12.9级高强螺栓施工与质量控制

12.9级大六角头高强度螺栓安装质量控制过程

申凤国关中武孙亮

（中建一局钢结构工程有限公司）

摘要：俄罗斯联邦大厦A塔建成后将成为欧洲第一高楼，其中32～36、59～65层钢结构转换层的构件，全部采用12.9级大六角头高强螺栓连接。施工单位在施工中，积累了大量该型号高强螺栓施工质量控制的经验，可为同类工程的施工提供借鉴。本文以59～65层钢结构转换层为例，具体介绍了12.9级大六角头高强螺栓的施工与质量控制。

关键词：俄罗斯联邦大厦 12.9级大六角头高强螺栓质量控制

一、俄罗斯联邦大厦项目简介

1．项目概况

俄罗斯联邦大厦位于莫斯科市中心行政区克拉斯诺波列斯宁斯卡娅沿岸大街，大厦A塔为93层钢筋混凝土结构（340m），总高度为欧洲第一高楼（448m），建成后是世界上以混凝土为主体结构第一高楼。在A塔为了侧面承重和结构墙分压，在32～36、59～65增加钢结构技术转换层，采用嵌入式钢结构，将核心筒与周边柱子及柱间桁架进行连接。

在59-65钢结构转换层转换层的钢结构包括：

布置在结构钢筋混凝土外围边柱之间的三个带状桁架61TR 1－3；

刚接在建筑现浇钢筋混凝土核心筒的四品转换桁架61TR 6、7、8、9；

连接转换桁架TR8和TR9的两个传力桁架61TR 5、12。

钢结构总重约为3400吨，结构连接：生根于混凝土楼板上的42根立柱，采用将支撑板与地脚螺栓连接整体预埋于混凝土中，转换层安装时立柱与支撑板焊接的方法；其余所有构件全部为12.9级高强度螺栓连接。59-65转换层使用强度等级12.9的М30高强螺栓，高强螺栓总数约为82536颗。

2．俄罗斯联邦大厦59-65钢结构转换层12.9级大六角头高强螺栓施工特点

59-65钢结构转换层具有五多，四大，一高的特点。

五多：⑴安装高强度螺栓数量多：此工程共计安装82536套；

⑵节点数量多；

⑶节点连接板数量多：节点一侧连接板迭接多达9块，双侧累计达到18块；

⑷节点螺栓群数量多：节点连接板一侧安装螺栓达424套（配图）；

⑸高强度螺栓长度规格多：此工程安装使用螺栓长度规格共计23种。

四大：⑴节点面积大：最大的为8.3m2；

⑵节点板厚度大：多板迭加后累计厚度达255mm，安装使用最长螺栓为295 mm；

⑶高强度螺栓直径大：此工程安装使用高强度螺栓的直径是30 mm；

⑷扭矩值大：此工程安装高强度螺栓的终拧扭矩值为2200 N*M。

一高：高强度螺栓的等级高：此工程安装使用高强度螺栓等级为12.9级。

二、12.9级大六角头高强螺栓施工与质量控制

1．检验试验与扭矩值的确定

试验过程根据俄罗斯标准P52643-2006,由《门捷列夫试验、测量检测中心》国家联邦机构的Коломенский部门提交）⑴化学成份

确认螺栓的化学成分符合4543-71号俄罗斯标准标准要求。见下表。

⑵力学能性

对整个螺栓的倾斜垫片的断裂部分进行试验。试验结果见下表

⑶硬度测试

根据俄罗斯标准P52627-2006进行试验，结果见下表。

⑷弯曲性进行试验

依据俄罗斯标准9454-78对螺栓进行试验。结果见下表。

⑸确定扭矩系数

取8套螺栓（螺栓M30x155，螺母M30，2个直径32mm的垫片）用液压检测扭力仪器УТБ-40，使用最大扭力进行试验。试验所得扭紧系数如下：0.142；0.140；

0.144；0.138；0.145；0.142；0.141；0.143中间值为K3=0.142，符合俄罗斯国家标准P52643-2006（0.14≤K3≤0.20）。对于М30螺栓，扭力为

Р=0.7хRbunxAbn=0.7х12200х5,6х10-3=47.8 тс.

⑹扭矩值确定

大六角高强度螺栓施工扭矩值由下式计算

Мз=PхdxKзxКн=2200 N-M

P—高强度螺栓施加的预拉力

d—螺栓表面直径（mm）

Кз–拧紧系数，通过检测工具设定，

Кн=1.05–安全系数。

2．相关工序的预控

⑴桁架工厂预拼装

为了保证整体构件的质量，出厂前须进行整体预拼装。工厂预拼装时应该考虑温度的差别和日照的影响，以及与工地安装时温度的差别。同时，工厂测量构件尺寸的钢尺应与现场施工中所用的钢尺采用同一品牌、规格，避免不同测量工具之间的误差。

在预拼装过程中，必须做好各连接接口处的标记、中心线、基准线、标高线、水平线标记，并用冲钉标记，同时做好各种数据的测量记录表，提供现场安装用。对预拼装构件的偏差要求见下表。

⑵安装钢柱轴线控制

本工程采用柱底板与钢柱分离安装法，以控制地脚螺栓埋设过程中产生的偏差和测量过程中产生的误差，确保12.9级高强度螺栓的一次穿孔率。对结构柱定位采用三次测量定位的方法，即提供轴线控制点—埋设地脚螺栓（第一次测量）—浇灌混凝土—地脚螺栓复测（第二次测量）—安装固定柱脚板—柱脚板上定位最终轴线（第三次测量）

三 12.9级大六角头高强度螺栓施工过程质量控制

⑴施工质量控制流程。

控制流程见下图

⑵高强螺栓的保管：

①在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生锈的螺栓不得使用。

②高强度螺栓在使用前不得开箱，以免破坏包装的密封性，开箱后取出部分螺栓后也应原封包装好，以免沾染灰尘和锈蚀。

③高强螺栓按当天计划使用的规格和数量领取，当天安装剩余的螺栓应妥善保管。

④设专人负责发放，并做好螺栓发放记录。

⑤螺栓的领用分节点按规格、型号分批进行。

⑥高强度螺栓应和临时螺栓分别堆放。

⑶螺栓安装前准备

①施工图及安装方案施工，严格遵守相关规范规程。

②螺栓使用前确定该型号螺栓终拧扭矩值或施工转角值

③安装前对高强度螺栓连接摩擦面进行清理，保证干净无泥土、油污、涂料和结冰。并对节点板进行覆盖存储。

⑷扭矩扳手标定

施工前对扭矩扳手校正，其扭矩误差不大于±5%，校正用的基准扭矩扳手，其误差不大于±3％，并且作到专人专用。在标定前配备一把经计量单位检验合格的表盘式扭矩扳手，搭设一个固定的试测平台。具体步骤如下：

a.将螺栓穿入固定的连接板，拧上六角螺母，用扳手拧紧。

b.将基准扭矩扳手套在六角螺母上施拧到设计扭矩值，作上标记。