建筑钢结构连接与安装技术研究

孙绍武

河南省工程建设监理中心，河南 郑州 450000

钢结构连接方法通常有3种，即焊接、铆接和螺栓连接。钢构件的连接接头应经检查合格后方可紧固或焊接。若采用焊接和高强度螺栓并用的连接，当设计无特殊要求时，应按先栓后焊的顺序施工。螺栓连接有普通螺栓和高强度螺栓两种。高强度螺栓有大六角头高强度螺栓和扭剪型高强度螺栓。钢结构用的扭剪型高强度螺栓连接副包括一个螺栓、一个螺母和一个垫圈，扭剪型高强度螺栓具有施工简单，受力好，可拆换，耐疲劳，能承受动力荷载，可目视判定是否终拧，不易滑拧，安全度高等优点。下面主要讲述高强度螺栓的施工。

1 摩擦面的处理

高强度螺栓连接必须对构件摩擦面进行加工处理。在制造厂进行处理可用喷砂、喷（抛）丸、酸洗或砂轮打磨等。处理好的摩擦面应有保护措施，不得涂油漆或污损。制造厂处理好的摩擦面，安装前应逐个复验所附试件的抗滑移系数，合格后方可安装，抗滑移系数应符合设计要求。

2 连接板安装

连接板不能有挠曲变形，安装前应认真检查，对变形的连接板应矫正平整。高强度螺栓板面接触要平整。因被连接构件的厚度不同，或制作和安装偏差等原因造成连接面之间的问隙，小于1.0mm间隙时可不处理；1.0mm～3.0mm的间隙，应将高出的一侧磨成1∶10的斜面，打磨方向应与受力方向垂直；大于3.0mm的间隙应加垫板，垫板两面的处理方法应与构件相同。

3 高强度螺栓安装

3.1 安装要求

1）钢结构拼装前，应清除飞边、毛刺、焊接飞溅物；摩擦面应保持干燥、整洁，不得在雨中作业；

2）高强度螺栓连接副应按批号分别存放，并应在同批内配套使用。在储存，运输，施工过程中不得混放，要防止锈蚀、沾污和碰伤螺纹等可能导致扭矩系数变化的情况发生；

3）选用的高强度螺栓的形式、规格应符合设计要求。施工前，高强度大六角头螺栓连接副应按出厂批号复验扭矩系数；扭剪高强度螺栓连接副应按出厂批号复验预拉力，复验合格后方可使用。选用螺栓长度应考虑构件的被连接厚度，螺母厚度、垫圈厚度和紧固后要露出三扣螺纹的余长，如图1所示。

图1 高强度螺栓长度

一般螺栓长度L按下式计算：

式中：L、为构件被连接厚度；

n为垫圈个数，扭剪型螺栓为1，大六角螺栓为2；

s为垫圈厚度，mm；

m为螺母厚度，mm；

p为螺纹的螺距，mm；详见表1。

表1 高强度螺栓螺纹的螺距

按式（1）计算所得数值应调整为5的倍数。

4）高强度螺栓连接面的抗滑移系数试验结果应符合设计要求，构件连接面与试件连接面表面状态相符。

3.2 安装方法

1）高强度螺栓接头应采用冲钉和临时螺栓连接，临时螺栓的数量应为接头上螺栓总数的1/3，并不少于2个，冲钉使用数量不宜超过临时螺栓数量的30%。安装冲钉时不得因强行击打而使螺孔变形造成飞边。严禁使用高强度螺栓代替临时螺栓以防因损伤螺纹造成扭矩系数增大。对错位的螺栓孔应用铰刀或粗锉刀进行处理规整，处理时应先紧固临时螺栓主板至迭间无间隙，以防切屑落入。螺栓孔也不得采用气割扩孔。钢结构应在临时螺栓连接状态下进行安装精度校正。

2）钢结构安装精度调整达到校准规定后便可安装高强螺栓。首先安装接头中那些未装临时螺栓和冲钉的螺孔，螺栓应能自由垂直穿人螺栓和冲钉的螺孔，穿人方向应该一致。每个螺栓一端不得垫2个及2个以上的垫圈，不得采用大螺母代替垫圈。在这些安装上的高强度螺栓用普通扳手充分拧紧后，再逐个用高强度螺栓换下冲钉和临时螺栓。在安装过程中，连接副的表面如果涂有过多的润滑剂或防锈剂，应使用干净的布轻轻揩拭掉多余的涂脂，防止其安装后流到连接面中，不得用清洗剂清洗，否则会造成扭矩系数变化。

4 高强度螺栓的紧固

图2 扭剪型高强度螺栓终拧过程示意图

为了使每个螺栓的预拉力均匀相等，高强度螺栓拧紧可分为初拧和终拧。对于大型节点应分初拧、复拧和终拧，复拧扭矩应等于初拧扭矩。初拧扭矩值不得小于终拧扭矩值的30%，一般为终拧扭矩的60%～80%。高强度螺栓终拧扭矩值按式（2）计算：

式中R为终拧扭矩，N·m；

p为高强度螺栓设计预拉力，kN；

△p为预拉力损失值，kN；

d为高强度螺栓螺纹直径，mm；

K为扭矩系数，扭剪型螺栓取K=0.13。高强度螺栓的安装应按一定顺序旋拧，宜由螺栓群中央顺序向外拧紧，并应在当天终拧完毕，其外露螺纹不得少于3扣。高强度螺栓多用电动扳手进行紧固，如图2所示。对于电动扳手不能使用的场合，用测力扳手进行紧固。紧固后用鲜明色彩的涂料在螺栓尾部涂上终拧标记备查。对已紧固的高强度螺栓，应逐个检查验收。对终拧用电动扳手紧固的扭剪型高强度螺栓，应以目测尾部梅花头拧掉为合格。对于用测力扳手紧固的高强度螺栓，仍用测力扳手检查是否紧固到规定的终拧扭矩值。采用转角法施工时，初拧结束后应在螺母与螺杆端面同一处刻画出终拧角的起始线和终止线以待检查。大六角头高强度螺栓采用扭矩法施工，检查时应将螺母回退30°～50°再拧至原位，测定终拧扭矩值其偏差不得大于±10%。欠拧、漏拧者应及时补拧、超拧者应予更换。欠拧、漏拧宜用0.3kg～0.5kg的小锤逐个敲检。

5 结论

总之，城市建筑业的不断的发展推动高层钢结构的应用更加的广泛，严格钢结构的连接和安装工艺，加大技术研究，尤其是在保证安装质量是钢结构施工的中的重中之重，这是是保证建筑整体质量的必要条件。

[1]阎兴华，周娟华，郎义勇，夏新.浅析钢结构住宅的结构体系[J].北京建筑工程学院学报，2004(2).

[2]王燕，刘芸，王鹏，高鹏.梁柱刚性连接加强型节点的研究进展[J].建筑钢结构进展，2011(2).