钢结构中高强度螺栓连接技术探讨

钢结构中高强度螺栓连接技术探讨

摘要：高强度螺栓在各个钢结构构件中中起着关键连接作用，因此在使用高强度螺栓时，对材料、螺栓结构、制造工艺、安装及使用提出了更高的要求；结合实例进行了详细阐述。

关键词：钢结构；高强度螺栓；螺栓连接

Abstract：High strength bolt in various steel structure plays a key role in connecting, so the use of high strength bolts, bolt material, structure, manufacture, installation and use of raised taller requirement; with examples in detail.

Key words：Steel structure; High strength bolt; High strength bolt; 工程实例

某综合体育馆屋盖采用采用空间组合桁架屋盖系统，总建筑面积约72185m2。对于钢构件连接中螺栓直径大于等于16mm的螺栓均为高强螺栓，高强螺栓采用摩擦型，性能等级为10.9级，连接时接触面采用喷砂或砂轮打磨处理，摩擦面的抗滑移系数不低于0.45；应符合JGJ82-9规定的要求。摩擦面不作涂装及镀覆，摩擦连接板四周及高强螺栓螺母垫板四周用不干性腻子封闭。

螺栓连接技术要求

从工程实践情况来看，对于高强螺栓施工最主要的施工机具就是力矩扳手，根据本钢结构屋盖中钢构件施工对象，采用扭矩型高强螺栓扳手。电动扭矩扳手一般由机体，扭矩控制盒，套筒，反力承管器，漏电保护器组成，要求采用的电动扭矩扳手性能参数符合表1所示。

表1电动扭矩扳手性能

同时，本项目在高强度螺栓连接施工中，为了有效地提高施工效率，我们一般还可以选用风动扳手进行初拧，根据风动扳手的标称扭矩调节空气压力即可初步设定扳手的输出扭矩，用于螺栓的初拧，可大大提高施工效率。另外采用检测合格的力矩扳手（其中至少一把应送有关部门进行校准，在施工中一般不用于直接施工，专用于其他施工工具的校准和施工检测）、手动棘轮扳手、橄榄冲子（俗

称过眼冲钉，形似橄榄）、力矩倍增计、手锤等。对于本项目中采用普通螺栓紧固施工，操作工人使用普通扳手靠自身的力量拧紧螺母即可。紧固次序从中间开始向两边对称进行。复杂接头如桅杆天线的法兰连接采用复拧，即紧固两次。普通螺栓的紧固检验：采用锤击法即用3kg小锤，一手扶螺母，另一手用锤敲击连接板，螺母不偏移，不颤动，不松动即可。

另外，鉴于高强度螺栓在本工程钢构件连接中起着关键作用，对其采取严格的技术要求，笔者认为这是值得同类工程所借鉴。高强度螺栓连接副应由制造厂按批配套供应，每个包装箱内都必须配套装有螺栓、螺母及垫圈，包装箱应能满足储运的要求，并具备防水、密封的功能。包装箱内应带有产品合格证和质量保证书；包装箱外表面应注明批号、规格及数量。在运输、保管及使用过程中应轻装轻卸，防止损伤螺纹，发现螺纹损伤严重或雨淋过的螺栓不应使用。螺栓连接副应成箱在室内仓库保管，地面应有防潮措施，并按批号、规格分类堆放，保管使用中不得混批。高强度螺栓连接副包装箱码放底层应架空，距地面高度大于300mm，码高不超过三层。在高强度螺栓使用前尽可能不要开箱，以免破坏包装的密封性。开箱取出部分螺栓后也应原封包装好，以免沾染灰尘和锈蚀。高强度螺栓连接副在安装使用时，工地应按当天计划使用的规格和数量领取，当天安装剩余的也应妥善保管，有条件的话应送回仓库保管。在安装过程中，应注意保护螺栓，不得沾染泥沙等脏物和碰伤螺纹。使用过程中如发现异常情况，应立即停止施工，经检查确认无误后再行施工。高强度螺栓连接副的保管时间不应超过6 个月。保管周期超过6个月时，若再次使用须按要求进行扭矩系数试验或紧固轴力试验，检验合格后方可使用。

高强度螺栓连接技术处理

3.1栓孔孔径的检查与修复

对于高强度螺栓安装，应能自由穿入孔，严禁强行穿入，如不能自由穿入时，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迭缝中，铰孔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。高强度螺栓连接中连接钢板的孔径略大于螺栓直径，并必须采取钻孔成型方法，钻孔后的钢板表面应平整、孔边无飞边和毛刺，连接板表面应无焊接溅物、油污等。同时对于高强度螺栓必须严格孔径及偏差，结合工程实践，笔者总结如下见表2所示。

表2高强度螺栓的孔距和边距值

3.2摩擦面浮锈的清理

为了保证安装摩擦面达到规定的摩擦系数，连接面应平整，不得有毛刺、飞边、焊疤、飞溅物、铁屑以及浮锈等污物，也不得有不需要的涂料；摩擦面上不允许存在钢材卷曲变形及凹陷等现象；同时施工时应当认真处理好连接板的紧密贴合，对因钢板厚度偏差或制作误差造成的接触面间隙，应按规范要求根据板厚不同进行相应的处理。

3.3连接板间隙的处理

高强螺栓安装时应清除摩擦面上的铁屑、浮锈等污物，摩擦面上不允许存在钢材卷曲变形及凹陷等现象。安装时应注意连接板是否紧密贴合，对因钢板厚度偏差或制作误差造成的接触面间隙，处理方法应当是对于间隙大小mm以下可以不作处理，3mm以下则将高出的一侧磨成1：5的缓度，使间距小于1.0mm；3mm以上则应当加垫板，同时要求垫板厚度不小于3mm,最多不超过二层,垫板材质和摩擦面处理方法应与构件相同，具体间隙处理方法见图1所示。

3.4摩擦面抗滑移系数的复验

对于本工程所使用的螺栓均应按设计及规范要求选用其材料和规格，保证其性能符合要求。高强度螺栓连接副应进行扭矩系数复验及摩擦面抗滑移系数试验，试验用螺栓连接副应在施工现场待安装的螺栓批中随机抽取。每套连接副只应做一次试验，不得重复使用。在进行连接副扭矩系数试验时，螺栓的紧固轴力应控制在一定的范围内，同时要求高强螺栓抗滑移系数试验用试件尺寸见图2所示。

高强度螺栓安装关键技术

鉴于高强度螺栓连接安装质量对于钢构件受力具有决定作用，因此其安装连接绝对是不容忽视，结合工程实践笔者总结关于螺栓安装的关键技术：临时螺栓的数量不得少于本节点螺栓安装总数的30%且不得少于2个临时螺栓。组装时先用橄榄冲对准孔位，在适当位置插入临时螺栓，用扳手拧紧；不允许使用高强螺栓兼作临时螺栓，以防损伤螺纹引起扭矩系数的变化。对于一个安装段完成后，经检查确认符合要求方可安装高强度螺栓；安装前应对钢构件的摩擦面进行除锈；螺栓穿入方向一致，并且品种规格要按照设计要求进行安装；终拧检查完毕的高强螺栓节点及时进行油漆封闭。高强螺栓不能自由穿入螺栓孔位时，不得硬性敲入，用气动或电动铣孔器修正扩孔后再插入，修扩后的螺栓孔最大直径不应大于1.2倍螺栓公称直径，扩孔数量应征得设计单位同意。

另外，对于本工程所使用的螺栓均应按设计及规范要求选用其材料和规格，保证其性能符合要求。连接副的紧固轴力和摩擦面的抗滑移系数试验试验制作单

位在工厂进行。同时由制造厂按规范提供试件，安装单位在现场进行摩擦面的抗滑移系数试验。连接副复验用的螺栓应在施工现场待安装的螺栓批中随机抽取，每批应抽取8套连接副进行复验。连接副预拉力可采用经计量检定、校准合格的轴力计进行测试。试验用的电测轴力计、油压轴力计、电阻应变仪、扭距扳手等计量器具，应在试验前进行标定，其误差不得超过2%。

对于高强螺栓安装施工采取严格检查，指派专业质检员按照规范要求对整个高强螺栓安装工作的完成情况进行认真检查，将检验结果记录在检验报告中，检查报告送到项目质量负责人处审批。如果检验时发现螺栓紧固强度未达到要求，则需要检查拧固该螺栓所使用的板手的拧固力矩（力矩的变化幅度在10%以下视为合格）；同时要求高强螺栓安装检查在终拧1h以后、24h之前完成。如果检查不符合规定，应再扩大检查10%，若仍有不合格者，则整个节点的高强度螺栓应重新拧紧。

结语

文章通过结合实例，提出了钢结构屋盖中高强度螺栓连接副元件的材质与性能，影响高强度螺栓预拉力的因素及与扭矩系数的关系，提出被连接件表面的处理方法，同时提出钢结构连接接头安装及其相关处理技术措施，为同行提供借鉴。

参考文献：

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