高强螺栓连接有几种类型？其性能等级分哪几级？并解释符号的含义。

Question

如题所述

Answer 1

DIN规范和中国规范中高强螺栓抗拉承载力存在巨大差异，原因如下：1。我国的规范中，摩擦型高强螺栓安装时需要施加预拉力P，P=0.9*0.9*0.9*fu*Ae/1.2。

其中，fu是最小抗拉强度，Ae是螺栓有效面积。 高强螺栓的设计预拉力由材料强度和螺栓有效截面确定，并考虑了： a. 在扭紧螺栓时扭矩使螺栓产生的剪应力将降低螺栓的承拉能力，故对材料抗拉强度除以系数1.2； b．施工时为补偿预拉力的松弛要对螺栓超张拉5%~10%，故乘以系数0.9； c．材料抗力的变异等影响，乘以系数0.9； d．对抗拉强度引入附加安全系数0.9。 摩擦型是依靠被连接构件间的摩擦力传递阻力，以剪力等于摩擦力为承载力极限状态。为了避免当外力大于螺栓预拉力时，卸载后出现松弛现象，抗拉承载力设计值不得大于0.8P。

以10.9级螺栓为例，最小抗拉强度为1040N/mm2，抗拉承载力设计值为1040*0.9*0.9*0.9*0.8/1.2=500N/mm2. 2。我国规范的承压型高强螺栓的抗拉承载力设计值也是按照0.8P确定的，但允许接触面滑移，此时受力状态和普通螺栓一样，承载力为螺栓本身的强度。承压型是当剪力超过摩擦力时，螺杆受剪破化或孔壁承压破坏为承载力极限状态。承压型高强螺栓虽然剪切变形比摩擦型大，但承载力高于摩擦型。 这种螺栓不能用在承受动力荷载的结构中。3。根据DIN规范，在地震区不能使用摩擦型高强螺栓，所以是按照螺栓本身的强度设计的，只按材料分项系数和安全系数进行折减，高于我国的规范值。 以10.9级的M20高强螺栓为例，我国规范按预拉力控制，抗拉设计承载力为124kN；DIN规范按材料本身强度控制，为178kN。计算过程如下： N<=314*900/1.1/1.1=234kN，其中314为截面积，900为屈服强度，1.1和1.1分别为附加安全系数和材料分项系数； N<=245*1000/1.25/1.1=178kN，其中245为净截面积，1000为最小抗拉强度，1.25和1.1分别为附加安全系数和材料分项系数； 两者取小值，即178kN。所以，-- 如果采用我国规范的设计值，则保证了正常工作状态下（非地震时）整体结构较小的变形；-- 如果采用DIN规范中的设计值，结构也是安全的（我们施工时仍会施加预紧力，保证接触面一定的摩擦力和整体结构小的变形，只是在地震时螺栓才发挥最大的作用，靠本身强度抵抗)。

Answer 2

高强度螺栓的性能等级由10.9级（20MnTiB钢和35VB钢）和8.8级（40B钢、45号钢和35号钢）。40B钢和45号钢已经使用多年，但二者的淬透性不够理想，且因含碳量高而抵抗应力腐蚀断裂（即延迟断裂）的性能较差，只能用于直径不大于24mm的高强度螺栓。级别划分的小数点前数字是螺栓热处理后的最低抗拉强度，小数点后数字是屈强比（屈服强度与抗拉强度的比值）。高强螺栓所用的螺帽和垫圈采用45号钢或35号钢制成。高强度螺栓孔应采用钻成孔，摩擦型的孔径比螺栓公称直径大1.5~2.0mm,承压型的孔径则大1.0~1.5mm。
高强度螺栓连接从受力特征分为高强度螺栓摩擦型连接、高强度螺栓承压型连接和承受拉力的高强度螺栓连接。
高强度螺栓摩擦型连接单纯依靠被连接构件间的摩擦阻力传递剪力，以剪力等于摩擦力为承载能力的极限状态。高强度螺栓承压型连接的传力特征是剪力超过摩擦力时，构件间发生相互滑移，螺栓杆身与孔壁接触，开始受剪并和孔壁承压。但是，另一方面，摩擦力随外力继续增大而逐渐减弱，到连接接近破坏时，剪力全由杆身承担。高强度螺栓承压型连接以螺栓或钢板破坏为承载能力的极限状态，可能的破坏形式和普通螺栓相同。承受拉力的高强度螺栓连接，由于预拉力作用，板件间在承受荷载前已经有较大的挤压力，拉力作用首先要抵消这种挤压力。在挤压力完全消失后，高强度螺栓的受拉力情况就和普通螺栓受拉相同。