钢结构的螺栓基础知识

钢结构的螺栓基础知识

2 8.5螺栓基础知识

紧固件

业界称之“工业之米”，其对于工业，相当于粮食对于人类。紧固件分为标准件和异型件两大类。一个国家的紧固件发展水平可以直接反映该国工业化程度。其中，德国标准为国际公认的高标准，国际标准（ISO标准）中99.9%采用的是照搬德标，而我国紧固件标准的建立基础是国际标准。

标准件 指由相关政府部门规定其属性并通过发布的使用的。如国标，德标，美标，日标等。

异型件 指根据工程需要按图纸加工的一些链接件。如地脚螺栓，拉条等。

紧固件主要构成：

专业术语

1.规 格：即形状大小。通常包括直径和长度。螺栓、螺钉、螺柱（常见紧固件）表述方式如下(例)：

M20*70 “M”表示“米”制螺纹（即国家标准螺纹）；

数字“20”代表螺栓直径；

数字“70”代表螺栓长度。

均以毫米（mm）计算，且螺栓、螺钉长度不含头部尺寸，螺柱则通常表示全长或有效长度（GB/T898/899通常表示的长度不含栽入部分，详见五金手册）。

M30*2*280 称为细扣螺栓，中间2表示螺纹经

螺母常见表述方式如下：（例）

M20 同螺栓，“M”表示米制螺纹（即国家标准螺纹），数字“20”则表示内螺纹中径，与相同直径的螺栓配套使用。 紧固件 螺栓：通常意义上与螺母：通常为螺钉：不需要螺柱：两头都带有螺垫片：通常为

3 垫圈的表述方式：

2.执行标准：其具体规定了标准件的形状、光滑度，硬度指标力学性能等标准，有的标准对材质，工艺也有明确的规定，其函盖了某种标准件的绝大部分信息。（有国标、非标 美标 日标 德标 欧标 ISO国际标准）

3.材 质：就是原材料的化学成分，分为普碳钢、中碳钢、合金钢等。

4.级 别：特指螺栓的强度。

5.力学性能：又说机械性能，包括硬度，屈服度，伸长率，断面率等

6.表面处理：指给紧固件表面做特殊处理以达到防腐蚀或美观的效果。发黑，镀锌等。

螺栓

螺栓的种类有：

6. 六角螺栓：栓头为六角形；包括钢结构用大六角螺栓和普通外六角。

普通外六角螺栓，执行标准有GB/T5780/1/2/3（国标5780/2为半牙螺栓，5781/3为全牙螺栓）

5780/1为4.8S一下，通常称为普通螺栓，国标螺栓或普栓等；

5782/3泛指8.8级以上（10.9级 12.9级）的高强螺栓，栓头略厚。

钢结构用大六角螺栓，常用直径型号为（M12目前国内没有生产）M16 M20 M22 M24 M27

M30 为10.9S级。“S”代表钢结构专用栓。

注：同级别的六角螺栓和大六角螺栓的区别在于，栓头厚度及最短弦长标准不同，大六角栓头部要厚较大，即栓头相对较大。同为M20的六角螺栓最短弦长比较如下

六角弦长30 大六角弦长为34

2.地脚螺栓：如图1-1

图 1-1

国家地脚螺栓（9字形），执行标准GB/T799-1988，如下图：

4

L型地脚螺栓 执行JB/ZQ4364标准即为直角，国标规定L底长为直径的4倍（一般按客户要求做）。术语说满外长、中线长。

T型地脚螺栓，等腰梯形栓头，栓头需要大型设备热打才能成型，如图1-2.

锚板型地脚螺栓：

图 1-2

3.钢结构用扭剪型螺栓连接副（扭剪螺栓）：

直径分为M16、M20、M22、M24、M27、M30规格；与大六角螺栓同样应用于钢结构连接，相比之下扭剪螺栓具有施工快、一致性好等优点。

4.马车螺栓：常见型号在M12一下；圆顶棱身栓头

螺母

5 地脚螺母常用GB41标准 注：相比双头螺栓上配母GB6170较厚，略显粗糙。

双头螺母常用GB6170标准。

6. GB41螺母：（具体尺寸见紧固件手册）

较GB6170粗糙、略厚，外形无差别，价格稍低，常用于地脚螺栓上。

2.GB6170螺母：（具体尺寸见紧固件手册）

新国标，较为精致。通常国标螺母：对边长 = 1.5倍直径；厚度 = 0.5倍直径

3.开槽螺母：比较厚，一端有数个凹槽，常与销轴配套使用。

4.锁紧螺母：侧内圈向外凸起，与垫圈紧密衔接，密闭性好；垫圈分为尼龙橡胶圈和金属圈，有耐高温需求的工程采用金属垫圈。可以防震，起到放松动锁紧作用。

5.六角法兰螺母：无需垫片含摩擦面，例如，自行车轴上的螺母。

6 6.碟形螺母

如图2-1

7.圆形螺母 图2-1

8.盖母

9.扣紧母：单牙母，常用于电力塔项目。

垫片 垫 片

GB97标准型，又分1/2/3种规格，1-3产品粗超度逐步降低。

GB96为大宽边平垫

弹垫

GB93 国家标准会对断口高度值有明确范围。

圆柱头焊钉

焊钉，用于钢结构与混凝土的紧固链接，具有抗震作用，使用螺柱焊接时与瓷环配套使用！

7 通常用在高层结构建筑楼层板和桥梁结构上。

螺钉

螺钉，常见的为半圆头自功螺钉，不都是尖头。又分为：

1. 内六角螺钉：如：自行车车把手中间

2. 沉头螺钉：最具代表性的十字、一字螺钉

螺钉一般是属于小型号紧固件，一般为M3 M4型号，常用在家具，家电上。

（双头）螺柱

6. GB901：（两端螺纹）等长双头螺柱

A型：粗杆，材料中轴直径相当于或略大于螺纹外径

图：B型双头 图：A型双头

B型：细杆，材料中轴直径相当于或略小于螺纹中经。

2.GB898/9：通常用于机械设备上，一般客户所说长度不含“栽入部分长度”。

标准

HG标准(化工标准)：HG20613（欧洲体系）、HG20634（美洲体系）、

SH3404(石化标准)、GB/T9125（国标管法兰紧固件）

化工部标准，一般为合金钢，耐高温，耐低温，耐腐蚀性强。

8 紧固件相关标准参数

6. 紧固件强度指标：3.6级 4.6级 9.8级（不常用标准），常用标准 4.8级 5.6级 6.8级 8.8级 10.9级（10.9S级） 12.9级。

①“4”指性能等级，即抗拉等级为4，即每平方毫米抗拉强度为400MPa；

“.8”为屈服比值，即0.8；

屈服强度=抗拉强度*屈服比值；

②8.8级以下统称为普通螺栓

③含8.8级以上为高强螺栓，一般需要热处理才能达到强硬度和韧度的要求。8.8级螺栓，直径为M24一下可以采用热淬透性略差的碳钢像45# 、35#制作，而M24以上规格则必须采用淬透性较好的合金钢，像40Cr 、35CrMo等。10.9级以上只能采用合金钢像35VB、20MnTiB等

热处理：是将金属产品放在热处理设备内，进行加热（淬火）、冷却、保温（回火）等流程，通过改变表面或内部的组织结构，来控制其产品性能的一种工艺。，

注：螺栓的淬火温度一般为800度，回火温度一般在500~600度之间。热处理回火时螺栓硬度 力学伸长断面收紧固件相关标准参数 抗拉强屈服强维氏硬洛氏硬布氏硬HRB 普通HRC 高强4.8 / 5.6 / 6.8 / 8.8 / 10.9 /10.9S /12.9

9 间越短，材料硬度越好，韧脆度越差。

热处理，通常用冷却液或油（没有固定的沸点）来冷却，不用水是为了避免瞬间温度变化过大而引起产品断伤或断裂。

美标8级标准相当与国标10级标准。

④10.9级和10.9S级的区别：后者为钢结构专用螺栓（S代表钢结构专用），同样的级别后者对性能的限制更多，要求更高，如固定材质，系数范围等。

二. 常用的硬度指标包括HRC洛氏指标和HB布氏硬度。

常用维氏硬度HV表示垫片硬度；而测量螺栓通常采用洛氏硬度表示，HRC 通常表示高强度螺栓硬度。

8.8级螺栓的洛氏硬度为22~32之间，通常我们认为布氏硬度值是洛氏硬度的十倍，严格的所是略大些的。

三. 伸长率即最大抗拉的伸长量与原长的比值。如，4.8级螺栓伸长率要求在17%~18%；8.8级要求不小于13%，10.9级别要求不小于10%。

四.断面率即拉断螺栓瞬间的截面面积所占原来截面的比值，一般不小于48%。

紧固件材质

常用的螺栓材质Q235-B 45# 35# 40Cr 35CrMo 20MnTiB 35VB 42CrMo

Q345-B

注：“45”为碳含量指标，即碳含量0.45%

“Q”代指屈服强度，“235”为屈服值，即235Mpa；因此其相当于4.6级=400*0.6=240Mpa

材质的演变：随着铸造钢材技术的发展，紧固件原材料性能也越来越高，例

35# — ML35K 45# — ML45K 其可塑性更好，满足冷墩成型要求。

焊钉材质的为 ML.15、ML.15Al

ML.15 为含碳量为0.15%的冷镦钢，与Q235材质基本无差别，但ML.15材质含有害元素P、S较少，钢的纯度高，具有冷镦性能强，可塑性良好等特点。能更好的避免在生产过程中，冷镦开裂的现象。

注：我们一般用ML15材质做焊钉，其含碳量就是0.15%。

常用地脚螺栓材质：Q235 45# Q345（16Mn） Cr Mo Mn Ti V B

铬 钼 锰 钛 钒 硼

10 Q345(16Mn)是一种低合金钢，其抗冲击防震性，塑性和焊接性良好，而且耐低温性能好！

注：我们厂所用的材质，一般指Q235-B Q345-B，后者抗拉性能和韧性较好。

Q345-A 只限定了其化学成分，不保力学性能；只限定其抗拉强度下限约等于450MaP，无上限。

Q345-B 即保证化学成分，又保力学性能（我们的地脚，拉条等产品符合此要求）及规定抗拉强度下限也规定了上限。

Q345-C 在B基础上，耐低温，适应环境能力强，可保证-20℃冲击试验合格。

Q345-D 比C适应环境能力更强，可保证-40℃冲击试验合格。

从A～D化学元素无大差别，主要是纯度差异，其性能在低温下差别明显。国内C级原材不是很好采购，且尚无法采购小批量D级别原材，因此成本高，无法及时提供供货保障。遇到客户有明确要求的，可建议用35CrMo代替，此材质完全可以达到C D级性能要求，市场上供应充足，价格合理。

常用螺母材质：低碳钢ML.0.8 ML.10

中碳钢 45# 35#

常用产品级别与材质的搭配

螺母级别：4H 5H 6H 8H 10H