建筑鋼結(jié)構(gòu)連接與安裝技術(shù)研究

孫紹武

河南省工程建設(shè)監(jiān)理中心，河南 鄭州 450000

鋼結(jié)構(gòu)連接方法通常有3種，即焊接、鉚接和螺栓連接。鋼構(gòu)件的連接接頭應(yīng)經(jīng)檢查合格后方可緊固或焊接。若采用焊接和高強(qiáng)度螺栓并用的連接，當(dāng)設(shè)計(jì)無(wú)特殊要求時(shí)，應(yīng)按先栓后焊的順序施工。螺栓連接有普通螺栓和高強(qiáng)度螺栓兩種。高強(qiáng)度螺栓有大六角頭高強(qiáng)度螺栓和扭剪型高強(qiáng)度螺栓。鋼結(jié)構(gòu)用的扭剪型高強(qiáng)度螺栓連接副包括一個(gè)螺栓、一個(gè)螺母和一個(gè)墊圈，扭剪型高強(qiáng)度螺栓具有施工簡(jiǎn)單，受力好，可拆換，耐疲勞，能承受動(dòng)力荷載，可目視判定是否終擰，不易滑擰，安全度高等優(yōu)點(diǎn)。下面主要講述高強(qiáng)度螺栓的施工。

1 摩擦面的處理

高強(qiáng)度螺栓連接必須對(duì)構(gòu)件摩擦面進(jìn)行加工處理。在制造廠進(jìn)行處理可用噴砂、噴（拋）丸、酸洗或砂輪打磨等。處理好的摩擦面應(yīng)有保護(hù)措施，不得涂油漆或污損。制造廠處理好的摩擦面，安裝前應(yīng)逐個(gè)復(fù)驗(yàn)所附試件的抗滑移系數(shù)，合格后方可安裝，抗滑移系數(shù)應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。

2 連接板安裝

連接板不能有撓曲變形，安裝前應(yīng)認(rèn)真檢查，對(duì)變形的連接板應(yīng)矯正平整。高強(qiáng)度螺栓板面接觸要平整。因被連接構(gòu)件的厚度不同，或制作和安裝偏差等原因造成連接面之間的問(wèn)隙，小于1.0mm間隙時(shí)可不處理；1.0mm～3.0mm的間隙，應(yīng)將高出的一側(cè)磨成1∶10的斜面，打磨方向應(yīng)與受力方向垂直；大于3.0mm的間隙應(yīng)加墊板，墊板兩面的處理方法應(yīng)與構(gòu)件相同。

3 高強(qiáng)度螺栓安裝

3.1 安裝要求

1）鋼結(jié)構(gòu)拼裝前，應(yīng)清除飛邊、毛刺、焊接飛濺物；摩擦面應(yīng)保持干燥、整潔，不得在雨中作業(yè)；

2）高強(qiáng)度螺栓連接副應(yīng)按批號(hào)分別存放，并應(yīng)在同批內(nèi)配套使用。在儲(chǔ)存，運(yùn)輸，施工過(guò)程中不得混放，要防止銹蝕、沾污和碰傷螺紋等可能導(dǎo)致扭矩系數(shù)變化的情況發(fā)生；

3）選用的高強(qiáng)度螺栓的形式、規(guī)格應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。施工前，高強(qiáng)度大六角頭螺栓連接副應(yīng)按出廠批號(hào)復(fù)驗(yàn)扭矩系數(shù)；扭剪高強(qiáng)度螺栓連接副應(yīng)按出廠批號(hào)復(fù)驗(yàn)預(yù)拉力，復(fù)驗(yàn)合格后方可使用。選用螺栓長(zhǎng)度應(yīng)考慮構(gòu)件的被連接厚度，螺母厚度、墊圈厚度和緊固后要露出三扣螺紋的余長(zhǎng)，如圖1所示。

圖1 高強(qiáng)度螺栓長(zhǎng)度

一般螺栓長(zhǎng)度L按下式計(jì)算：

式中：L、為構(gòu)件被連接厚度；

n為墊圈個(gè)數(shù)，扭剪型螺栓為1，大六角螺栓為2；

s為墊圈厚度，mm；

m為螺母厚度，mm；

p為螺紋的螺距，mm；詳見(jiàn)表1。

表1 高強(qiáng)度螺栓螺紋的螺距

按式（1）計(jì)算所得數(shù)值應(yīng)調(diào)整為5的倍數(shù)。

4）高強(qiáng)度螺栓連接面的抗滑移系數(shù)試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，構(gòu)件連接面與試件連接面表面狀態(tài)相符。

3.2 安裝方法

1）高強(qiáng)度螺栓接頭應(yīng)采用沖釘和臨時(shí)螺栓連接，臨時(shí)螺栓的數(shù)量應(yīng)為接頭上螺栓總數(shù)的1/3，并不少于2個(gè)，沖釘使用數(shù)量不宜超過(guò)臨時(shí)螺栓數(shù)量的30%。安裝沖釘時(shí)不得因強(qiáng)行擊打而使螺孔變形造成飛邊。嚴(yán)禁使用高強(qiáng)度螺栓代替臨時(shí)螺栓以防因損傷螺紋造成扭矩系數(shù)增大。對(duì)錯(cuò)位的螺栓孔應(yīng)用鉸刀或粗銼刀進(jìn)行處理規(guī)整，處理時(shí)應(yīng)先緊固臨時(shí)螺栓主板至迭間無(wú)間隙，以防切屑落入。螺栓孔也不得采用氣割擴(kuò)孔。鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)在臨時(shí)螺栓連接狀態(tài)下進(jìn)行安裝精度校正。

2）鋼結(jié)構(gòu)安裝精度調(diào)整達(dá)到校準(zhǔn)規(guī)定后便可安裝高強(qiáng)螺栓。首先安裝接頭中那些未裝臨時(shí)螺栓和沖釘?shù)穆菘?，螺栓?yīng)能自由垂直穿人螺栓和沖釘?shù)穆菘?，穿人方向?yīng)該一致。每個(gè)螺栓一端不得墊2個(gè)及2個(gè)以上的墊圈，不得采用大螺母代替墊圈。在這些安裝上的高強(qiáng)度螺栓用普通扳手充分?jǐn)Q緊后，再逐個(gè)用高強(qiáng)度螺栓換下沖釘和臨時(shí)螺栓。在安裝過(guò)程中，連接副的表面如果涂有過(guò)多的潤(rùn)滑劑或防銹劑，應(yīng)使用干凈的布輕輕揩拭掉多余的涂脂，防止其安裝后流到連接面中，不得用清洗劑清洗，否則會(huì)造成扭矩系數(shù)變化。

4 高強(qiáng)度螺栓的緊固

圖2 扭剪型高強(qiáng)度螺栓終擰過(guò)程示意圖

為了使每個(gè)螺栓的預(yù)拉力均勻相等，高強(qiáng)度螺栓擰緊可分為初擰和終擰。對(duì)于大型節(jié)點(diǎn)應(yīng)分初擰、復(fù)擰和終擰，復(fù)擰扭矩應(yīng)等于初擰扭矩。初擰扭矩值不得小于終擰扭矩值的30%，一般為終擰扭矩的60%～80%。高強(qiáng)度螺栓終擰扭矩值按式（2）計(jì)算：

式中R為終擰扭矩，N·m；

p為高強(qiáng)度螺栓設(shè)計(jì)預(yù)拉力，kN；

△p為預(yù)拉力損失值，kN；

d為高強(qiáng)度螺栓螺紋直徑，mm；

K為扭矩系數(shù)，扭剪型螺栓取K=0.13。高強(qiáng)度螺栓的安裝應(yīng)按一定順序旋擰，宜由螺栓群中央順序向外擰緊，并應(yīng)在當(dāng)天終擰完畢，其外露螺紋不得少于3扣。高強(qiáng)度螺栓多用電動(dòng)扳手進(jìn)行緊固，如圖2所示。對(duì)于電動(dòng)扳手不能使用的場(chǎng)合，用測(cè)力扳手進(jìn)行緊固。緊固后用鮮明色彩的涂料在螺栓尾部涂上終擰標(biāo)記備查。對(duì)已緊固的高強(qiáng)度螺栓，應(yīng)逐個(gè)檢查驗(yàn)收。對(duì)終擰用電動(dòng)扳手緊固的扭剪型高強(qiáng)度螺栓，應(yīng)以目測(cè)尾部梅花頭擰掉為合格。對(duì)于用測(cè)力扳手緊固的高強(qiáng)度螺栓，仍用測(cè)力扳手檢查是否緊固到規(guī)定的終擰扭矩值。采用轉(zhuǎn)角法施工時(shí)，初擰結(jié)束后應(yīng)在螺母與螺桿端面同一處刻畫(huà)出終擰角的起始線和終止線以待檢查。大六角頭高強(qiáng)度螺栓采用扭矩法施工，檢查時(shí)應(yīng)將螺母回退30°～50°再擰至原位，測(cè)定終擰扭矩值其偏差不得大于±10%。欠擰、漏擰者應(yīng)及時(shí)補(bǔ)擰、超擰者應(yīng)予更換。欠擰、漏擰宜用0.3kg～0.5kg的小錘逐個(gè)敲檢。

5 結(jié)論

總之，城市建筑業(yè)的不斷的發(fā)展推動(dòng)高層鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用更加的廣泛，嚴(yán)格鋼結(jié)構(gòu)的連接和安裝工藝，加大技術(shù)研究，尤其是在保證安裝質(zhì)量是鋼結(jié)構(gòu)施工的中的重中之重，這是是保證建筑整體質(zhì)量的必要條件。

[1]閻興華，周娟華，郎義勇，夏新.淺析鋼結(jié)構(gòu)住宅的結(jié)構(gòu)體系[J].北京建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2004(2).

[2]王燕，劉蕓，王鵬，高鵬.梁柱剛性連接加強(qiáng)型節(jié)點(diǎn)的研究進(jìn)展[J].建筑鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)展，2011(2).