高强度螺栓大型钢结构连接节点施工技术

文章编号：1009-6825（2011）32-0079-02

高强度螺栓大型钢结构连接节点施工技术

收稿日期：2011-09-10作者简介：郭庆生（1966-），

男，高级工程师，中建一局钢结构工程有限公司，北京100161

张元春（1982-），男，助理工程师，中建一局钢结构工程有限公司，北京100161

郭庆生

张元春

摘

要：针对俄罗斯某超高层建筑重型钢桁架转换层采用全螺栓12．9级摩擦型高强度连接节点施工的关键技术及难点，研究制定了有效的技术及管理保障措施，包括连接钢板的钻孔及钢板弯曲曲率出厂前的预检、高强度螺栓现场施拧的合理施工顺序、质量复检等质量控制方案，实践结果表明施工技术及质量控制方法有效可行，工程质量达到了设计及当地有关规范的要求。

关键词：超高层钢结构转换层桁架，全螺栓连接节点，12．9级高强度螺栓，质量控制

中图分类号：TU758文献标识码：A

1概述

高强度螺栓分为两种受力类型：摩擦型高强度螺栓和承压型

高强螺栓，前者是靠连接板叠间的摩擦阻力传递剪力，可用于承受动力荷载，后者是以栓杆被剪断或连接板被挤坏作为承载力极限状态，它的承载力极限值大于摩擦型高强度螺栓，适用于承受静荷载的结构，不宜用于承受动力荷载。高强度螺栓分大六角头

型和扭剪型两种，

它们都是通过拧紧螺帽，使螺杆受到拉伸作用，产生预拉力，使被连接板件间产生压紧力。对大六角头螺栓的预

拉力控制方法有：力矩法和转角法。力矩法是通过控制拧紧力矩来实现控制预拉力，拧紧力矩可由试验确定，使施工时控制的预拉力为设计预拉力的1．1倍。应先按拧紧力矩的50%进行初拧，然后按100%拧紧力矩进行终拧，对于大型节点在初拧之后还应按初拧力矩进行复拧，然后再进行终拧。转角法是先用普通扳手进行初拧，使被连接板件相互紧密结合，再以初拧位置为起点，按终拧角度，用长扳手或风动扳手旋转螺母，拧至该角度值时，螺栓的拉力即达到施工控制预拉力

［1］

。

俄罗斯的高层民用及公共建筑比较少，超高层钢结构和大跨

度钢结构工程很少见，钢结构加工厂设备比较陈旧，钢结构设计软件及技术比较落后，结构连接节点偏重于高强度螺栓连接，对于焊接连接的质量控制没有信心。俄罗斯当地的结构施工规范与我国有一定的差别，两国的工作习惯及政治文化差异都给钢结构的施工安装工作带来了一定的困难。项目部的技术人员克服了在中国没有12．9级摩擦型高强度螺栓的规范技术指标和设计

施工经验等困难［2］

，根据项目及设计文件的具体情况制定了合理的施工技术方案，顺利完成了大型复杂钢结构高强度螺栓连接节点的施工任务。

2

钢结构转换层的结构形式及参数

俄罗斯莫斯科市某超高层建筑总高340m ，共93层，主体结构采用钢筋混凝土框架剪力墙结构，在32层 36层及60层 64层采用由钢结构伸臂桁架及带状桁架组成的两个钢结构转换层。32层 36层钢桁架连接节点全部采用12．9级高强度螺栓连接，超过了我国规范高强度螺栓的最高性能等级10．9级。最大连接板板面达3m ˑ1．9m ，钢板厚度达28mm ，

3层钢板弯曲叠合连接在一起，单块连接钢板上高强度螺栓的数量最多的超过200个。钢构件采用由卢森堡生产的热轧钢，构件截面尺寸较小，高度及

宽度仅500mm 左右，

最大翼缘厚度达到了100mm ，使得钢结构螺栓连接节点只能采用不同板厚的多层弯曲叠合钢板进行连接，

设计及施工难度较大。钢结构转换层的结构布置如图1所示。

带桁架

伸臂桁架

1501372044

899

9035

10416

带桁架

17094

带桁架74

25×7

5785

6693

7425×3

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图1钢结构转换层结构布置图

伸臂桁架

伸臂桁架

伸臂桁架

本工程采用力矩法施工，大六角头高强度螺栓连接副施加扭

矩的计算公式如式（1）所示［3］

：

M =K ˑD ˑP

（1）

其中，

D 为螺栓的公称直径，m ；P 为螺栓轴力，N ；M 为施加于螺母上的扭矩值，

N ·m ；K 为扭矩系数。扭矩系数K 与下列因素有关：

1）螺母和垫圈间接触面的平均半径及摩擦系数值；2）螺纹形式、螺距及螺纹接触面间的摩擦系数值；3）螺栓及螺母中螺纹的表面处理及损伤情况等。

高强度螺栓连接副的扭矩系数是衡量高强度螺栓质量的主

要指标，

是一个具有一定离散性的综合折减系数，在安装使用前必须按供应批进行复检

［4］

。

3

完全12．9级高强度螺栓节点施工技术及质量控制

高强度螺栓的安装工作依据总的钢结构施工进度方案顺序

依次进行，根据转换层钢桁架的结构特点及施工分区，将高强度螺栓施拧工作分为七个区域进行施工。具体的安装方法是：先采

用安装螺栓进行临时固定，

安装螺栓采用10．9级M27高强度螺栓，安装螺栓使用数量为连接节点螺栓群数量的1/2，安装销子为

连接节点螺栓群数量的1/10。待结构测量校正完毕后再将安装螺栓换为12．9级M27高强度螺栓。

针对本工程螺栓节点的复杂多样，经研究决定螺栓施拧顺序为先施拧钢柱部分螺栓群，然后施拧上下弦螺栓群，最后施拧斜腹杆的螺栓群。将钢柱作为施拧节点中心部分，

以此向四周扩散·

97·第37卷第32期2011年11月

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Vol．37No．32Nov．2011