1 高強螺(luó)栓的(dí)定(dìng)義
高強螺(luó)栓，顧名(míng)思義就(jiù)是高強度(dù)的(dí)螺栓，按其(qí)受力(lì)形式(shì)主要分為大(dà)六(liù)角高強(qiáng)度螺(luó)栓和扭(niǔ)剪(jiǎn)型(xíng)高強度(dù)螺栓(shuān)，目前我國采(cǎi)用8.8級，10.9級(jí)兩種強度性能(néng)等級(jí)的高強螺(luó)栓(shuān)，大六(liù)角高(gāo)強度螺栓(shuān)8.8級(jí)有45號鋼(gāng)和(hé)35號(hào)鋼兩種(zhǒng)材(cái)質，10.9級(jí)有20MnTiB，40B和35VB剛(gāng)，扭(niǔ)剪型高強(qiáng)度螺栓(shuān)隻有(yǒu)10.9級，鋼(gāng)號(hào)主(zhǔ)要是20MnTiB鋼(gāng)，墊圈常用(yòng)45號或35號鋼製造(zào)，並經過熱(rè)處理(lǐ)。大六角高強度(dù)螺(luó)栓連接副是有一個螺栓，兩個墊(diàn)片(piàn)，一(yī)個螺(luó)母組(zǔ)成，扭(niǔ)剪(jiǎn)型高強度螺(luó)栓是有一(yī)個螺栓，一(yī)個(gè)墊片(piàn)和一個(gè)螺母(mǔ)組(zǔ)成(chéng)，
高(gāo)強度(dù)螺(luó)栓(shuān)是(shì)用(yòng)特(tè)製(zhì)的扳(bān)手(shǒu)上(shàng)緊螺(luó)帽，使(shǐ)螺栓產生(shēng)巨(jù)大(dà)而又受(shòu)控(kòng)製(zhì)的預拉力，通(tōng)過螺帽和墊板，對被連(lián)接(jiē)件也產(chǎn)生了(liǎo)同(tóng)樣大小(xiǎo)的預壓(yā)力。在預壓力作用下(xià)，沿被連(lián)接件(jiàn)表麵(miàn)就(jiù)會(huì)產生較(jiào)大(dà)的(dí)摩(mó)擦(cā)力，顯(xiǎn)然，隻(zhī)要(yào)軸(zhóu)力小(xiǎo)於(yú)此(cǐ)摩擦(cā)力(lì)，構件便不(bù)會滑移(yí)，連接(jiē)就(jiù)不(bù)會(huì)受到(dào)破壞，這就(jiù)是高(gāo)強度螺栓連(lián)接的原理。
高強(qiáng)度螺栓連(lián)接是(shì)靠(kào)連接(jiē)件接觸麵間(jiān)的摩擦力來阻(zǔ)止(zhǐ)其相(xiāng)互(hù)滑(huá)移的，為(wéi)使接觸麵有足(zú)夠的摩擦(cā)力，就必須提高(gāo)構件的(dí)夾緊力和(hé)增大構(gòu)件接觸(chù)麵的(dí)摩擦係數。構件(jiàn)間(jiān)的(dí)夾緊力是(shì)靠對螺栓施加(jiā)預拉力來實現的，所(suǒ)以(yǐ)螺(luó)栓必須(xū)采用高強(qiáng)度(dù)鋼(gāng)製造，這也就是(shì)稱為高強度螺栓(shuān)連(lián)接(jiē)的(dí)原(yuán)因。
2 高強螺(luó)栓(shuān)的施(shī)工
2.1摩(mó)擦(cā)麵的(dí)處理(lǐ)
高(gāo)強螺(luó)栓摩擦麵的(dí)處(chǔ)理(lǐ)方式有以下三(sān)種：
1）噴砂(shā)，噴(pēn)丸(wán)，拋丸(wán)
噴(pēn)丸，拋(pāo)丸選(xuǎn)用(yòng)粒徑要(yào)求1.2～3.0mm，壓縮空(kōng)氣壓力0.4～0.6MPa且(qiě)不(bù)允(yǔn)許含有水(shuǐ)分(fēn)及任何油脂，噴距要(yào)求100～300mm，噴(pēn)角要(yào)求900～450,噴(pēn)砂(shā)，拋(pāo)丸表麵粗(cū)糙(cāo)度(dù)達(dá)50～70μm,可不經生鏽期(qī)即(jí)可(kě)擰緊高(gāo)強(qiáng)螺栓(shuān),但是(shì)施工必(bì)須嚴格(gé)遵(zūn)守(shǒu)作(zuò)業(yè)條件(jiàn)及注意(yì)事(shì)項。
2）砂輪打磨
可(kě)采用(yòng)風動，電動(dòng)砂輪機對摩擦麵(miàn)進(jìn)行(háng)打磨(mó)，打(dǎ)磨(mó)方向應(yīng)與構件受(shòu)力(lì)方(fāng)向垂(chuí)直(zhí)，打(dǎ)磨範圍不能小(xiǎo)於(yú)4倍(bèi)螺栓孔直(zhí)徑(jìng)，打磨後(hòu)表(biǎo)麵呈(chéng)光(guāng)亮(liàng)色澤，打磨(mó)後(hòu)必須經(jīng)一定(dìng)的自(zì)然生(shēng)鏽(xiù)周期，方(fāng)可施工(gōng)擰緊(jǐn)。
3）其(qí)他摩(mó)擦麵加工(gōng)方(fāng)法
采用氧-乙炔(quē)焊槍(qiāng)火焰(yàn)法(fǎ)，對處理表(biǎo)麵(miàn)加(jiā)熱，應全(quán)部除(chú)去氧化層(céng)，施(shī)工(gōng)於對(duì)抗滑(huá)移係數不(bù)高的(dí)連(lián)接麵場合，一(yī)般(bān)ｆ＝0.35.
2.2高強螺(luó)栓的驗收，存放(fàng)
1）螺栓(shuān)，螺母，墊(diàn)片均(jūn)應附有(yǒu)質量(liáng)證(zhèng)明書(shū)，並(bìng)且符(fú)合(hé)設計(jì)要求(qiú)和(hé)國(guó)家標準的規(guī)定，高強(qiáng)螺栓連接副(fù)出廠時必須隨箱帶有(yǒu)扭矩係(xì)數和緊固軸力（預拉(lā)力(lì)）的(dí)檢驗(yàn)報(bào)告。
2）高強(qiáng)螺栓(shuān)入庫(kù)應按(àn)規格，批(pī)次分(fēn)類存放，同批(pī)內因要(yào)配套使(shǐ)用，不得混(hùn)放(fàng)，混用，並且(qiě)保存要注(zhù)意防潮，防雨，如螺(luó)栓，螺(luó)母，墊圈存放(fàng)時(shí)間過(guò)長(cháng)或有鏽蝕(shí)，應(yīng)抽(chōu)樣檢查緊(jǐn)固軸力，合(hé)格(gé)後方可(kě)使(shǐ)用(yòng)，螺栓(shuān)等(děng)不可被泥土(tǔ)，油汙(wū)沾(zhān)染，應保持潔淨，幹(gān)燥狀態(tài)。
3）施(shī)工現場需安裝的高(gāo)強螺(luó)栓(shuān)必(bì)須進(jìn)行連接副(fù)預(yù)拉力復(fù)驗(yàn)，並出具復(fù)驗(yàn)報(bào)告(gào)，並且按(àn)照鋼(gāng)結構驗收規範要(yào)求(qiú)，進行(háng)摩擦麵抗滑移(yí)係(xì)數(shù)試驗，並(bìng)出(chū)具(jù)試驗報告(gào)。
2.3螺(luó)栓長度的(dí)選用(yòng)
考(kǎo)慮到(dào)鋼構(gòu)件加工(gōng)時采用(yòng)鋼板一(yī)般均(jūn)為(wéi)正(zhèng)公差，有時材料代(dài)用也(yě)多(duō)是(shì)以厚(hòu)代(dài)薄，所以連接總厚度增加(jiā)3～4mm現(xiàn)場較(jiào)多(duō)，大(dà)六(liù)角(jiǎo)高(gāo)強螺(luó)栓長度為(wéi)螺頭(tóu)下(xià)支承麵(miàn)至(zhì)螺(luó)尾(wěi)的(dí)長度(dù), 選(xuǎn)用螺栓長度(dù)應(yīng)為被(bèi)緊固連(lián)接(jiē)板(bǎn)束的(dí)厚(hòu)度加(jiā)一個(gè)螺母(mǔ)和(hé)兩個墊圈(quān)的(dí)厚(hòu)度(dù),扭(niǔ)剪(jiǎn)型高強螺(luó)栓(shuān)的長(cháng)度(dù)為螺頭下支(zhī)承(chéng)麵(miàn)至(zhì)螺尾切口處的(dí)長度,選(xuǎn)用螺(luó)栓長度應為被緊固(gù)連(lián)接板束(shù)的厚度加(jiā)一個(gè)螺母(mǔ)和一個(gè)墊圈(quān)的厚(hòu)度(dù),具(jù)體一般(bān)螺(luó)栓長度(dù)為連接板(bǎn)厚再加(jiā)下表(biǎo)增加長度(dù)並(bìng)取(qǔ)5mm的整倍數(shù)。
表(biǎo)1 高強螺(luó)栓(shuān)緊固(gù)長(cháng)度加長值表
2.4高(gāo)強(qiáng)螺栓(shuān)的擰緊(jǐn)
1）調(tiáo)整扭(niǔ)矩扳手(shǒu)。施工用(yòng)扭(niǔ)矩(jǔ)扳手的扭矩(jǔ)值(zhí)應(yīng)在允(yǔn)許(xǔ)偏差(chà)範(fàn)圍(wéi)之內(nèi)，其誤差(chà)應控製(zhì)在(zài)±5%以內(nèi)，校(xiào)正用(yòng)的扭矩扳手，其(qí)誤差應控製在±3%以(yǐ)內，當施(shī)工采用電動(dòng)扳手(shǒu)時(shí)，再調好檔(dàng)位後(hòu)應(yīng)用扭(niǔ)矩測(cè)量(liáng)扳手(shǒu)反(fǎn)復(fù)校(xiào)正電動(dòng)扳手(shǒu)的扭矩值與設(shè)計(jì)要求是(shì)否一(yī)致。
2）正(zhèng)確(què)認識扭矩(jǔ)值。施工扭矩值應(yīng)符合(hé)規範(fàn)要求(qiú)，如(rú)果扭矩(jǔ)值(zhí)過高，造成螺栓(shuān)超(chāo)負(fù)載運(yùn)行，隨著時(shí)間(jiān)過長(cháng)，會使高強(qiáng)度(dù)螺(luó)栓產生(shēng)裂紋(wén)等缺陷，如(rú)果扭矩值過(guò)低(dī)，會(huì)使螺(luó)栓達不(bù)到預定(dìng)緊(jǐn)固值，從而(ér)造成(chéng)鋼結構連接麵摩擦(cā)係數(shù)下降，承(chéng)載(zǎi)能(néng)力下(xià)降(jiàng)，因(yīn)此在施工中(zhōng)要每天用扭(niǔ)矩測量扳手(shǒu)檢(jiǎn)測手動(dòng)扳手(shǒu)的緊(jǐn)固(gù)位置(zhì)是(shì)否(fǒu)正常，檢查電動(dòng)扳(bān)手的(dí)顯(xiǎn)示(shì)信(xìn)號(hào)是否靈(líng)敏(mǐn)，防止超(chāo)擰或緊固不(bù)到位(wèi)。
3）扭(niǔ)矩值(zhí)的(dí)確定。施(shī)工(gōng)中施(shī)擰(níng)扭(niǔ)矩(jǔ)值(zhí)可(kě)按(àn)下式(shì)計(jì)算：
T=P×d×K
其中(zhōng)T為施(shī)工(gōng)扭矩(jǔ)值(zhí)，P為螺(luó)栓(shuān)預拉(lā)力(lì)，d為螺栓公稱直徑(jìng)，K為(wéi)扭矩係數，取值(zhí)在(zài)0.11～0.15之間(jiān)，各(gè)類螺(luó)栓預(yù)拉(lā)力標準值取值(zhí)如表(biǎo)2：
表2 高強(qiáng)螺栓(shuān)預拉(lā)力(lì)標(biāo)準(zhǔn)值(zhí)取(qǔ)值(zhí)表
因此，施(shī)工(gōng)中扭矩值可(kě)以按照上式(shì)確(què)定，實際施工中扭矩值必須交底(dǐ)到位(wèi)，讓施工(gōng)人員明確(què)。
4）高強螺(luó)栓的緊固。高(gāo)強螺栓(shuān)全部(bù)安(ān)裝(zhuāng)就位後(hòu)，可以開始(shǐ)緊固，緊(jǐn)固方(fāng)法一(yī)般分兩次進行，即(jí)初擰(níng)和(hé)終擰(níng)，應將(jiāng)全(quán)部高(gāo)強螺栓進行初擰，初(chū)擰扭矩應為標(biāo)準扭矩的60%～80%，第(dì)二(èr)次緊固為(wéi)終擰(níng)，終擰(níng)宜用電動扳(bān)手(shǒu)，大六(liù)角高強度螺(luó)栓(shuān)要(yào)緊固到標(biāo)準(zhǔn)值(zhí)，偏差(chà)不大於±10%，扭剪型高強度螺(luó)栓(shuān)應(yīng)將(jiāng)梅(méi)花卡(qiǎ)頭擰掉。
5）緊固順序(xù)一(yī)般(bān)從接(jiē)頭(tóu)剛(gāng)度(dù)大(dà)的地(dì)方向(xiàng)不受(shòu)拘束(shù)的自(zì)由(yóu)端順序進行，或者從(cóng)栓(shuān)群(qún)中心(xīn)向四周擴(kuò)散方向進行(háng)，這(zhè)是(shì)因(yīn)為(wéi)連(lián)接鋼(gāng)板(bǎn)翹(qiáo)曲不牢(láo)時，如(rú)從兩(liǎng)端向中間緊固，有可(kě)能使拼(pīn)接板中(zhōng)間(jiān)鼓(gǔ)起(qǐ)而(ér)不能(néng)緊(jǐn)貼(tiē)，從(cóng)而失去部(bù)分摩擦(cā)傳力(lì)作用(yòng)。
圖2 節點高強螺栓施工示意圖 (鋼(gāng)結(jié)構連(lián)接用(yòng)高強(qiáng)螺(luó)栓(shuān)的施(shī)工(gōng))
3 高強螺(luó)栓的質量要求
3.1 摩擦麵的質(zhì)量要(yào)求
摩擦麵應平直，翹(qiáo)曲，變形(xíng)必須進行校(xiào)正，確(què)保摩(mó)擦(cā)麵的(dí)緊(jǐn)貼(tiē)，，緊(jǐn)貼麵(miàn)積(jī)要(yào)在(zài)70%以上，用(yòng)0.3mm塞(sāi)尺檢(jiǎn)查，插(chā)入深(shēn)度(dù)麵(miàn)積之(zhī)和(hé)不得大(dà)於總麵積的30%，邊緣zui大(dà)間隙不(bù)得大(dà)於0.8mm，摩(mó)擦麵板邊，螺(luó)栓(shuān)孔(kǒng)邊應無毛刺，摩擦麵嚴禁有氧化(huà)鐵皮(pí)，毛刺，焊疤(bā)，油(yóu)漆(qī)和油(yóu)汙(wū)等，表麵(miàn)應呈鐵色(sè)，並(bìng)且無明(míng)顯(xiǎn)的不平，處理好(hǎo)的摩(mó)擦麵必(bì)須(xū)進(jìn)行防護。
3.2 摩(mó)擦(cā)麵間隙的處理(lǐ)
因鋼(gāng)板厚度公差或(huò)製作(zuò)偏差等產(chǎn)生(shēng)的接觸(chù)麵間(jiān)隙(xì)，當(dāng)間隙值小(xiǎo)於1mm時，可不處理；當(dāng)間隙(xì)值(zhí)為(wéi)1.0～3.0mm時(shí)，應將(jiāng)高(gāo)出(chū)一側磨成(chéng)1：10的(dí)斜麵，打磨(mó)方向(xiàng)應與受力方向(xiàng)垂直(zhí)；當間隙(xì)值大(dà)於(yú)3.0mm時，應加(jiā)墊板(bǎn)，墊板兩麵的(dí)處理(lǐ)方法與摩(mó)擦(cā)麵相(xiāng)同(tóng)。
3.3 製孔精(jīng)度的控(kòng)製(zhì)
高(gāo)強螺栓的(dí)施(shī)工，對(duì)連(lián)接件(jiàn)的(dí)製孔(kǒng)精(jīng)度要求比較嚴格，實(shí)際施(shī)工(gōng)中不允許進行氣(qì)割(gē)擴孔，並(bìng)且不(bù)允許(xǔ)強行打(dǎ)入，高(gāo)強度(dù)螺(luó)栓(shuān)連(lián)接構件的栓(shuān)孔(kǒng)孔(kǒng)徑應符合設(shè)計要(yào)求(qiú)，孔徑允許(xǔ)偏(piān)差應符(fú)合表3的規定(dìng)，連接構(gòu)件栓孔孔距的允(yǔn)許偏差應符(fú)合表4的(dí)規(guī)定。
表(biǎo)3高強(qiáng)度螺(luó)栓連接(jiē)構(gòu)件(jiàn)製孔(kǒng)允許偏(piān)差表(biǎo)
表4 高強度螺(luó)栓連(lián)接構(gòu)件孔(kǒng)距(jù)允(yǔn)許偏差(chà)表
高(gāo)強(qiáng)螺栓(shuān)安裝不上時(shí)，不得強行打入(rù)孔(kǒng)內，以免螺紋(wén)損(sǔn)傷，影響預緊(jǐn)效果(guǒ)，而(ér)且是(shì)孔壁(bì)受擠(jǐ)壓，螺(luó)栓受(shòu)剪，改變(biàn)高強螺栓(shuān)受力(lì)狀(zhuàng)態，而(ér)起不到高(gāo)強螺栓的(dí)作用，也(yě)不允(yǔn)許氣割割孔(kǒng)，要用絞刀絞孔，修(xiū)孔時要(yào)使(shǐ)板層(céng)緊貼，以防(fáng)鐵屑進入(rù)板縫，絞孔後要用砂(shā)輪(lún)機(jī)清空(kōng)孔邊毛(máo)刺，並(bìng)清除鐵(tiě)屑。
3.4 螺栓(shuān)的配(pèi)套(tào)使(shǐ)用
螺栓(shuān)，螺(luó)母和(hé)墊圈(quān)不能(néng)隨(suí)意互(hù)換使用(yòng)。高(gāo)強螺栓(shuān)的(dí)螺母(mǔ)和(hé)墊圈，生(shēng)產廠已經試(shì)驗互(hù)相(xiāng)配(pèi)套，使扭矩(jǔ)係數(shù)為定(dìng)值(zhí)，互(hù)換(huàn)使(shǐ)用會(huì)使扭矩(jǔ)係(xì)數發生變化(huà)，達不(bù)到要求的預(yù)緊(jǐn)力(lì)，使(shǐ)用時鬆(sōng)扣，影響(xiǎng)連(lián)接質(zhì)量(liáng)。
3.5 高(gāo)強螺(luó)栓(shuān)的(dí)擰緊
高強(qiáng)螺(luó)栓(shuān)不允許(xǔ)采(cǎi)取(qǔ)一次終擰(níng)而成(chéng)或(huò)不按要求次序緊固。這樣將使螺栓的部分緊固軸力消耗(hào)在克(kè)服鋼板(bǎn)的(dí)變形(xíng)上，當(dāng)它(tā)周圍的螺栓緊固後(hòu)，軸力被(bèi)分(fēn)攤而(ér)降(jiàng)低；此(cǐ)外(wài)，為(wéi)使(shǐ)螺栓群受(shòu)力(lì)均(jūn)匀(yún)，初擰(níng)和(hé)終擰都應(yīng)按(àn)從(cóng)中間向(xiàng)外側(cè)緊(jǐn)固(gù)的(dí)順序(xù)進(jìn)行(háng)，以免造成(chéng)中(zhōng)間(jiān)起鼓(gǔ)，使部(bù)分軸力消耗(hào)在克(kè)服變(biàn)形上(shàng)，是預(yù)緊力(lì)不(bù)足，摩擦(cā)係數降(jiàng)低而(ér)影(yǐng)響連接(jiē)強度(dù)。
3.6 螺(luó)栓(shuān)終擰的(dí)檢查
扭(niǔ)剪型(xíng)高強螺栓(shuān)終擰(níng)結(jié)束(shù)後，應以目測全部擰掉尾(wěi)部梅花卡頭(tóu)為(wéi)合(hé)格(gé)，大六角(jiǎo)頭高強(qiáng)度(dù)螺栓(shuān)終擰(níng)結束(shù)後，要求用(yòng)0.3～0.5kg的錘逐個敲檢，同(tóng)時(shí)要進(jìn)行扭矩檢查，要求是在(zài)終擰(níng)後1～24h內將(jiāng)螺母退回(huí)300～500，再擰至(zhì)原位測(cè)定扭(niǔ)矩，該(gāi)扭矩(jǔ)與檢查扭矩的(dí)偏(piān)差應在(zài)檢(jiǎn)查(chá)扭矩(jǔ)的±10%以(yǐ)內(nèi)為合格(gé)，發(fā)現有欠擰(níng)，漏擰應補(bǔ)擰，超擰者必須更換。
3.7 成(chéng)品保(bǎo)護
已經(jīng)終擰的節點和摩(mó)擦麵應(yīng)保持清(qīng)潔整齊，防(fáng)止(zhǐ)油，塵(chén)土汙(wū)染，已經終(zhōng)擰的節點應(yīng)避免(miǎn)過大的局(jú)部(bù)撞(zhuàng)擊(jī)和氧(yǎng)-乙(yǐ)炔(quē)烘烤。
4.結 語
隨(suí)著我國經(jīng)濟的快(kuài)速(sù)發(fā)展，高強(qiáng)螺(luó)栓(shuān)節(jié)點形式(shì)應(yīng)用會更(gēng)加廣泛(fàn)，因此必須(xū)明(míng)確(què)該(gāi)種連接(jiē)方(fāng)式(shì)的(dí)原理，施(shī)工(gōng)及質量要求，更好(hǎo)的(dí)完成施(shī)工。
