高强度螺栓分类与选用指南

高强度螺栓是钢结构连接中最重要的紧固件之一。与普通螺栓相比，高强度螺栓通过施加较大的预拉力，使连接板件产生强大的夹紧力，从而实现可靠的连接。本文系统介绍高强度螺栓的分类体系与选用原则，帮助工程师在实际工程中做出正确选择。

1. 高强度螺栓的分类

1.1 按头部形状分类

高强度螺栓按头部形状主要分为两大类：

• 大六角头螺栓（HS型）：头部为六角形，可用扭矩扳手或套筒扳手安装，是目前国内应用最广泛的类型
• 扭剪型螺栓（S型）：头部为花键结构（12角或13角），安装时通过专用扳手拧断尾部梅花头来控制预拉力

1.2 按性能等级分类

高强度螺栓的性能等级采用"X.Y"标识：

• X = 抗拉强度（MPa）的1/100
• Y = 屈服强度比（屈服强度/抗拉强度）

性能等级	抗拉强度 (MPa)	屈服强度 (MPa)	常用场景
8.8	≥800	≥640	普通钢结构
9.8	≥900	≥720	一般工程
10.9	≥1000	≥900	主流选择，高层/桥梁
12.9	≥1200	≥1080	超高强度需求

1.3 按连接形式分类

• 摩擦型连接：依靠板件间的摩擦力传递剪力，孔壁不受压。用于直接承受动力荷载的结构
• 承压型连接：依靠螺栓杆壁和孔壁承压传递剪力，可利用螺栓杆身受剪。用于静载或间接动载结构
• 预拉力型连接：仅依靠螺栓预拉力夹紧板件，承受拉力和剪力

2. HS10.9 大六角螺栓详解

HS10.9 是工程项目中使用最普遍的高强度螺栓规格。其标识含义：

• HS：High Strength，大六角头高强度螺栓
• 10：公称抗拉强度 1000 MPa
• .9：屈服强度比为 0.9，即屈服强度 ≥ 900 MPa

2.1 规格范围

HS10.9 螺栓常用规格为 M16～M30，其中：

• M16：夹紧力约 100kN，用于次要连接
• M20：夹紧力约 155kN，中等跨度结构
• M22：夹紧力约 190kN，工业厂房常见
• M24：夹紧力约 225kN，主框架连接
• M27/M30：大吨位连接，桥梁、重载厂房

2.2 常用材质

国内10.9级高强度螺栓常用材质：

• 35VB：最常用，综合性能好
• 40Cr：强度高，但淬透性一般
• 20MnTiB：低碳合金，韧性好
• 35CrMo：高强度，耐高温

3. 扭剪型螺栓（S10.9）

扭剪型螺栓的尾部有梅花头结构，安装时专用扳手夹住梅花头施加扭矩，拧断后表示达到规定预拉力。

3.1 优缺点分析

• 优点：安装质量稳定可靠；目测即可判断安装是否合格；不受安装人员技能影响
• 缺点：专用扳手成本高；梅花头可能掉落需清理；高强螺栓连接面处理要求更高

3.2 与大六角头的选用建议

对比项	大六角头 (HS)	扭剪型 (S)
安装工具	扭矩扳手/液压扳手	专用电动扳手
质量控制	需校准扭矩	目视检查梅花头
成本	较低	较高（工具+螺栓）
适用场景	大多数常规项目	重要工程/批量安装
标准	GB/T 1228	GB/T 3632

4. 选用原则与注意事项

4.1 选用步骤

1. 根据设计荷载确定螺栓规格和数量
2. 根据连接重要性和荷载性质选择连接类型（摩擦型/承压型）
3. 根据施工条件和成本选择螺栓类型（大六角/扭剪）
4. 复核螺栓规格是否在常用范围内，优先选用标准规格

4.2 常见误区

• ❌ 强度等级越高越好 → 应综合考虑施工条件和成本
• ❌ 规格越大越安全 → 需验算连接板件承载力
• ❌ 摩擦型一定优于承压型 → 根据荷载性质选择
• ❌ 忽视螺栓间距要求 → 需满足规范最小间距和边距

5. 工程实例

某32层钢结构写字楼项目，柱脚连接设计：

• 连接类型：摩擦型高强度螺栓
• 螺栓规格：M24 × 80（10.9级，大六角）
• 数量：每柱脚 12 颗，分两排布置
• 连接板：双夹板，摩擦面喷砂处理
• 预拉力值：225kN/颗（设计值）

结论

高强度螺栓的选用需要综合考虑设计荷载、连接形式、施工条件和经济性。HS10.9 大六角螺栓因其成熟的技术路线、充足的供应链和较低的综合成本，成为大多数钢结构工程的首选。扭剪型螺栓则更适合对安装质量要求高、批量施工的重要项目。