钢结构高强度螺栓预拉力施工

钢结构高强度螺栓预拉力施工

【摘要】高强度螺栓以其加工方便，可拆换，承受动力荷载能力强，耐疲劳，塑性、韧性好等优点在目前国内的钢结构建筑中得到较多设计师的青睐，由于高强螺栓起着连接、紧固、定位、密封等重要作用，直接影响钢结构建筑的质量，因此本文就此研究关于高强螺栓的施工要点以作为施工中的参考。

【关键词】高强螺栓、预拉力

1、行业发展前景

“十二五”期间，我国的钢铁企业和钢铁制造业在积极的产业政策扶持下，将呈现持续健康的发展态势。据初步统计，2011年的我国钢铁产量仍将保持一定的增长水平，国内仍将是钢材、钢结构和钢铁制品消费的主要市场。

由于钢结构具有结构牢固、造型美观、施工简便、可回收利用、造价相对较低的特点，在未来五年城市建设和基础设施建设中仍将占据相当比重，随着城市功能的提升，土地资源紧缺，超高层住宅的普及，建筑钢结构市场仍将保持较大增长规模。

从市场前景看，国家加工基础设施建筑投入力度，建筑钢结构的运用将向能源、基础设施、高层住宅等领域倾斜，公路、铁路桥梁建设中钢结构比重将增加，城市地铁和轻轨工程、立交桥、高架桥等城市公共设施都将越来越多的采用钢结构。

2、螺栓连接的分类及特点

螺栓连接分为普通螺栓连接、高强度螺栓连接两类。

普通螺栓连接是未对螺栓进行紧固（施加预拉力）的连接。

高强度螺栓连接是指对螺栓有紧固要求（施加预拉力）的连接，螺栓提供连接板之间的巨大紧固力，用连接板面间的摩擦来提供连接的强度和刚度。

高强度螺栓连接传递剪力的机理和普通螺栓连接不同，普通螺栓连接靠螺栓杆承压和抗剪来传递剪力，高强度螺栓连接靠被连接板件间的强大摩擦阻力来传递剪力。即使在连接中使用了高强度螺栓，但未施加预拉力，仍称为普通螺栓连接。

3、高强度螺栓连接的分类及特点

3.1高强度螺栓连接方式优点是施工简便、受力好、耐疲劳、可拆换、工作安全可靠。

按传力方式分为摩擦型连接和承压型连接两种。高强螺栓连接副是高强螺栓和配套螺母、垫圈的合称，强度等级8.8/8h、10.9s/10h。预拉力很大，依直径等级不同，可达80～355kn。目前我国使用的大六角头高强度螺栓有8．8级和10．9级两种，扭剪型高强度螺栓只有10．9级一种。

摩擦型连接和承压型连接属于同一个连接接头的两个阶段。

3.2两种类型螺栓的特点

3.2.1共同点：

属于抗剪为主或者剪-拉（压）受力提点的接头连接。

对高强度螺栓连接副质量和预拉力的要求相同。

3.2.2不同点：

3.2.2.1强度极限状态不同：摩擦型靠被连接板件间的强大摩擦阻力传递剪力，是以接头连接件摩擦面之间滑移为极限破坏状态；承压型连接靠被连接板件间的摩擦力和螺栓杆共同传递剪力，连接件间允许相互滑动，是以螺栓被剪断或板承压破坏为极限破坏状态。

3.2.2.2承压型高强螺栓传力开始时在标准荷载作用下连接件间无滑动，剪力由摩擦力和螺杆抗剪共同传递；但当荷载很大时，连接件间有较大塑性变形；接近破坏时，连接件间有相对滑动，摩擦只起推迟滑移作用。剪力由螺杆传递，其特点与普通螺栓相同。因此，有与普通螺栓相同的极限状态—螺栓剪坏、孔壁挤压坏、构件被拉断。承压型连接在荷载设计值下，螺栓或连接件达到最大承载能力，作为其承载能力极限状态；在荷载标准值下，连接件间产生相对滑移，作为其正常使用极限状态。

3.2.2.3螺栓受力状态不同：摩擦型连接中螺栓不承受剪力，只提供预拉力，处于受拉状态；承压型连接螺栓初受拉外，还承受剪力，局部承压，处于复杂受力状态。

3.2.2.4摩擦面抗滑移系数值要求不同：摩擦型连接设计对抗滑移系数值有明确的要求；承压型连接的强度设计不需要抗滑移系数值，因而可不进行摩擦面抗滑移系数的试验和复验。

3.2.2.5连接接头的变形不同：摩擦型连接接头几乎没有变形；承压型连接属于接头滑移以后的阶段，因此其接头变形随荷载的增

大而增加。承压型的承载力比摩擦型高，可节约螺栓。

3.2.2.6适用范围不同：摩擦型连接适用于重要的连接，或对变形比较敏感的连接；承压型连接适用于次要的连接，或允许出现变形的连接，直接承受动力荷载的构件连接、承受反复荷载作用的构件连接、冷弯薄壁型钢构件连接一般不用承压型连接。

4、钢结构高强度螺栓预拉力施工控制工艺

4.1高强度螺栓施工作业条件

4.1.1施工前应根据工程特点设计施工操作平台或吊篮，并按施工组织设计的要求加工制作或采购。

4.1.2高强度螺栓的有关技术参数已按有关规定进行复验合格。

4.1.3结构安装的刚度单元内的框架构件已经吊装到位，校正合格后应及时进行高强度螺栓的施工。

4.1.4强度螺栓连接副实物、摩擦面经检验或复验合格且在有效保证期限(自出厂起六个月为质量保证期）内。

4.1.5每个连接接头，宜先用普通螺栓临时定位。

4.1.6六角头高强度螺栓施工所用的扭矩扳手，使用前必须校正，其扭矩误差不得大于±5%，合格后方准使用。校正用的扭矩扳手，其扭矩误差不得大于±3%。

4.2安装前注意事项

高强度螺栓连接副，应由制造厂按批配套供货，高强度螺栓连接副应在同批内配套使用；高强度螺栓不允许存在任何淬火裂纹且其外包装未发生破损而导致连接副表面状态发生变化。

高强度螺栓的栓孔应采用钻孔成型，孔边应无飞边、毛刺。螺栓孔不得采用气割扩孔。

高强度螺栓连接处板迭上所有螺栓孔，均应采用量规检查，其通过率为：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。凡量规不能通过的孔，须经设计单位同意后，方可扩钻或补焊后重新钻孔。扩钻后的孔径不得大于原设计孔径2.0mm（jgj82之规定，gb50205系要求不超过1.2倍螺栓直径），补焊时，应用与母材力学性能相当的焊条补焊，严禁用钢块填塞。每组孔中经补焊重新钻孔的数量不得超过20％。处理后的孔应作出记录。

在高强度螺栓连接摩擦面处的构件钢板表面应平整，无焊接飞溅、无毛刺及飞边、无油污、铁屑。用钢丝刷沿受力垂直方向除去浮锈。

高强度螺栓的初拧、复拧、终拧应在同一工作日内完成。

4.3节点处理

高强度螺栓连接应在其结构架设调整完毕后，再对接合件进行矫正，消除接合件的变形、错位和错孔。高强度螺栓连接安装时，在每个接点上应穿入的临时螺栓和冲钉数量，由安装时可能承担的荷载计算确定，并应符合下列规定：

（1）不得少于安装总数的1／3；

（2）不得少于2个临时螺栓；

（3）冲钉穿人数量不宜多于临时螺栓的30％。