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摘  要：隨著(zhù)經(jīng)濟發(fā)展，高強螺栓這種連接形式應用越來(lái)越廣泛。本文從高強螺栓的定義、施工及質(zhì)量要求等方面進(jìn)行闡述，對提高高強螺栓的施工具有一定指導意義。

關(guān)鍵詞：鋼結構 高強螺栓 施工 控制

隨著(zhù)我國國民經(jīng)濟的發(fā)展 ,鋼結構在工業(yè)廠(chǎng)房及民用建筑中的運用越來(lái)越多 ,而鋼結構設計中一個(gè)重要部分———安裝連接形式設計的是否合理直接影響結構的質(zhì)量、安裝速度及經(jīng)濟效益。高強螺栓是一種新型連接方法 , 具有施工簡(jiǎn)單、受力性能好、可拆換、耐疲勞、以及在動(dòng)力荷載作用下不致松動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)，在現代施工中應用越來(lái)越廣泛。

圖1 梁上高強度螺栓的安裝(鋼結構連接用高強螺栓的施工)

1 高強螺栓的定義      

高強螺栓，顧名思義就是高強度的螺栓，按其受力形式主要分為大六角高強度螺栓和扭剪型高強度螺栓，目前我國采用8.8級、10.9級兩種強度性能等級的高強螺栓，大六角高強度螺栓8.8級有45號鋼和35號鋼兩種材質(zhì)，10.9級有20MnTiB、40B和35VB剛，扭剪型高強度螺栓只有10.9級，鋼號主要是20MnTiB鋼，墊圈常用45號或35號鋼制造，并經(jīng)過(guò)熱處理。大六角高強度螺栓連接副是有一個(gè)螺栓、兩個(gè)墊片、一個(gè)螺母組成，扭剪型高強度螺栓是有一個(gè)螺栓、一個(gè)墊片和一個(gè)螺母組成，

高強度螺栓是用特制的扳手上緊螺帽，使螺栓產(chǎn)生巨大而又受控制的預拉力，通過(guò)螺帽和墊板，對被連接件也產(chǎn)生了同樣大小的預壓力。在預壓力作用下，沿被連接件表面就會(huì )產(chǎn)生較大的摩擦力，顯然，只要軸力小于此摩擦力，構件便不會(huì )滑移，連接就不會(huì )受到破壞，這就是高強度螺栓連接的原理。

高強度螺栓連接是靠連接件接觸面間的摩擦力來(lái)阻止其相互滑移的，為使接觸面有足夠的摩擦力，就必須提高構件的夾緊力和增大構件接觸面的摩擦系數。構件間的夾緊力是靠對螺栓施加預拉力來(lái)實(shí)現的，所以螺栓必須采用高強度鋼制造，這也就是稱(chēng)為高強度螺栓連接的原因。

2 高強螺栓的施工

2.1摩擦面的處理

高強螺栓摩擦面的處理方式有以下三種：

1）噴砂、噴丸、拋丸

噴丸、拋丸選用粒徑要求1.2～3.0mm，壓縮空氣壓力0.4～0.6MPa且不允許含有水分及任何油脂，噴距要求100～300mm，噴角要求900～450,噴砂、拋丸表面粗糙度達50～70μm,可不經(jīng)生銹期即可擰緊高強螺栓,但是施工必須嚴格遵守作業(yè)條件及注意事項。

2）砂輪打磨

可采用風(fēng)動(dòng)、電動(dòng)砂輪機對摩擦面進(jìn)行打磨，打磨方向應與構件受力方向垂直，打磨范圍不能小于4倍螺栓孔直徑，打磨后表面呈光亮色澤，打磨后必須經(jīng)一定的自然生銹周期，方可施工擰緊。

3）其他摩擦面加工方法

采用氧-乙炔焊槍火焰法，對處理表面加熱、應全部除去氧化層，施工僅限于對抗滑移系數不高的連接面場(chǎng)合，一般ｆ＝0.35.

2.2高強螺栓的驗收、存放

1）螺栓、螺母、墊片均應附有質(zhì)量證明書(shū)，并且符合設計要求和國家標準的規定，高強螺栓連接副出廠(chǎng)時(shí)必須隨箱帶有扭矩系數和緊固軸力（預拉力）的檢驗報告。

2）高強螺栓入庫應按規格、批次分類(lèi)存放，同批內因要配套使用，不得混放、混用，并且保存要注意防潮、防雨，如螺栓、螺母、墊圈存放時(shí)間過(guò)長(cháng)或有銹蝕，應抽樣檢查緊固軸力，合格后方可使用，螺栓等不可被泥土、油污沾染，應保持潔凈、干燥狀態(tài)。

3）施工現場(chǎng)需安裝的高強螺栓必須進(jìn)行連接副預拉力復驗，并出具復驗報告，并且按照鋼結構驗收規范要求，進(jìn)行摩擦面抗滑移系數試驗，并出具試驗報告。

2.3螺栓長(cháng)度的選用

考慮到鋼構件加工時(shí)采用鋼板一般均為正公差，有時(shí)材料代用也多是以厚代薄，所以連接總厚度增加3～4mm現場(chǎng)較多，大六角高強螺栓長(cháng)度為螺頭下支承面至螺尾的長(cháng)度, 選用螺栓長(cháng)度應為被緊固連接板束的厚度加一個(gè)螺母和兩個(gè)墊圈的厚度,扭剪型高強螺栓的長(cháng)度為螺頭下支承面至螺尾切口處的長(cháng)度,選用螺栓長(cháng)度應為被緊固連接板束的厚度加一個(gè)螺母和一個(gè)墊圈的厚度,具體一般螺栓長(cháng)度為連接板厚再加下表增加長(cháng)度并取5mm的整倍數。

表1  高強螺栓緊固長(cháng)度加長(cháng)值表

2.4高強螺栓的擰緊

1）調整扭矩扳手。施工用扭矩扳手的扭矩值應在允許偏差范圍之內，其誤差應控制在±5%以?xún)?，校正用的扭矩扳手，其誤差應控制在±3%以?xún)?，當施工采用電?dòng)扳手時(shí)，再調好檔位后應用扭矩測量扳手反復校正電動(dòng)扳手的扭矩值與設計要求是否一致。

2）正確認識扭矩值。施工扭矩值應符合規范要求，如果扭矩值過(guò)高，造成螺栓超負載運行，隨著(zhù)時(shí)間過(guò)長(cháng)，會(huì )使高強度螺栓產(chǎn)生裂紋等缺陷，如果扭矩值過(guò)低，會(huì )使螺栓達不到預定緊固值，從而造成鋼結構連接面摩擦系數下降，承載能力下降，因此在施工中要每天用扭矩測量扳手檢測手動(dòng)扳手的緊固位置是否正常，檢查電動(dòng)扳手的顯示信號是否靈敏，防止超擰或緊固不到位。

3）扭矩值的確定。施工中施擰扭矩值可按下式計算：

             T=P×d×K

其中T為施工扭矩值，P為螺栓預拉力，d為螺栓公稱(chēng)直徑，K為扭矩系數，取值在0.11～0.15之間，各類(lèi)螺栓預拉力標準值取值如表2：

 表2 高強螺栓預拉力標準值取值表

因此，施工中扭矩值可以按照上式確定，實(shí)際施工中扭矩值必須交底到位，讓施工人員明確。

4）高強螺栓的緊固。高強螺栓全部安裝就位后，可以開(kāi)始緊固，緊固方法一般分兩次進(jìn)行，即初擰和終擰，應將全部高強螺栓進(jìn)行初擰，初擰扭矩應為標準扭矩的60%～80%，第二次緊固為終擰，終擰宜用電動(dòng)扳手，大六角高強度螺栓要緊固到標準值，偏差不大于±10%，扭剪型高強度螺栓應將梅花卡頭擰掉。

5）緊固順序一般從接頭剛度大的地方向不受拘束的自由端順序進(jìn)行，或者從栓群中心向四周擴散方向進(jìn)行，這是因為連接鋼板翹曲不牢時(shí)，如從兩端向中間緊固，有可能使拼接板中間鼓起而不能緊貼，從而失去部分摩擦傳力作用。

圖2 節點(diǎn)高強螺栓施工示意圖 (鋼結構連接用高強螺栓的施工)

3 高強螺栓的質(zhì)量要求

3.1 摩擦面的質(zhì)量要求

摩擦面應平直，翹曲、變形必須進(jìn)行校正，確保摩擦面的緊貼，，緊貼面積要在70%以上，用0.3mm塞尺檢查，插入深度面積之和不得大于總面積的30%，邊緣最大間隙不得大于0.8mm，摩擦面板邊、螺栓孔邊應無(wú)毛刺，摩擦面嚴禁有氧化鐵皮、毛刺、焊疤、油漆和油污等，表面應呈鐵色，并且無(wú)明顯的不平，處理好的摩擦面必須進(jìn)行防護。

3.2 摩擦面間隙的處理

因鋼板厚度公差或制作偏差等產(chǎn)生的接觸面間隙，當間隙值小于1mm時(shí)，可不處理；當間隙值為1.0～3.0mm時(shí)，應將高出一側磨成1：10的斜面，打磨方向應與受力方向垂直；當間隙值大于3.0mm時(shí)，應加墊板，墊板兩面的處理方法與摩擦面相同。

3.3 制孔精度的控制

高強螺栓的施工，對連接件的制孔精度要求比較嚴格，實(shí)際施工中不允許進(jìn)行氣割擴孔，并且不允許強行打入，高強度螺栓連接構件的栓孔孔徑應符合設計要求，孔徑允許偏差應符合表3的規定，連接構件栓孔孔距的允許偏差應符合表4的規定。

表3高強度螺栓連接構件制孔允許偏差表

表4 高強度螺栓連接構件孔距允許偏差表

高強螺栓安裝不上時(shí)，不得強行打入孔內，以免螺紋損傷，影響預緊效果，而且是孔壁受擠壓，螺栓受剪，改變高強螺栓受力狀態(tài)，而起不到高強螺栓的作用，也不允許氣割割孔，要用絞刀絞孔，修孔時(shí)要使板層緊貼，以防鐵屑進(jìn)入板縫，絞孔后要用砂輪機清空孔邊毛刺，并清除鐵屑。

3.4 螺栓的配套使用

螺栓、螺母和墊圈不能隨意互換使用。高強螺栓的螺母和墊圈，生產(chǎn)廠(chǎng)已經(jīng)試驗互相配套，使扭矩系數為定值，互換使用會(huì )使扭矩系數發(fā)生變化，達不到要求的預緊力，使用時(shí)松扣，影響連接質(zhì)量。

3.5 高強螺栓的擰緊

高強螺栓不允許采取一次終擰而成或不按要求次序緊固。這樣將使螺栓的部分緊固軸力消耗在克服鋼板的變形上，當它周?chē)穆菟ňo固后，軸力被分攤而降低；此外，為使螺栓群受力均勻，初擰和終擰都應按從中間向外側緊固的順序進(jìn)行，以免造成中間起鼓，使部分軸力消耗在克服變形上，是預緊力不足，摩擦系數降低而影響連接強度。

3.6 螺栓終擰的檢查

扭剪型高強螺栓終擰結束后，應以目測全部擰掉尾部梅花卡頭為合格，大六角頭高強度螺栓終擰結束后，要求用0.3～0.5kg的錘逐個(gè)敲檢，同時(shí)要進(jìn)行扭矩檢查，要求是在終擰后1～24h內將螺母退回300～500，再擰至原位測定扭矩，該扭矩與檢查扭矩的偏差應在檢查扭矩的±10%以?xún)葹楹细?，發(fā)現有欠擰、漏擰應補擰，超擰者必須更換。

3.7 成品保護

已經(jīng)終擰的節點(diǎn)和摩擦面應保持清潔整齊，防止油、塵土污染，已經(jīng)終擰的節點(diǎn)應避免過(guò)大的局部撞擊和氧-乙炔烘烤。

4.結 語(yǔ)

隨著(zhù)我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，高強螺栓節點(diǎn)形式應用會(huì )更加廣泛，因此必須明確該種連接方式的原理、施工及質(zhì)量要求，更好的完成施工。

參考文獻

[1] JGJ82-91《鋼結構高強度螺栓連接的設計、施工及驗收規程》，湖北省建筑工程總公司主編，1992年11月1日施行；

[2] GB50205-2001《鋼結構工程施工質(zhì)量驗收規范》，中華人民共和國建設部主編，2002年3月1日實(shí)行；

[3]《高強螺栓松動(dòng)原因分析》，作者：王宗瑜，孫瑞瑞，孔祥偉，等，2009年7月發(fā)表于《山西建筑》第20期第35卷。

 (山東萊鋼建設有限公司，山東萊蕪，271104)