高强度螺栓连接施工技术

赵明泉 辛建军

【摘要】 钢结构中使用的连接螺栓分普通螺栓和高强螺栓两种。选用高强螺栓做为连接的紧固件，并通过对螺栓施加紧固轴力而起到连接作用的钢结构连接称高强螺栓连接。前目，高强螺栓连接已经发展成与焊接并举的钢结构主要连接形式之一。

【关键词】 高强螺栓；摩擦；连接

1.技术特点

1.1 施工技术主要介绍高强螺栓的材料要求、连接施工方法、高强螺栓连接副的储运保管规定等。

1.2 高强度螺栓连接具有受力性能好，耐疲劳、抗震性能好，连接强度高、施工简便等优点。

2.适用范围

主要适用于建筑钢结构安装中摩擦型高强螺栓高强螺栓的施工现场连接。

3.工艺原理

高强度螺栓连接是靠连接件接触面间的摩擦力来阻止其相互滑移的，为使接触面有足够的摩擦力，就必须提高构件的夹紧力和增大构件接触面的摩擦系数。构件间的夹紧力是靠对螺栓施加预拉力来实现的，所以螺栓必须采用高强度钢制造，这也就是称为高强度螺栓连接的原因。

高强度螺栓连接中，摩擦系数的大小对承载力的影响很大。试验表明，摩擦系数主要受接触面的形式和构件的材质影响。为了增大接触面的摩擦系数，施工时常采用应喷砂、用钢丝刷清理等方法对连接范围内构件接触面进行处理。

3.1操作要点

3.1.1 技术准备：

（1）摩擦面抗滑移系数值已通过试验和复试，其结果符合设计要求和规范规定。

（2）大六角头高强螺栓扭矩系数和扭剪型高强螺栓紧固轴力复验合格。

（3）由项目技术人员对施工时注意事项和操作要点进行书面交底，以提高施工人员的技术水平和操作水平

3.1.2材料要求

（1）高强度螺栓连接副进场时，其型号、规格、性能等级应符合设计要求并应有质量证明书和出厂检验报告，进场后按规定要求的数量取样复试合格；

（2）螺栓、螺母、垫圈应保证配套，螺纹不得有损伤，保持清洁、干燥状态并按批号规格分类存放在仓库内，并派专人发放和回收。

3.2接头的组装

3.2.1摩擦面连接处钢板或型钢应平直，板边、孔边无毛刺，以保证摩擦面紧贴。接头处有翘曲或变形时，必须进行校正，且不能损伤摩擦面。

3.2.2装配前应以细钢丝刷除去摩擦面上的浮锈并清除油污、油漆（禁止火焰烤、以免产生氧化层）。

3.2.3安装临时螺栓时：用冲子校正孔位，用临时螺栓进行组装，在每个节点上应穿入的临时螺栓和冲钉数，由安装时可能承担的荷载计算确定，并应符合下列规定：

（1）不得少于节点螺栓总数的1/3；

（2）每个节点临时螺栓不得少于2个；

（3）冲钉穿入数量不少于2个，不宜多于临时螺栓的30%。

（4）高强度螺栓连接处，板叠上所有螺栓孔，均應采用量规检查，其中通过率为：用比孔的公称直径小1.0mm的量规检查，每组至少应通过85%；用比螺栓公称直径大0.2～0.3mm的量规检查，应全部通过。

（5）不允许使用高强度螺栓兼做临时螺栓，以防螺纹损伤，一个安装段完成后，经检查确认合格后，方可安装高强度螺栓。

3.2.4安装高强度螺栓：

（1）高强度螺栓的安装，应在结构构件中心位置，经调整检查无误后即可安装高强度螺栓。

（2）螺栓穿入方向，应以施工方便为准，并力求一致，即节点一致，整层一致。

（3）高强度螺栓连接副组装时，螺母带园台面的一侧应朝向垫圈有倒角的一侧。对于大六角头高强度螺栓连接副组装时，螺栓头下垫圈有倒角的一侧应朝向螺栓头，不能装反。

（4）先在没有冲子和临时螺栓的孔中穿入高强度螺栓并用短扳手适当拧紧后，再用高强度螺栓取代临时螺栓和冲子，应随换随紧。

（5）高强度螺栓不能自由穿入时，不可用冲子冲孔，更不可将螺栓强行打入。该孔应用铰刀进行修整，修整后孔的最大直径应小于1.2倍螺栓直径。修孔时，为了防止铁屑落入板叠缝中，铰刀前应将四周螺栓全部拧紧，使板迭密贴后再进行。严禁气割扩孔。

（6）安装高强螺栓时，构件的摩擦面应保持干燥，不能在雨中作业。

3.2.5高强度螺栓的紧固：

构件按设计要求组装并测量校正、紧固合格后，开始紧固螺栓，高强度螺栓紧固分为初拧、终拧。对于大型节点应分为初拧、复拧、终拧。初拧紧固至螺栓标准预拉的60～80%，终拧紧固至螺栓标准预拉力。偏差不大于±10%。高强度螺栓的初拧、复拧和终拧应在同一天完成。初拧可用电动扳手，风动扳手或手动扭矩扳手，终拧多用电动扳手，如空间狭窄时，也可用手动扳手进行终拧。

（1）大六角头高强螺栓的施工扭矩可由下式计算确定。

Tc=K·Pc·d

式中：Tc—施工扭矩（N·m）

K—高强度螺栓连接副的扭矩系数平均值。该值由复试时测得的平均值（应在0.110～0.150之间，代入上式计算Tc值）

Pc—高强螺栓施工预拉力（kN） （见表2）

d—高强螺栓螺杆直径（mm）

（2）扭剪型高强螺栓的拧紧：

①初拧扭矩值为0.13×Pc×d的50%左右。复拧扭矩等于初拧扭矩值。初拧或复拧后的高强度螺栓应用白色记号笔在螺栓头至构件上划一直线标记（见图2、图3 高强度螺栓的初拧标记）。

②扭剪型高强螺栓紧固：是将专用扳手套在预紧后的高强螺栓上，内套筒插入螺栓尾部的梅花头，然后微转外套筒，使其与螺母对正，并推至螺母根部：接通电源开关，内外套筒背向旋转将螺栓紧固（初拧时先设定好初拧扭矩值），待紧固到设计扭矩时，将梅花头切口扭断；关闭电源，将外套筒脱离螺母，从内套筒弹出梅花头，紧固完毕。

③对于个别不能用专用扳手进行终拧的扭剪型高强度螺栓，可按规定的方法进行终拧。

④高强度螺栓初拧、终拧标记，终拧螺母转角大体为45°～ 90°，一般终拧转角以60°左右为宜，如果终拧转动角度大于90°则说明初拧扭矩不足，达不到初拧目的，应进行调整，小于45°则表明初拧扭矩选用大了些。

3.2.6螺栓紧固顺序

（1）高强度螺栓在初拧、复拧和终拧时，连接处的螺栓应按一定顺序施拧，一般应由螺栓群中央顺序向外拧紧。

（2）一般接头的紧固顺序：应从接头中心顺序，向两端进行紧固（见图4 一般接头的紧固顺序）

（3）两个接头栓群的紧固顺序：应为先主要构件接头，后次要构件接头

4、 经济效益分析

同焊接相比，螺栓连接具有如下优点：

4.1 施工速度快，比焊接的工序减少很多；

4.2 质量容易保证，由于焊接的要求很严，螺栓连接更容易保证施工质量；

4.3 螺栓连接只需要扳手，减少了电焊机、电焊条等，施工成本低。

参考文献

[1]《钢结构工程施工施工质量验收规范》GB50205-2001

[2]《钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规范》JGJ82—91

[3]《钢结构用大六角螺栓》GB1228

[4]《钢结构用高强度垫圈型式与尺寸》GB1229