建筑鋼結構連接與安裝技術研究

孫紹武

河南省工程建設監理中心，河南 鄭州 450000

鋼結構連接方法通常有3種，即焊接、鉚接和螺栓連接。鋼構件的連接接頭應經檢查合格后方可緊固或焊接。若采用焊接和高強度螺栓并用的連接，當設計無特殊要求時，應按先栓后焊的順序施工。螺栓連接有普通螺栓和高強度螺栓兩種。高強度螺栓有大六角頭高強度螺栓和扭剪型高強度螺栓。鋼結構用的扭剪型高強度螺栓連接副包括一個螺栓、一個螺母和一個墊圈，扭剪型高強度螺栓具有施工簡單，受力好，可拆換，耐疲勞，能承受動力荷載，可目視判定是否終擰，不易滑擰，安全度高等優點。下面主要講述高強度螺栓的施工。

1 摩擦面的處理

高強度螺栓連接必須對構件摩擦面進行加工處理。在制造廠進行處理可用噴砂、噴（拋）丸、酸洗或砂輪打磨等。處理好的摩擦面應有保護措施，不得涂油漆或污損。制造廠處理好的摩擦面，安裝前應逐個復驗所附試件的抗滑移系數，合格后方可安裝，抗滑移系數應符合設計要求。

2 連接板安裝

連接板不能有撓曲變形，安裝前應認真檢查，對變形的連接板應矯正平整。高強度螺栓板面接觸要平整。因被連接構件的厚度不同，或制作和安裝偏差等原因造成連接面之間的問隙，小于1.0mm間隙時可不處理；1.0mm～3.0mm的間隙，應將高出的一側磨成1∶10的斜面，打磨方向應與受力方向垂直；大于3.0mm的間隙應加墊板，墊板兩面的處理方法應與構件相同。

3 高強度螺栓安裝

3.1 安裝要求

1）鋼結構拼裝前，應清除飛邊、毛刺、焊接飛濺物；摩擦面應保持干燥、整潔，不得在雨中作業；

2）高強度螺栓連接副應按批號分別存放，并應在同批內配套使用。在儲存，運輸，施工過程中不得混放，要防止銹蝕、沾污和碰傷螺紋等可能導致扭矩系數變化的情況發生；

3）選用的高強度螺栓的形式、規格應符合設計要求。施工前，高強度大六角頭螺栓連接副應按出廠批號復驗扭矩系數；扭剪高強度螺栓連接副應按出廠批號復驗預拉力，復驗合格后方可使用。選用螺栓長度應考慮構件的被連接厚度，螺母厚度、墊圈厚度和緊固后要露出三扣螺紋的余長，如圖1所示。

圖1 高強度螺栓長度

一般螺栓長度L按下式計算：

式中：L、為構件被連接厚度；

n為墊圈個數，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；詳見表1。

表1 高強度螺栓螺紋的螺距

按式（1）計算所得數值應調整為5的倍數。

4）高強度螺栓連接面的抗滑移系數試驗結果應符合設計要求，構件連接面與試件連接面表面狀態相符。

3.2 安裝方法

1）高強度螺栓接頭應采用沖釘和臨時螺栓連接，臨時螺栓的數量應為接頭上螺栓總數的1/3，并不少于2個，沖釘使用數量不宜超過臨時螺栓數量的30%。安裝沖釘時不得因強行擊打而使螺孔變形造成飛邊。嚴禁使用高強度螺栓代替臨時螺栓以防因損傷螺紋造成扭矩系數增大。對錯位的螺栓孔應用鉸刀或粗銼刀進行處理規整，處理時應先緊固臨時螺栓主板至迭間無間隙，以防切屑落入。螺栓孔也不得采用氣割擴孔。鋼結構應在臨時螺栓連接狀態下進行安裝精度校正。

2）鋼結構安裝精度調整達到校準規定后便可安裝高強螺栓。首先安裝接頭中那些未裝臨時螺栓和沖釘的螺孔，螺栓應能自由垂直穿人螺栓和沖釘的螺孔，穿人方向應該一致。每個螺栓一端不得墊2個及2個以上的墊圈，不得采用大螺母代替墊圈。在這些安裝上的高強度螺栓用普通扳手充分擰緊后，再逐個用高強度螺栓換下沖釘和臨時螺栓。在安裝過程中，連接副的表面如果涂有過多的潤滑劑或防銹劑，應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，否則會造成扭矩系數變化。

4 高強度螺栓的緊固

圖2 扭剪型高強度螺栓終擰過程示意圖

為了使每個螺栓的預拉力均勻相等，高強度螺栓擰緊可分為初擰和終擰。對于大型節點應分初擰、復擰和終擰，復擰扭矩應等于初擰扭矩。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%。高強度螺栓終擰扭矩值按式（2）計算：

式中R為終擰扭矩，N·m；

p為高強度螺栓設計預拉力，kN；

△p為預拉力損失值，kN；

d為高強度螺栓螺紋直徑，mm；

K為扭矩系數，扭剪型螺栓取K=0.13。高強度螺栓的安裝應按一定順序旋擰，宜由螺栓群中央順序向外擰緊，并應在當天終擰完畢，其外露螺紋不得少于3扣。高強度螺栓多用電動扳手進行緊固，如圖2所示。對于電動扳手不能使用的場合，用測力扳手進行緊固。緊固后用鮮明色彩的涂料在螺栓尾部涂上終擰標記備查。對已緊固的高強度螺栓，應逐個檢查驗收。對終擰用電動扳手緊固的扭剪型高強度螺栓，應以目測尾部梅花頭擰掉為合格。對于用測力扳手緊固的高強度螺栓，仍用測力扳手檢查是否緊固到規定的終擰扭矩值。采用轉角法施工時，初擰結束后應在螺母與螺桿端面同一處刻畫出終擰角的起始線和終止線以待檢查。大六角頭高強度螺栓采用扭矩法施工，檢查時應將螺母回退30°～50°再擰至原位，測定終擰扭矩值其偏差不得大于±10%。欠擰、漏擰者應及時補擰、超擰者應予更換。欠擰、漏擰宜用0.3kg～0.5kg的小錘逐個敲檢。

5 結論

總之，城市建筑業的不斷的發展推動高層鋼結構的應用更加的廣泛，嚴格鋼結構的連接和安裝工藝，加大技術研究，尤其是在保證安裝質量是鋼結構施工的中的重中之重，這是是保證建筑整體質量的必要條件。

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[2]王燕，劉蕓，王鵬，高鵬.梁柱剛性連接加強型節點的研究進展[J].建筑鋼結構進展，2011(2).