淺談高強度螺栓的施工應用【摘要】隨著國內鋼結構行業的飛速發展，施工經驗的不斷積累，高強度螺栓連接在鋼結構節點中的大量使用，使其已經發展成為與焊接并舉的鋼結構主要連接形式之一。在鋼結構工程的施工中高強度螺栓的施工質量對整個鋼結構工程的質量起著至關重要的作用。同時也是打造過程精品的重要一環。本文對高強度螺栓的類別、施工做了詳盡的講解。高度重視高強度螺栓施工中的每一道工序，嚴格檢查高強螺栓的施工質量，準確及時的做好高強度螺栓的各項資料。從而為整個鋼結構工程良好的質量目標提供保障，為快速高效的施工進度創造條件。關鍵詞：鋼結構高強度螺栓施工【目錄】一、高強度螺栓的類別二、高強度螺栓的施工（一）、施工準備1、確定高強度螺栓的規格、數量和組織進場計劃2、運輸與保存3、現場復驗4、施工扭矩的確定5、安裝方向的確定（二）、高強度螺栓的安裝1、安裝流程2、安裝前準備3、接頭組裝4、安裝臨時螺栓5、安裝高強度螺栓6、高強度螺栓的緊固三、安裝高強度螺栓節點的檢查驗收1、現場檢查2、資料檢查四、安全施工【正文】隨著國內鋼結構行業的飛速發展，施工經驗的不斷積累，鋼結構連接節點的連接形式對于整個鋼結構工程施工進度及質量來說顯的非常重要。由于高強度螺栓連接具有受力性能好、耐疲勞、抗震性能好、連接剛度高、施工簡便迅速等優點，使其已經發展成為與焊接并舉的鋼結構主要的連接形式之一，被廣泛地應用在建筑鋼結構施工中。一、高強度螺栓的類別高強度螺栓連接按受力性質分為摩擦型連接、承壓型和摩擦—承壓型等幾種類型，其中摩擦型連接是目前在國內被廣泛應用的基本連接形式。高強螺栓從外形上分為大六角頭和扭剪型兩種；按性能等級可分為8.8級、10.9級和12.9級等。目前我國使用的大六角頭高強螺栓有8.8級和10.9級兩個級別，扭剪型高強螺栓只有10.9級一種。其性能等級中的第一個數字表示熱處理后的最小抗拉強度，第二個數字表示屈強比（屈服強度和抗拉強度的比值）。如8.8S表示其抗拉強度大于或等于800N/mm及屈強比為0.8。大六角頭高強度螺栓連接副是由性能等級匹配的一個螺栓、一個螺母、兩個墊圈組成。扭剪型高強度螺栓連接副是由性能等級匹配的一個螺栓、一個螺母、一個墊圈組成。圖1大六角型高強度螺栓圖2扭剪型高強度螺栓兩種高強度螺栓的連接性能和本身的力學性能都是相同的，僅外形不同，都是以扭矩確定螺栓軸向力的大小，不同的是大六角頭高強度螺栓的扭矩是由施工工具來控制，而扭剪型高強度螺栓屬于自標量型螺栓，其施工緊固扭矩是由螺栓與螺栓尾部梅花頭之間的切口直徑決定，及靠扭斷力來控制。二、高強度螺栓的施工（一）、施工準備1、確定高強度螺栓的規格、數量和組織進場計劃在現場的施工過程中，首先要對鋼結構施工圖總說明、鋼結構施工圖圖紙等資料認真仔細的審閱，統計出不同規格的高強度螺栓數量，按計劃分批次組織進場。高強度螺栓的直徑一般由設計確定，在施工圖紙上可以查到，螺栓的長度需要現場統計。影響高強度螺栓長度的因素主要有：被連接件的厚度、螺母高度、墊圈的數量及厚度等，一般可按下列公式計算：L=&+H+nh+C式中:L---螺栓的長度，mm；&---被連接件的厚度,mm；H---螺母高度,mm,一般為0.8D；n---墊圈的數量；H---墊圈厚度,mm；C---螺紋外漏部分長度(mm)(2~3扣為宜,一般為5mm)。圖3扭剪型高強度螺栓長度計算示意圖螺栓的規格和數量都統計出來以后再結合施工現場的場地，施工進度，工期長短等因素綜合考慮確定螺栓的組織進場計劃。由于進場后還要驗收、做復驗等內容，一般高強度螺栓安裝前一個月左右到場為宜。2、運輸與保存由于高強度螺栓的特殊重要性，要求在出廠后至安裝前的各個環節必須保持高強螺度栓連接副出廠狀態，所以對其運輸和保管的要求比較高。2.1在運輸和保管使用過程中要輕裝輕放，防止損傷螺紋損傷。應作好防雨、防水、防潮濕措施。2.2高強度螺栓連接副應成箱在室內倉庫保管，應按批號、規格分類堆放，包裝箱碼放地層應架空，距地面高度大于300mm碼放高度一般不大于5~6層。2.3高強螺栓使用前盡量不要開箱，以免破壞包裝的密封性，開箱取出部分螺栓后也應原封包裝好，以免沾染灰塵和銹蝕。2.4要指派專人進行保管，作好每天的高強度螺栓領取記錄，按計劃提取，用多少取多少。當天用不完的，盡量進行歸庫保管。2.5高強度螺栓連接副的保管時間不應超過6個月。當由于停工、緩建等原因，保管周期超過6個月時，若再次使用必須要按要求進行扭矩系數實驗或緊固軸力實驗，檢驗合格后方可使用。3、現場復驗對于進場后的高強螺栓認真、仔細、嚴格的檢查，如發現明顯的質量問題（例如長度不符、規格混亂、包裝破損、沒有質量合格證等）應做退廠處理，重新組織進場。對于沒有明顯質量問題的進場高強度螺栓，施工現場必須要按規定對其進行緊固軸力復驗和連接摩擦面的抗滑移系數復驗，合格后方可使用。3.1摩擦面抗滑移系數復驗每一批進行三組試件，以單項工程每2000T為一制造批，不足2000T視作一批，當單項工程的構件摩擦面選用兩種及兩種以上表面處理工藝時，則每種表面處理工藝均需檢驗。抗滑移系數檢驗的最小值必須等于或大于設計規定值。抗滑移系數試件見下圖。3.2緊固軸力復驗當螺栓長度小于下表中的數值時，可以不進行軸力復驗，但應進行螺栓材料的強度、硬度及螺母、墊圈硬度等實驗來旁證該批螺栓的軸力值。當螺栓長度<=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。復驗用的螺栓、螺母、墊圈必須是從同批連接副中隨機取樣，每3000套為一批，不足3000套視作一批，每批抽取8套，實驗狀態與螺栓使用狀態相同。表1-1允許不進行緊固軸力實驗螺栓長度限制螺栓規格M16M20M22M24螺栓長度(mm))≦60≦60≦65≦70表1-3高強度螺栓孔徑選配螺栓公稱直徑（mmm）12162022242730螺栓孔直徑(mmm)13.517.522242630334、施工扭矩的確定對于大六角頭高強度螺栓連接副來說，當扭矩系數K確定后，由于螺栓的軸力P是由設計規定的，所以可以根據下列公式計算得出扭矩值M。M=K×D×P式中：M---施加與螺母上的扭矩值，kN·m；K---扭矩系數；D---螺栓的公稱直徑，mm；P---螺栓軸力，KN。對于扭剪型高強度螺栓連接副來說，施工扭矩是由螺栓尾部梅花頭的切口直徑來決定的。施工扭矩即為切口的扭斷力矩，計算公式如下：式中：扭斷力矩切口直徑螺栓材料的抗拉強度扭轉極限強度5、安裝方向的確定同一接點處的高強度螺栓安裝方向必須一致，考慮到方便施工、表觀效果、便于檢查及安全施工等因素，一般結構邊緣接點處的高強度螺栓朝內安裝，不同接點處的高強度螺栓盡量保持一致，參考現場實際情況確定。例如國際財源中心項目高強度螺栓的穿入方向：四周鋼梁接點處高強螺栓朝內穿入，中間南北走向的鋼梁由東到西穿入，中間東西走向的鋼梁由北向南穿入。見下圖（二）、高強度螺栓的安裝1、安裝流程2、安裝前準備2.1現場摩擦面檢查和處理摩擦面應該保持干燥、整潔，不應有飛邊、毛刺、焊接飛濺物、焊疤、氧化鐵皮、污垢等。對于摩擦面嚴重不符合要求的構件應退廠重新處理。對于不符合要求但現場能夠處理的摩擦面用砂輪打磨或者鋼絲刷人工處理。摩擦面不允許有殘余的氧化鐵皮，處理后的摩擦面可生成赤銹面后安裝高強螺栓，對于噴砂處理的摩擦面不必生銹即可安裝螺栓。現場打磨時打磨范圍不得小于螺栓直徑的4倍，打磨方向與受力方向要垂直，打磨后的摩擦面應無明顯不平。2.2高強度螺栓及螺栓孔的檢查根據圖紙要求，找出相應接點處的高強螺栓規格，檢查螺栓尺寸及螺栓孔的尺寸。對于不符合規范要求的螺栓要重新更換；孔徑尺寸超出規范要求的要塞焊打磨平整后重新開孔，小于規范要求的應用絞刀進行修整。嚴禁用氣割擴孔。表1-2高強度螺栓連接構件孔距允許偏差項次項目螺栓孔距(mm))<500500~120001200~30000>300012同一組內任意兩孔孔間相鄰兩組的端孔距距允許偏差±1.0±1.2±1.2±1.5---±2.0---±3.02.3調整扭矩扳手根據施工技術要求，認真調整扭矩扳手。扭矩扳手的扭矩值應在允許偏差范圍之內，施工用的扭矩扳手，其誤差應控制在±5%以內；校正用的扭矩扳手，其誤差應控制在±3%以內。當采用電動扳手時，在調好檔位后應用扭矩測量扳手反復校正電動扳手的扭矩力與設計要求是否一致。扭矩值過高會使高強度螺栓過擰，造成螺栓超負載運行，隨著時間過長，會使螺栓產生裂紋等隱患；當扭矩值過低時，會使高強度螺栓達不到預定緊固值，從而造成鋼結構連接面摩擦系數下降，承載能力下降。當采用手動扳手時，應每天用扭矩測量扳手檢測手動扳手的緊固位置是否正常，檢查手動扳手的顯示信號是否靈敏，防止超擰或緊固不到位。3、接頭組裝3.1連接節點處的鋼板或型鋼應平整，板邊、孔邊無毛刺；接頭處有翹曲、變形必須進行校正，并防止損傷摩擦面，保證摩擦面緊貼。3.2板疊接觸面間應平整，當接頭有間隙時，應按下表規定處理。表1-4高強度螺栓接頭間隙處理方法間隙大小處理方法1mm以下不做處理3mm以下將高出的一側磨成成1：10斜面打磨方方面應與受力力方面垂直3mm以上加墊板，墊板兩面面摩擦面處理理方法與構件件相同4、安裝臨時螺栓4.1連接處采用臨時螺栓固定，為防止損傷螺紋引起扭矩系數的變化，嚴禁把高強度螺栓作為臨時螺栓使用。每個接頭處的臨時螺栓應符合下列規定：A、不得少于安裝螺栓總數的1/3；B、不得少于2個臨時螺栓；C、沖釘穿入數量不宜多于臨時螺栓的30%；5、安裝高強度螺栓5.1高強度螺栓的安裝應能自由入孔，嚴禁強行打入，如不能自由穿入時，該孔應用鉸刀進行修整。修整時，應防止鐵屑落入板縫。5.2穿入高強度螺栓用扳手緊固后，再卸下臨時螺栓，以高強螺栓替換。扭剪型高強度螺栓的墊圈安在螺母的一側，墊圈孔有倒角一側和螺母接觸，不得反裝；大六角頭高強度螺栓的墊圈應分別安在螺栓頭一側和螺母一側，墊圈孔有倒角一側應和螺栓頭接觸，不得反裝。6、高強度螺栓的緊固6.1高強螺栓的緊固必須分兩次進行，初擰和終擰。對于超大型的接頭還要進行復擰。做好初擰和終擰標識。緊固應該在24小時之內完成。6.2高強螺栓緊固的順序應為從中間向兩側或四周對稱進行。6.3高強螺栓在終擰以后，螺栓絲扣外露應為2至3扣，其中允許有10%的螺栓絲扣外露1扣或4扣。三、高強度螺栓節點的檢查驗收高強度螺栓安裝是鋼結構工程的主要分項工程之一，其施工質量直接影響著整個結構的安全，是質量過程控制的重要一環。所以必須嚴格按照規范要求對高強螺栓進行檢查。1、現場檢查1.1摩擦面是否清潔，是否有飛邊、毛刺、焊接飛濺物、焊疤、氧化鐵皮、污垢等1.2螺栓穿入方向是否一致，墊圈方向是否正確。有沒有標識，螺栓絲扣外露是否為2至3扣。1.3對于大六角頭高強度螺栓，用小錘（0.3~0.5kg重）敲擊法對高強螺栓進行普查，防止漏擰；對于扭剪型高強度螺栓，以目測尾部梅花頭擰斷為合格。1.4進行扭矩檢查，抽查每個節點螺栓數的10%，但不少于1個。檢查時先在螺栓端面和螺母上畫線，然后將螺母擰松約60°，再用扭矩扳手重新扭緊，使兩線重合，測得此時的扭矩應在0.9M~1.1M可為合格。如不合格，擴大10%，乃不合格，則整個節點重新擰緊。1.5用塞尺檢查連接板間間隙，超過1mm時，必須重新處理。2、資料檢查必須要對高強度螺栓連接副配套供貨的出廠證明、質量合格證及質量檢驗報告嚴格檢查，對于不符合規范要求的高強螺栓不得使用。對于大六角頭高強螺栓連接副，應該重點檢驗扭矩系數檢驗報告；對扭剪型高強螺栓連接副重點檢查緊固軸力檢驗報告。施工質量應有下列原始記錄：高強度螺栓連接副的復驗數據、抗滑移系數實驗數據、初擰扭矩、終擰扭矩、扭矩扳手檢查數據、施工質量檢查驗收記錄及相關的設計變更、洽商記錄等。嚴格執行GB50205—2001鋼結構安裝驗收規范。四、安全施工1、所有參施人員都必須進行進場前的三級安全教育，考試合格后方可施工2、工人在進入工地前必須正確佩帶好安全帽、安全帶、防滑鞋等個人安全用品。3、工人所用的工具（扳手、沖子、工具袋等）必須用繩子系好，防止高空墜物。4、打掉的螺栓頭必須及時放入工具袋內帶下來，防止失落傷人。5、嚴格遵守現場的