在桥梁、摩天大楼、重型机械和风力发电机等众多现代工程结构中，高强度螺栓与螺母作为关键的紧固件，扮演着至关重要的角色。它们不仅是简单的连接零件，更是承载巨大载荷、确保结构整体稳定与安全的核心要素。其性能的可靠性直接关系到整个工程项目的成败与使用寿命。

定义与核心特性

高强度螺栓与螺母，通常指性能等级在8.8级及以上的螺栓、螺母组合。这里的“高强度”主要体现在两个核心指标上：

1. 高强度材料：通常采用中碳合金钢、硼钢等优质材料，经过淬火和回火（调质）热处理，使其内部金相组织发生转变，从而获得更高的强度。
2. 预紧力控制：与普通螺栓主要依靠摩擦力防松不同，高强度螺栓连接是通过对螺栓施加一个精确、巨大的轴向预紧力，将被连接件紧密地压合在一起。这个预紧力产生的巨大摩擦力，足以抵抗外部的剪切力、拉伸力等载荷，实现“摩擦型”连接。对于更严苛的工况，还可设计为螺栓杆身直接承受剪力的“承压型”连接。

关键性能等级与标识

国际上普遍采用性能等级标识系统，清晰标注其力学性能。

• 螺栓标识（如10.9）：
• 点前数字（10）代表公称抗拉强度（σb）的1/100，单位MPa，即10×100=1000MPa。

• 点后数字（9）代表屈服强度（σs）与抗拉强度（σb）的比值（屈强比）的10倍，即屈服强度约为900MPa（1000MPa×0.9）。

• 螺母标识：通常以与其匹配的螺栓性能等级来标示，如10级螺母应与10.9级螺栓配合使用，以保证螺纹的承载能力与螺栓杆身强度相匹配，避免螺纹脱扣失效。

应用优势

1. 连接刚度大，抗疲劳性能好：巨大的预紧力使连接部位贴合紧密，受力均匀，能显著提高连接节点在动载荷下的疲劳寿命。
2. 施工方便，质量可控：相较于铆接或焊接，高强度螺栓施工噪音小，对工人技术要求相对规范，且可通过扭矩法、转角法或扭矩-转角联合法等方法精确控制预紧力，质量易于检查和保证。
3. 可拆卸与重复使用：在需要维修、更换或改造的结构中，高强度螺栓连接可以拆卸，且经检验合格的螺栓螺母在一定条件下可重复使用，经济性更佳。

选用与施工要点

1. 正确选型：必须根据设计载荷、连接形式（摩擦型/承压型）、被连接件材质等条件，选择合适性能等级、规格和表面处理（如达克罗、热浸镀锌以防腐蚀）的产品。
2. 配套使用：高强度螺栓、螺母、垫圈必须作为一套组件使用，严禁混用。垫圈（通常是硬化垫圈）的作用是分散压力，保护被连接件表面，并确保拧紧时扭矩有效转化为轴向预紧力。
3. 严格的扭矩控制：施工时必须使用经过校准的扭矩扳手或专用液压扳手，严格按照工艺要求施加扭矩。扭矩不足会导致预紧力不够，连接松动；扭矩过大则可能导致螺栓过载，甚至发生脆性断裂。
4. 安装工艺：通常采用初拧和终拧两步进行，对于大六角头螺栓，终拧后还需检查扭矩。扭剪型高强度螺栓则以梅花头被拧断作为终拧标志，直观可靠。

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高强度螺栓与螺母是现代钢结构工程的“筋骨”与“关节”。它们将无数个单独的构件牢固地结合为一个能抵御风雨、承受重荷的整体。从设计选型到现场施工，每一个环节的严谨把控，都是对“高强度”这一品质的兑现，最终铸就的是我们脚下桥梁的稳固、头顶建筑的安全以及国家基础设施的百年大计。随着新材料与新工艺的发展，高强度紧固件将继续向着更高强度、更优耐腐蚀性和更智能的施工监控方向演进，为更复杂的工程挑战提供解决方案。