載，先對其施加預(yù)拉力，然后在被連接件之間的接觸面上產(chǎn)生摩擦阻力來承受剪力或減少其預(yù)壓力來受拉力。一般用于梁構(gòu)件等重要的工業(yè)及民用建筑中，此種螺栓一般采用扭矩法施工，螺栓依靠螺紋之間壓緊產(chǎn)生的摩擦力進行防松。防松型式：高強螺栓+雙墊圈+螺母+預(yù)緊力。

• 施工所用的扭矩扳手，每次使用前必須校正，其扭矩偏差不得大于±5%，并應(yīng)在合格后使用；校正用的扭矩扳手，其扭矩允許偏差為±3%;

• 大六角頭高強度螺栓的擰緊應(yīng)分為初擰和終擰；對于大型節(jié)點應(yīng)分為初擰、復(fù)擰和終擰；初擰扭矩應(yīng)為終擰扭矩值的50%復(fù)擰扭矩應(yīng)等于初擰扭矩，初擰或復(fù)擰后的高強度螺栓應(yīng)在螺母上涂上標(biāo)記，然后按終擰扭矩值進行終擰，終擰后的螺栓應(yīng)用另一種顏色在螺母上涂上標(biāo)記；

• 螺栓擰緊時，應(yīng)只準(zhǔn)在螺母上施加扭矩。

4總結(jié)

• 超過8.8級的螺栓不一定是高強螺栓，也可是高強度普通螺栓，現(xiàn)在市面上常用的高強螺栓只有鋼結(jié)構(gòu)用高強度大六角頭螺栓；

• 游樂設(shè)備主要為鋼架結(jié)構(gòu)，同時承受沖擊、震動等，常用高強度普通螺栓（GB/T5782-5783，8.8級以上），配雙螺母預(yù)緊，預(yù)緊力參考GB8408-2018表C1的規(guī)定?；剞D(zhuǎn)支承螺栓多用高強度普通螺栓。

• 對于重要鋼結(jié)構(gòu)的連接，承受較大靜載荷的巨型鋼結(jié)構(gòu)游樂設(shè)備，如大型摩天輪，建議采用高強螺栓（GB/T1228-1230，鋼結(jié)構(gòu)用高強度大六角頭螺栓），大六角每套是配一個螺栓、一個螺母、二個平墊，同一批號、規(guī)格，按照計算預(yù)緊力預(yù)緊，預(yù)緊力參考GB8408-2018表C2的規(guī)定。

• 大部分游樂設(shè)備存在沖擊和震動，載荷并不大（相對于大橋和體育館等大型結(jié)構(gòu)），受力形式不同于處于靜態(tài)的建筑鋼結(jié)構(gòu)，對防松要求較高，建議多采用高強度普通螺栓并配雙螺母預(yù)緊。