美国高强度螺栓介绍

1、美国高强度螺栓介绍李大生近年来涉外工程较多，经常要求使用美国高强度螺栓标准。我们可能对美国相关规范了解不多，在阅读甲方技术资料或在设计中会出现一些困难，为了方便大家在工作中使用，现向大家简要介绍美国高强度螺栓的一些规定。一、基本知识 1高强度螺栓是用高强度钢制造的螺栓，美国根据螺栓材料的强度将其分为如下两种： a) ASTM A325、A325M、F1852最小抗拉强度120/105Ksi(830Mpa)b) ASTM A490、A490M、F2280最小抗拉强度150Ksi（1040Mpa) 尾部加缀“M”的为公制单位；F1852和F2280为扭剪型拉力控制高强度螺栓。2美国高强度螺栓有1型

2、和3型（2型已作废），不同类型表示高强度螺栓使用不同的材质，表面处理也有差别（表面处理见RCSC高强度螺栓规范 表2.1）。高强度螺栓材料表（RCSC高强度螺栓规范2.3.3）螺栓1型3型A325中碳钢耐腐蚀钢A490合金钢耐腐蚀钢高强度螺栓类型的标志（RCSC高强度螺栓规范2.3.3）螺栓1型3型ASTM A325ASTM F1852ASTM A490ASTM F22803大六角头高强度螺栓和扭剪型拉力控制高强度螺栓只是安装方法不同，其他各种性能完全相同。4高强度螺栓节点类型（RCSC高强度螺栓规范第4节）a) ST 适度拧紧连接节点，连接表面不需处理。b) SC 摩擦型连接节点，连接表面要

3、求处理。c) PT 施加预拉力连接节点，连接表面不需处理。5. 承压型连接和摩擦型连接。使用完全相同的高强度螺栓，只是承载力的概念不同，对钢材表面的要求不同。承压型连接只适用标准孔、荷载垂直于槽孔方向的短槽孔和长槽孔；摩擦型连接适用标准孔、超大孔、短槽孔和长槽孔。6. 高强度螺栓后缀的含义：N: 承压型连接，高强度螺栓螺纹在剪切面内。例如：A490-NX: 承压型连接，高强度螺栓螺纹在剪切面外。TC: 扭剪型拉力控制高强度螺栓 例如：A325-TCT: A325螺栓当长度4d时，可全螺纹，表示为A325T。二、适度拧紧连接节点（Sung-Tightened Joint）适度拧紧节点是这样一种状

4、态：节点内的螺栓都完全拧紧，使节点内的连接板件都紧密的接触，并防止不使用扳手可以拧动螺母。（RCSC高强度螺栓规范-2009 8.1）安装时可以使用冲击扳手冲击几下，或一个工人使用普通扳手用全力拧紧。（RISC高强度螺栓规范-2004 8.1）三、美国高强度螺栓的英制和公制系列 美国高强度螺栓可以使用英制单位或公制单位表示。英制单位和公制单位不是完全对应的，高强度螺栓的直径、牙距、开孔尺寸、螺母外形、垫圈厚度、螺栓长度的选取等都是不同的，RCSC高强度螺栓规范是英制单位，公制单位的数据可在AISC 360 J章连接设计和其他专门公制标准中查找。1. 美国高强度螺栓直径的英制系列和公制系列英制单

5、位（in） 1/2 5/8 3/4 7/8 1 1-1/8 1-1/4 1-3/8 1-1/2公制单位（mm） M16 M20 M22 M24 M27 M30 M362. 美国高强度螺栓的开孔尺寸美国高强度螺栓开孔不论是承压型连接还是摩擦型连接都是相同的。开孔尺寸（in）（AISC 360表J3.3）螺栓直径孔径标准孔超大孔短槽孔（宽x长）长槽孔（宽x长）1/29/165/89/16 x 11/169/16 x 1-1/45/811/1613/1611/16 x 7/811/16 x 1-9/163/413/1615/1613/16 x 113/16 x 1-7/87/815/161-1/16

6、15/16 x 1-1/815/16 x 2-3/1611-1/161-1/41-1/16 x 1-5/161-1/16 x 2-1/21-1/8d+1/16d+5/16(d+1/16) x (d+3/8)(d+1/16) x (2.5 x d)开孔尺寸M(mm) (AISC 360表J3.3M)螺栓直径孔径标准孔超大孔短槽孔（宽x长）长槽孔（宽x长）M16182018 x 2218 x 40M20222422 x 2622 x 50M22242824 x 3024 x 55M24273027 x 3227 x 60M27303530 x 3730 x 67M30333833 x 4033 x

7、 75M36d+3d+8(d+3) x (d+10)(d+3) x 2.5d3. 螺栓和螺母的外形尺寸高强度螺栓A325、A490的螺纹长度、牙距及A563螺母的厚度(in)直径1/25/83/47/811-1/81-1/41-3/81-1/2螺纹长11-1/41-3/81-1/21-3/4222-1/42-1/4螺纹牙距（扣/in）131110987766螺母厚度31/6439/6447/6456/6463/641-7/641-7/321-11/321-15/32高强度螺栓A325M、A490M的螺纹长度、牙距及A563M螺母的厚度(mm)直径M16M20M22M24M27M30M36螺纹长

8、31363841444956螺纹牙距22.52.5333.54螺母平均厚度16.820.123.023.627.029.935.8当需要查找高强度螺栓和螺母的详细外形尺寸时，见ASME B18.2.6和ASME B18.2.6M。4. 垫圈的厚度 a) F436平垫圈 5/32in (ASME B18.2.6表3) F435M平垫圈平均厚度 4mm (ASME B18.2.6M表4)b) F436斜垫圈 5/16in (ASME B18.2.6表4)c) F959/959M示力垫圈（DTI）F959示力垫圈厚度（in）(ASME B18.2.6 表5)螺栓直径1/25/83/47/811-1/

9、81-1/41-3/81-1/2E0.1040.1260.1260.1420.1580.1580.1580.1580.158F0.1800.2200.2300.2400.2700.2700.2700.2700.270F959M示力垫圈厚度（mm）(ASME B18.2.6M 表5)螺栓直径M16M20M22M24M27M30M36E3.23.63.64.04.04.04.8F5.56.06.07.07.07.07.5四、垫圈的使用（RCSC高强度螺栓规范 第6节）1. 适度拧紧接头（Sung-Tightened Joint） a) 斜面：当斜度超过1：20时，要使用ASTM F436斜垫圈。b

10、) 槽孔：使用ASTM F436垫圈或5/16in厚的普通钢板垫片以挡住槽孔。c) 除去a) b)两项外，不使用垫圈。2. 预紧螺栓和摩擦型连接接头 除以下各项外，不需要加垫圈a) 当使用A490或F2280螺栓，连接材料最小屈服强度小于40Ksi(276N/mm)时，大六角头螺栓需要两个F436垫圈，扭剪型拉力控制螺栓需要一个F436垫圈。b) 当使用标定扳手时，需要一个F436垫圈，放在转动件下面。c) 扭剪型螺栓需要在螺母下放一个F436垫圈；d) 使用示力垫圈（DTI）见下面附图：转动螺母：示力垫圈放在栓头处，垫圈放在螺母处（a图）转动螺母：示力垫圈放在螺母处，垫圈放在螺母和示力垫圈之

11、间（b图）转动螺帽：示力垫圈放在栓头下，垫圈放在栓头和示力垫圈之间（c图）转动螺帽：示力垫圈放在螺母下，垫圈放在栓头下（d图）e) 超大孔和槽孔的垫片（RCSC高强度螺栓规范 表6.1）规格直径（in）超大孔和短槽孔长槽孔A325F18521/2 1-1/2ASTM F4365/16in厚钢板垫片或连续钢板A490F228011ASTM F436厚5/16inASTM F436垫圈加3/8in厚与结构同级钢板垫片或连续钢板超大孔和槽孔垫片应采用适当尺寸以完全盖住孔。五、高强度螺栓长度选取 螺栓的长度，当完全安装到位后，螺栓端部应超出螺母外表面，至少是平齐(RCSC高强度螺栓规范2.3.2条)。

12、一般情况下宜外露2-3丝扣。1. 英制高强度螺栓长度选取（RCSC高强度螺栓规范2.3.3条）使用英制单位高强度螺栓的长度应该是握合长度（连接构件的总厚度），加上附加长度，此长度已充分考虑了制作公差，并为大六角螺母的安装提供了足够的螺纹。每使用一个F436平垫圈，螺栓长度增加5/32in，每使用一个F436斜垫圈螺栓长度增加5/16in，当使用F959示力垫圈时，应再加上示力垫圈的厚度。按上述原则确定的高强度螺栓长度应调整到下一个1/4in长度，螺栓长度超过6in时，长度应调整到下一个1/2in长度。螺栓附加长度（不包括垫圈）（in）(RCSC高强度螺栓规范 表C2.2)螺栓直径1/25/83

13、/47/811-1/81-1/41-3/81-1/2附加长度11/167/811-1/81-1/41-1/21-5/8 1-3/41-7/82. 公制高强度螺栓长度的选取美国标准没有给出使用公制单位的附加长度，根据我们的经验，高强度螺栓的长度应该是握合长度（连接构件的总厚度）加上垫圈的厚度（包括示力垫圈），再加上螺母厚度，再加上螺纹2-3扣，我们建议按上述原则确定的高强度螺栓长度2舍 3入， 螺栓长度尾数调整到5或0。（美国规定螺栓长度100mm时，按5mm增加，当长度100mm时，按10mm增加，我们建议长度100mm时，也按5mm增加。）可以使用下表确定螺栓长度，若使用示力垫圈应再加上示力

14、垫圈的厚度。螺栓附加长度M(mm)：螺栓直径不包括垫圈 附加长度加一个平垫圈 附加长度加二个平垫圈 附加长度M16232731M2027.531.535.5M2230.534.538.5M24333741M27364044M3040.544.548.5M36485256六、孔距和边距规定1. 最小孔距（AISC 360 J3.3） 孔中心距不要小于2-2/3 d(d为螺栓直径)，一般取3d。2. 最小边距 对于标准孔，在任何方向都不得小于下表的规定，或者按AISC 360 J3.10计算。对于超大孔和槽孔应按AISC 360 J3.4规定执行。最小边距（in）(AISC 360表J3.4)螺栓

15、直径剪切边轧制边或火焰切割边1/27/83/45/81-1/87/83/41-1/417/81-1/2（注）1-1/811-3/4（注）1-1/41-1/821-1/21-1/42-1/41-5/8超过1-1/41-3/4 x d1-1/4 x d注:梁端连接角钢和抗剪端板允许1-1/4in.最小边距M(mm) (AISC 360表J3.4M)螺栓直径剪切边轧制边或火焰切割边1628222034262238（注）282442（注）30274834305238366446超过361.75d1.25d注:梁端连接角钢和抗剪端板允许32mm。3. 最大孔距和边距(AISC 360 J3.5)孔中心到

16、任一近边12倍的连接板厚，但不超过6英寸（150mm）连接件的纵向间距有如下限制：a) 涂漆或不涂漆但不受大气锈蚀，间距不超过24倍的较薄板件的厚度或12英寸（305mm）；b) 不涂漆耐候钢受大气锈蚀，间距不超过14倍的较薄板件的厚度或7英寸（180mm）；七、抗滑移系数（RCSC高强度螺栓规范5.4.1）美国钢材表面分为A、B、C三级A级:清除锈蚀无涂层的钢材表面，或喷砂处理后施以A级涂层的表面。 =0.33B级:喷砂处理后无涂层的钢材表面，或喷砂处理后施以B级涂层的表面。=0.50C级:粗糙的热浸镀锌表面。=0.35八、摩擦型连接孔型系数（RCSC高强度螺栓规范5.4.1）1对于标准孔为

17、1。2. 对于超大孔和短槽孔为0.85。3. 荷载垂直长槽孔为0.7。4. 荷载顺长槽孔为0.6。九、高强度螺栓的预紧力高强度螺栓预紧力（Kips）(AISC 360表J3.1)螺栓直径A325A4901/212155/819243/428357/83949151641-1/856801-1/4711021-3/8851211-1/2103148高强度螺栓预紧力M(KN) (AISC 360表J3.1M)螺栓直径A325MA490MM1691114M20142179M22176221M24205257M27267334M30326408M36475595十、高强度螺栓承载力计算应接美国“建筑钢

18、结构规范”AISC 360 J章的各项规范执行。十一、安装方法（RCSC高强度螺栓规范 第8节） 1. 转角法 2. 标定扳手法（定扭矩扳手） 3. 采用示力垫圈（DTI） 示力垫圈：是被硬化的，在支承面为小拱链形突出，当受压时，用变形来控制所受紧固力，当用塞规(feeler gage)检查,变形后的间隙达到要求时，即满足安装要求。4. 扭剪型螺栓十二、 美国高强度螺栓安装所需的空间见AISC “钢结构手册”（14版）P.7-79表7-15和P.7-80表7-16。参考文献：1. ASTM A325/A325M 高强度螺栓标准 最小抗拉强度120/105Ksi/830Mpa2. ASTM A490/A490M 高强度螺栓标准 最小抗拉强度150ksi/10.9和10.9.3级3. ASTM