1、高強度螺栓連接摩擦面抗滑移系數的試驗分析湖北省建筑科學研究設計院胡軼關鍵詞 高強度螺栓連接摩擦面抗滑移系數試驗分析摘要 闡述了摩擦面試件制備的基本要求、試驗方法及試驗程序、試驗用檢測儀器設備及人員三方面對其檢測結果的影響，并進行了分析。高強度螺栓連接摩擦面抗滑移系數試驗是 GB50205-2001 鋼結構工程施工質量驗收規范中的強制性條文檢測項目，摩擦面抗滑移系數也是鋼結構主要設計參數之一，其試驗結果必須符合設計要求。1 摩擦面試件制備的基本要求根據 GB50205-2001規定，制造廠和安裝單位應分別以鋼結構制造批為單位進行抗滑移系數試驗。制造批可按分部（子分部）工程劃分規定的工程量每200

2、0t 為一批，不足 2000t的可視為一批。選用兩種或兩種以上表面處理工藝時，每種處理工藝應單獨檢驗。每批三組試件。抗滑移系數試驗應采用雙摩擦面的二栓拼接的拉力試件，由制造廠加工，試件與所代表的鋼結構構件應為同一材質、同批制作、采用同一摩擦面處理工藝和具有相同的表面狀態，并應用同批同一性能等級的高強螺栓連接副，在同一環境條件下存放。1.1 試件鋼板的厚度要求試件連接芯板的厚度t1、蓋板的厚度t2 應根據鋼結構工程中有代表性的板材厚度來確定，同時考慮在摩擦面滑移之前， 試件鋼板的凈截面始終處于彈性狀態。GB50205-2001 中規定了試件鋼板的寬度（表1），但沒規定厚度及材質。如果鋼板厚度不夠

3、，試驗中就會出現鋼板先變形屈服，而摩擦面還未產生滑移，從而無法測得試件的抗滑移系數。表 1試件板的寬度（ mm）螺栓直徑 d162022242730板寬 b100100105110120120舉個例子， 有委托送檢的試件： M20高強螺栓連接厚度t1、t2 均為 12mm ，寬度 b 為 100mm的 Q235 鋼板，設計抗滑移系數為 0.45。試驗中鋼板拉伸先破壞而摩擦面還未產生滑移，無法測得試件的抗滑移系數。很顯然，試件鋼板厚度過薄不符合要求。在確保試件和工程中構件所用摩擦面是同材質、同處理方法的前提下，可通過二種方法解決這個問題。（ 1）計算制作試件的最小板厚在摩擦面滑移之前，鋼板的凈截

4、面始終處于彈性狀態即鋼板受力尚未達到屈服點，說就是鋼板的屈服點必須大于使摩擦面發生滑移的滑移菏載。因此通過已知試件設計滑移系數簡單的、滑移菏載 N v、高強螺栓預拉力 P、試件鋼板屈服強度 s，運用下列公式即可計算出試件鋼板的最小厚度： =N V /（ nf. Pi）N V = .nf . Pi。t1 NV / s.(b-d)t2 t1/2式中nf 摩擦面面數 ,取 nf =2;t1 連接芯板的厚度;t2 蓋板的厚度 ;b 試件板的寬度 ;d 螺栓的公稱直徑(2) 適當加大板寬至 120mm按表 1 規定，螺栓直徑16、 20、 22、 24 的摩擦面試件板寬均不到120mm，考慮到將板寬加寬

5、至 120mm ，這樣在保證鋼板凈截面積不變的情況下，鋼板的厚度會略有減小。但是要注意鋼板寬度不能隨意加大，一旦超過試驗機夾具的寬度，就可能會產生偏心受拉現象，影響試驗結果的準確性。通過計算，選取符合要求的鋼板加工試件，就不會再產生摩擦面尚未滑移受拉鋼板已變形這一現象。試驗室在收樣時應注意拒收此類試樣并對委托方予以解釋。1.2 螺栓的長度螺栓的長度取決于連接芯板、蓋板、墊圈、螺母的厚度，在已知鋼板厚度、螺栓直徑時，可通過表 2 用下列公式計算螺栓最小長度。表 2螺栓直徑、螺母、及墊圈厚度（mm）螺栓直徑 d162022242730螺母厚度 mmax17.120.723.624.227.630.

6、7墊圈厚度 smax4.84.85.85.85.85.8大六角螺栓l t1 +2t2+mmax +2smax +3扭剪型螺栓l t1 +2t2+mmax +smax+3解決這個問題有二種方法：（ 1）在保證鋼板滿足最小厚度的前提下，適當減小鋼板厚度，使螺栓長度符合要求。（ 2）提前定制同批加長螺栓。根據 GB/T1231-2006 ，同一廠家的同一性能等級、材料、爐號、螺紋規格、長度（螺栓長度 100mm 時，長度相差 15mm；螺栓長度 100mm 時，長度相差 20mm ，可視為同一長度） 、機械加工、熱處理工藝、表面處理工藝的螺栓視為同批。1.3 螺栓、墊圈、螺母質量一般摩擦面試件、高強

7、螺栓應同時委托送檢，且高強螺栓樣品應與摩擦面試件所用螺栓等級規格相同。先檢測高強螺栓扭矩系數（大六角型） 、螺栓預拉力或緊固軸力（扭剪型） ，螺栓檢測合格后才檢測摩擦面抗滑移試件，螺栓檢測不合格須更換合格的螺栓。同批螺栓連接副應由同批螺栓、墊圈、螺母組成。墊圈質量也很重要，試驗中經常會發生因墊圈質量問題直接導致試驗結果不合格。尤其不同強度級別的螺栓墊圈不能混用。1.4 試件加工試件加工這個環節直接影響試驗結果。（ 1）試件鋼板不平整、變形，板邊緣有飛邊、毛刺、焊瘤，導致試件拼裝時摩擦面不能完全接觸，減小摩擦面接觸面積，最終影響試驗結果。（ 2）應該噴砂、拋丸或自然生銹的試件表面處理不到位。（

8、3）蓋板、芯板螺栓孔錯位，孔邊毛刺處理不當。加工鉆孔要確保對齊不錯位。（ 4）加工好的試件應存放在干燥處，避免水淋、油污。2 試驗方法及試驗程序2.1 試件拼裝有的送檢試件已拼裝好，且螺栓都已擰緊。這樣試驗中無法判斷試件拼裝是否按標準程序進行，也無法判斷其施擰扭矩為多大（大六角頭型） ，就更無法進行下步的抗滑移系數的計算。甚至個別送檢試件 ,由于加工拼裝不當 ,螺栓孔鍵拱起 ,直接影響試驗結果。要注意拼裝好的試件芯板應盡可能的合攏對齊。2.2 螺栓預拉力GB50205-2001中提供了高強螺栓連接副施工預拉力標準值。要注意不能把在試驗中拼裝試件時施加的螺栓預拉力，作為標準值進行試驗，而導致試驗

9、結果錯誤。GB50205-2001中明確規定拼裝試件施加的螺栓預拉力應是高強螺栓設計預拉力值的0.951.05P，但是其未直接提供高強螺栓設計預拉力。而施工預拉力高于設計預拉力，如果選擇錯誤，將直接影響試驗結果。2.3 試件滑移荷載的判斷GB50205-2001中規定，試驗中發生以下情況之一時，所對應的荷載可定為試件的滑移荷載：（ 1）試驗機發生回針現象；（ 2）試件側面畫線發生錯動；（ 3）X-Y 記錄儀上變形圖線發生突變；（ 4）試件突然發生“嘣”的響聲。日常檢測中，摩擦面抗滑移試件的滑移荷載判斷多發生的是第1、 2、 4 種情況，至于第種情況，準確性和實用性不強，試驗中一般不予考慮。3試驗用檢測儀器設備及人員（ 1）儀器設備須按時檢定，試驗用的試驗機誤差應在1%以內。試驗時的狀態是否符合標準要求，都