高强度螺栓材料和工艺
主题内容与适用范围
本技术要求规定了移动机械设备的钢结构高强度螺栓副连接件在制造、安装和检验过程中的技术要求。本技术要求未规定的内容，按有关国家标准执行。
本技术要求适用于需要应用高强度螺栓连接的移动机械钢结构。本技术要求应用于制造厂内和现场安装的质量控制和施工方法。2 结合面处理
2.1 摩擦型高强度螺栓连接，要求接头处的结合面密贴，并具有足够的摩擦系数。当设计图样对该结合面的处理要求未作规定时，按以下规定进行处理：对高强度螺栓结合面进行喷砂或抛丸处理，清除表面上铁锈、油污等杂质，达到Sa2.5级标准，粗糙度50～75um，其摩擦系数不得低于0.40。图纸有规定时，按图纸规定执行。
2.2经处理后的高强度螺栓连接处摩擦面，应采取保护措施，防止沾染脏物和油污。严禁在高强度螺栓连接处摩擦面上作任何标记。在厂内存放，或在运输，到安装现场保管中要特别防止连接表面的污染。安装单位要特别注意保护好高强度螺栓的连接板和母体的连接表面的清洁度摩擦表面的特性。不允许随意使用砂轮机打磨连接板连接面和母体连接表面。3 高强度螺栓摩擦面的抗滑移系数检验
抗滑移系数检验应以钢结构制造批为单位，以单项工程每2000t为一制造批，不足2000t者视作一批，单项工程的构件摩擦面选用两种及两种以上表面处理工艺时，则每种表面处理工艺均需检验。每批三组试件。若连接处为扩散到外部企业时，相应的每个企业都应做抗滑移系数检验。
3.1抗滑移系数试验用的试件应由厂内或扩散企业加工，试件与所代表的钢结构构件应为同一材质、同批制作、采用同一摩擦面处理工艺和具有相同的表面状态，并应用同批同一性能等级的高强度螺栓连接副，在同一环境条件下存放。抗滑移系数试验按GB50205《钢结构工程施工质量验收规范》试验方法进行。
3.2抗滑移系数检验的最小值必须等于或大于设计规定值。当不符合上述规定值时，构件摩擦面应重新处理。处理后的构件摩擦面重新检验。4钢结构用摩擦型高强度螺栓的连接安装 4.1安装前的准备工作
4.2选用检验合格的螺栓、螺母和垫圈。其连接副扭矩系数保证期为自出厂之日起六个月。4.3螺栓、螺母、垫圈有下列情况为不合格品，禁止使用。a.来源(制造厂)不明者;b.机械性能不明者;c.扭矩系数k不明者;d.有裂纹、伤痕、毛刺、弯曲、铁锈、螺纹磨损、油污、被水淋湿过或有缺陷者;e.未附带性能试验报告者;f.与其它批号螺栓混合者;g.长度不够的螺栓，即拧紧后螺栓头露不出螺母端面者。一般取伸出螺母端面的长度以2～3扣螺纹为宜。
h.连接副扭矩系数超过保证期的。在运输和保管中要特别注意防水。
4.4大六角头高强度螺栓施工前，应按出厂批复验高强度螺栓连接副的扭矩系数，每批复验8套，8套扭矩系数的平均值应在0.110～0.150范围之内，其标准偏差应小于或等于0.010。其扭矩系数复检方法按GB50205《钢结构工程施工质量验收规范》规定进行。试验后应在较短的时间内进行高强度螺栓的安装。质量方面注意事项（1）、表面浮锈、油污、螺栓孔壁有毛刺、焊瘤等均应清理干净。
（2）、接触摩擦面处理后要达到规定的抗划移系数要求。使用的高强度螺栓应有配套的螺母、垫圈，使用时按配套使用，不得互换。
（3）、处理好的构件摩擦面安装时不允许沾油污、泥土等杂物。（4）、安装时组件摩擦面应保持干燥，不应在雨中作业。（5）、在安装前严格检查并校正连接的钢板的变形。（6）、安装时禁止锤击打入螺栓以防止螺栓丝扣受损。
（7）、使用时定期检测的电动扳手，保证扭矩的准确度，并按正确的扭紧顺序操作。主要安全技术措施
（1）、使用活动扳手的扳口尺寸应于螺母的尺寸相符，不应使用小扳手上加套管。高空中作业应使用死扳手，如用活扳手时用用绳子拴牢，人要系好安全带。
关键词：高强度螺栓连接副,栓接,钢结构
高强度螺栓连接目前在钢结构中广泛使用, 技术已比较成熟, 但在某些地方, 如在高强度螺栓连接副大量、高密度使用区域, 安装时也会遇到不少问题, 这些问题如得不到有效的处理, 就会影响到产品质量, 甚至结构安全。
本文以某港口钢结构塔架为例。如图1所示, 钢塔架重量约300 t, 高度约60 m, 柱与梁的材料主要为H形工字钢, 柱与梁、梁与梁之间的连接采用高强度螺栓连接, 整个塔架约850个高强度螺栓连接节点。
1 钢结构高强度螺栓安装规范要求[1,2]
1) 高强度螺栓连接副应按批配套使用, 并应具有出厂质量保证书。
2) 安装单位应按要求进行高强度螺栓连接摩擦面的抗滑移试验和复验, 现场处理的构件摩擦面应单独进行摩擦面抗滑移系数试验。
3) 高强度螺栓连接摩擦面应保持干燥、整洁, 不应有飞边、毛刺、焊接飞溅物、焊疤、污垢等, 除设计要求外摩擦面不应涂装, 高强度螺栓安装不得在雨中进行。
4) 接触面间隙不得大于1 mm。
5) 高强度螺栓安装时, 螺栓宜自由穿入孔内, 当不能自由穿入孔内时, 应以铰刀扩孔, 扩孔数量应征得设计同意, 扩孔后的孔径不应超过1.2d, 严禁气割扩孔。
6) 高强度螺栓连接副的扭矩检查应在螺栓终拧1 h以后、24 h以前进行。检查数量:按节点数抽检10%, 每个被抽检节点按螺栓数抽检10%, 且不应少于2个。
2 安装过程常遇到的问题
1) 问题一:螺栓孔距要求高。图1的钢塔架, 约850个连接节点, 合计约1 700块连接板, 9 000个螺栓孔。大型钢结构工程的施工, 往往时间紧, 高空作业, 并且钢结构施工存在焊接变形、安装累积误差等的因素。如此多的零部件 (柱、梁和连接板等) 要保证它们在安装时顺利栓接, 是相当困难的, 对无法栓接的位置, 按工艺要求, 只能用铰刀扩孔, 由于时间紧, 高空作业施工难度大, 最后往往造成施工中的野蛮作业, 如用火焰切割进行扩孔。
2) 问题二:接触面不能完全紧贴。摩擦型高强螺栓连接, 摩擦面的抗滑移要求非常高, 必须保证接触面的紧贴。两块板接合面间隙不应超过1 mm。间隙在1 mm~3 mm之间时应磨成1∶10的缓坡, 使间隙小于1 mm。由于施工过程的累积误差, 所有的接触面间隙要控制在1 mm内是非常困难的, 在高空中对配件进行斜坡打磨, 大型钢结构如此多的节点板几乎是不可能做到的。如图1中的L1梁, A端与B端只要位置发生了一点变化, 接合面间隙就可能超出1 mm的范围。
3 工艺保证措施
1) 首先必须放好地样。预制件在胎架上 (主梁、副梁与连接板) 按地样要求制作装配好, 地样反映了构件真正的安装尺寸, 所有的连接板位置必须以地样为准。2) 连接板栓接孔采用“配钻”, 即两块或三块连接板重叠放置后一起钻孔, 使配对的孔具有一致性, 不会因钻孔加工误差造成孔的错位。图1中栓接位置有三种结构形式:主梁与主梁之间用两块连接板来连接、副梁与主梁上的连接板的连接、副梁与副梁上的连接板的连接。对于第一种形式, 主梁与主梁及连接板一起配钻;第二种形式, 副梁与主梁上的连接板一起配钻;第三种形式, 副梁与副梁上的连接板一起配钻。3) 地面预安装。预制件制作完成后, 相临构件在胎架上根据地样先进行预装, 预装是吊装前的最后一道工序, 如预装顺利就可保证吊装工作的顺利完成。
4 结语
经过“放样”“配钻”和“地面预装”三道工序, 构件在安装时可顺利进行, 而没有经过这三道工序的, 安装时往往会出现上述提到的两个问题, 合理、科学的工艺方法不仅缩短了施工工期, 而且是工程质量的重要保证。
参考文献
[1]周学军, 顾发全, 王示.钢结构工程施工及验收规范应用指导[M].济南:山东科学技术出版社, 2004.
关键词：公安长江大桥；高强度螺栓；工艺试验；温度；扭矩 文献标识码：A
中图分类号：U448 文章编号：1009-2374（2016）05-0100-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.05.051
1 工程概况
公安跨长江公铁两用特大桥采用4m×94.5m连续钢桁梁桥和（98+182+518+182+98）m双塔钢桁斜拉桥，主梁为“N”字形桁式，采用焊接的整体节点，工地架设时，在节点之外用高强度螺栓拼接，共使用90多万套高强度螺栓，全桥采用M30、M24、M22三种规格高栓，施工时间跨度大。
2 高强度螺栓验收及工艺试验
2.1 高强的螺栓的验收
合格的高强度螺栓产品是保证高强度螺栓施拧质量的首要条件。为了确保公安长江大桥高强度螺栓质量，必须对高强度螺栓产品进行验收。
2.1.1 高强度螺栓连接副的组成。高强度螺栓连接副由一个10.9S高强度大六角头螺栓、一个10H高强度大六角螺母和两个HRC35～45高强度垫圈组成。
2.1.2 高强度螺栓主要检验项目。（1）外形尺寸检查（依据GB/T1228～1230中有关规定）；（2）螺纹参数检验（依据GB/T1228～1229中有关规定）；（3）表面缺陷检验（依据GB/T1231-2006中有关规定）；（4）机械性能试验（依据GB/T1231-2006中有关规定）；（5）扭矩系数试验（依据GB/T1231-2006中有关规定）；（6）包装与标记检验（依据GB/T1231-2006中有关规定）。
其中机械性能试验的螺栓实物楔负载和螺母保证荷载两个项点及扭矩系数试验的扭矩系数平均值和扭矩系数标准差两个项点均为逐批抽样检验，其余项点为部分批抽样检验。
高强度螺栓工地复验的结果应符合国标《钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件》（GB/T1228～1231-2006）的有关规定。
2.2 高强度螺栓工艺试验
对供货厂家-中京联合科技有限公司产品第一批供货的产品抽取1个批号、每批25组、每组5套高强度螺栓进行扭矩系数试验。检验工厂近期产品的整体质量状况，并运用数理统计原理推断样本扭矩系数平均值，反映整批扭矩系数平均值代表性的大小，作为施工过程中调整施拧扭矩、保证高强度螺栓终拧预拉力满足设计要求的重要参考指标。
在第一批供货中，我们随机从M30（规格M30×130 批号215372）高强度螺栓中抽取一批进行工艺试验，试验温度：15℃，试验湿度：72%，数据如表1所示：
本桥高强度螺栓扭矩系数测定在专用轴力计上测定，设备的精度、测试方法和测试时的环境温度及相对湿度等都会对测试结果造成影响。国标GB/T1228～1231-2006中规定：10.9S级高强度大六角头螺栓连接副必须保证扭矩系数供货，同批连接副的扭矩系数平均值为0.110～0.150，扭矩系数标准差应小于或等于0.010。每一连接副包括一个螺栓、一个螺母、两个垫圈，并应分属同批制造。连接副的扭矩系数是在轴力计上进行，每一连接副只能试验一次，不得重复使用。
3.2 温度对扭矩系数的影响
本桥采用扭矩法施工，用扭矩来控制高强度螺栓终拧的预拉力，在同一预拉力时，扭矩根据温度变化而变化。我们取做工艺试验的同批M30高强度螺栓50套，分成10组，每组5套，利用温控设备调整试验温度，测定高强度螺栓的扭矩系数，数据如表2所示。
从上表2试验数据中可以得出，随着温度降低，同批高强度螺栓的扭矩系数不断变大，这就需要我们严格控制高栓施工。
4 施工控制
4.1 施拧扭矩及检查扭矩确定
因为扭矩法是受到很多因素影响的，尤其是自然环境气候等影响较为明显，还有高强度螺栓本身的质量和施拧工具也有很多讲究，所以我们必须根据进场高强度螺栓扭矩系数工地复验、工艺试验、终拧试验、比对试验及近期天气情况，在目前天气情况下，确定近期施拧终拧扭矩，初拧扭矩按终拧扭矩一半来控制。检查扭矩等于施拧终拧扭矩乘以紧扣比。
4.2 施拧过程中的控制要点
本桥高强度螺栓施拧全部采用扭矩法施工，分初拧和终拧两次施拧，桁梁接头先对位，用冲钉将板束间栓孔重合后方能进行穿设螺栓和施拧。穿放冲钉时用小锤轮番轻击冲钉，使杆件孔眼重合，严禁用大锤猛击冲钉强行过孔。钢梁拼装时主桁杆件对位后要先在四角打入4个定位冲钉并穿4～6个工具螺栓把板缝夹紧，然后再按规定打入冲钉和穿高栓，防止打入冲钉将板缝撑开，以免拧紧螺栓时板层难以靠紧影响工程质量。高强度螺栓初拧的目的是为了既可把板缝夹紧，又在终拧时无需松扣，同时使电动扳手不能带过大负荷启动。初拧值取终拧值的50%，每个螺栓初拧后须及时在螺杆头部做点标记，之后对已初拧完螺栓做点并划线标记（做点或划线均用白色油漆，划线方法为沿螺杆、螺母棱角、垫圈划一直线，便于终拧后检查螺母，垫圈转动情况）。终拧扭矩值是在保证螺栓的设计预拉力前提下，通过试验确定所得，考虑施工误差及螺栓预拉力损失，高强度螺栓的施工预拉力为设计预拉力的1.1倍，即终拧扭矩M=1.1K·N·d。终拧采用扭矩法，使用电动扳手完成（不能使用电动扳手的部位可用带响扳手或数显扳手），自中间向四周将初拧后的螺栓拧至终拧值，终拧并检查合格的螺栓群，在螺杆头部划线做出标记（红色油漆），以便检查有无漏拧情况。无论使用电动扳手或带响扳手，均从螺栓群中心向外扩展逐一拧紧，否则影响螺栓群的合格率。螺栓施拧过程中应用扳手卡死螺栓头部，防止螺杆随扳手一齐转动。对不同扭矩系数使用不同扭矩值的扳手进行施拧。对高强度螺栓应加强管理，同一批号的高强度螺栓、螺母、垫圈使用于一个部位，不要混用。
5 结论及建议
我们对同批可靠稳定的高强度螺栓进行了大量试验，并对其进行了总结：（1）高栓施工质量要求严格，建议选择质量可靠、稳定的生产厂家；（2）早晚温差较大的地区建议白天施工；（3）靠近江河地区，早晚湿度较大，连接副表面状态易发生改变，造成扭矩系数离散，应在施拧过程中加强控制，建议在施拧板面露水散退后进行施工；（4）高栓施工过程中要根据现场温度变化适时调整终拧扭矩，确保施拧高强度螺栓的终拧预拉力满足设计要求。
参考文献
[1] 铁路钢桥高强度螺栓连接施工规定（TBJ214-1992）[S].
[2] 钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母及垫圈技术条件（GB/T1228～1231-2006）[S].
[3] 钢结构工程施工质量验收规范（GB50205-2001）[S].
上海徐浦标准件
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钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程ＪＧＪ８２-９１ 中华人民共和国行业标准 钢结构高强度螺栓连接的 设计、施工及验收规程 ＪＧＪ８２—９１
主编单位：湖北省建筑工程总公司 批准部门：中华人民共和国建设部 施行日期：１９９２年１１月１日
关于发布行业标准《钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程》的通知 建标〔１９９２〕２３１号
各省、自治区、直辖市建委（建设厅），计划单列市建委，国务院有关部、委：
根据原国家建工总局（８２）建工科字第１４号文的要求，由湖北省建筑工程总公司主编的《钢结构高强度螺栓连接设计、施工及验收规程》，业经审查，现批准为行业标准，编号ＪＧＪ８２—９１，自一九九二年十一月一日起施行。
本标准由建设部建筑工程标准技术归口单位中国建筑科学研究院归口管理，其具体解释等工作由湖北省建筑工程总公司负责。
本标准由建设部标准定额研究所组织出版。中华人民共和国建设部
一九九二年四月十六日
目次
第一章总则１„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 第二章连接设计２„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 第一节一般规定２„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 第二节摩擦型连接的计算３„„„„„„„„„„„„„„ 第三节承压型连接的计算６„„„„„„„„„„„„„„ 第四节接头设计７„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 第五节连接构造要求１３„„„„„„„„„„„„„„„„ 第三章施工及验收１６„„„„„„„„„„„„„„„„„ 第一节高强度螺栓连接副的储运和保管１６„„„„„„„„„ 第二节高强度螺栓连接构件的制作１７„„„„„„„„„„ 第三节高强度螺栓连接副和摩擦面的抗滑移系数检验１８„„„ 第四节高强度螺栓连接副的安装２０„„„„„„„„„„„ 第五节高强度螺栓连接副的施工质量检查和验收２４„„„„„ 第六节油漆２５„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 附录一非法定计量单位与法定计量单位换算关系２６„„„„ 附录二本规程用词说明２７„„„„„„„„„„„„„„„ 附加说明２８„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 主要符号
作用和作用效应 Ｆ——集中荷载； Ｍ——弯矩； Ｎ——轴心力；
Ｐ——高强度螺栓的预拉力； Ｖ——剪力。计算指标
——每个高强度螺栓的受拉、受剪和承压承载力设计值；
ｆ——钢材的抗拉、抗压和抗弯强度设计值；
——高强度螺栓的抗拉、抗剪和承压强度设计值；
σ——正应力。几何参数
Ａ——毛截面面积； Ａｎ——净截面面积； Ｉ——毛截面惯性矩； Ｓ——毛截面面积矩； α——间距； ｄ——直径； ｄ０——孔径； ｌ——长度；
ｌｚ——集中荷载在腹板计算高度边缘上的假定分布长度。计算系数及其它
ｎ——高强度螺栓的数目；
ｎｌ——所计算截面上高强度螺栓的数目； ｎｆ——高强度螺栓传力摩擦面数目； μ——高强度螺栓摩擦面的抗滑移系数； Ψ——集中荷载的增大系数。第一章总则
第１．０．１条为使在钢结构工程中，高强度螺栓连接的设计、施工做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量，制定本规程。
第１．０．２条本规程适用于工业与民用建筑钢结构工程中高强度螺栓连接的设计、施工与验收。
第１．０．３条高强度螺栓连接的设计、施工及验收，除按本规程的规定执行外，尚应符合《钢结构设计规范》（ＧＢＪ１７）、《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（ＧＢＪ１８）及《钢结构工程施工及验收规范》（ＧＢＪ２０５）的有关规定。
设计在特殊环境（如高温或腐蚀作用）中应用的高强度螺栓连接时，尚应符合现行有关专门标准的要求。
第１．０．４条本规程采用的高强度螺栓连接副，应分别符合《钢结构用大六角头螺栓》（ＧＢ１２２８）、《钢结构用高强度大六角螺母型式与尺寸》（ＧＢ１２２９）、《钢结构用高强度垫圈型式与尺寸》（ＧＢ１２３０）、《钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件》（ＧＢ１２３１）或《钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副形式尺寸》（ＧＢ３６３２）和《钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副技术条件》（ＧＢ３６３３）的规定。
第１．０．５条在设计图、施工图中均应注明所用高强度螺栓连接副的性能等级、规格、连接型式、预拉力、摩擦面抗滑移系数以及连接后的防锈要求。当设计中选用两种或两种以上直径的高强度螺栓时，还应注明所选定的需进行抗滑移系数检验的螺栓直径。
第１．０．６条在高强度螺栓施拧、构件摩擦面处理及安装过程中，应遵守国家劳动保护和安全技术等有关规定。第二章连接设计 第一节一般规定
第２．１．１条本规程采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，用分项系数的设计表达式进行计算。高强度螺栓连接应按其不同类型分别考虑下列极限状态：
一、摩擦型连接在荷载设计值下，连接件之间产生相对滑移，作为其承载能力极限状态；
二、承压型连接在荷载设计值下，螺栓或连接件达到最大承载能力，作为其承载能力极限状态；在荷载标准值下，连接件间产生相对滑移，作为其正常使用极限状态。
第２．１．２条高强度螺栓连接宜按构件的内力设计值进行设计。必要时（如需与构件等强度连接），也可按构件的承载力设计值进行设计。
第２．１．３条高强度螺栓承压型连接不得用于下列各种构件连接中： 直接承受动力荷载的构件连接； 承受反复荷载作用的构件连接； 冷弯薄壁型钢构件连接。
第２．１．４条对壁厚小于４ｍｍ的冷弯薄壁型钢，其连接摩擦面处理宜只采用清除油垢或钢丝刷清除浮锈的方法。
第２．１．５条在同一设计项目中，所选用的高强度螺栓直径，不宜多于两种；用于冷弯薄壁型钢连接的高强度螺栓直径，不宜大于１６ｍｍ。
第２．１．６条高强度螺栓连接的环境温度高于１５０℃时，应采取隔热的措施予以防护。摩擦型连接的环境温度为１００～１５０℃时，其设计承载力应降低１０％。
第二节摩擦型连接的计算
第２．２．１条抗剪连接（承受垂直于螺栓杆轴方向内力的连接）中，一个高强度螺栓的受剪承载力设计值Ｎｂｖ应按下式计算：
（２．２．１）
式中ｋ——系数，对普通钢结构构件ｋ＝０．９，对冷弯薄壁型 钢构件ｋ＝０．８； ｎｆ——传力摩擦面数；
μ——摩擦面的抗滑移系数，按表２．２．１－１采用； Ｐ——高强度螺栓的预拉力按表２．２．１－２采用。
值亦可由表２．２．３查得。
摩擦面抗滑移系数μ值
表２．２．１－１
注：当连接构件采用不同钢号时，μ值应按相应的较低值取用。
每个高强度螺栓的预拉力Ｐ（ｋＮ）
表２．２．１－２
第２．２．２条螺栓杆轴方向受拉的连接中，一个高强度螺栓的受拉承载力设计值按下式计算：
（２．２．２）
应第２．２．３条摩擦型连接同时承受剪切和螺栓杆轴方向的外拉力时，一个高强度螺栓的受剪承载力设计值应按下式计算：
（２．２．３）
式中Ｎｔ——每个高强度螺栓在其杆轴方向的外拉力，其值不得大于０．８Ｐ。
无外拉力时，连接着普通钢结构构件的每个高强度螺栓，在一个摩擦面上的受剪承载力设计值可由表２．２．３中查得。
第２．２．４条在轴向受力构件采用高强度螺栓摩擦型连接处，构件强度σ应按下式计算：（２．２．４－１）
（２．２．４－２）
式中Ｎ——轴向拉力或轴心压力；
Ｎ′——折算轴力，对普通钢结构构件为：
对冷弯薄壁型钢结构构件为：
Ａｎ——构件净截面面积； Ａ——构件毛截面面积；
ｎｌ——所计算截面（连接最外列螺栓处）上高强度螺栓数； ｎ——在节点或拼接处，构件一端连接的高强度螺栓数； ｆ——构件钢材抗拉或抗压强度设计值。
摩擦型连接中每个高强度螺栓一个摩擦面上的受剪承载力（ｋＮ）表２．２．３
注
１．当用于冷弯薄壁型钢结构连接时，表中值应乘以０．８９予以降低；
２．当高强度螺栓连接同时承受剪切和螺栓杆轴方向的外拉力时，其抗剪承载力设计值应按表中数值乘以予以降低。
第２．２．５条抗剪摩擦型连接在动力荷载重复作用下，可不进行疲劳计算；但其连接处的主体金属，应按《钢结构设计规范》（ＧＢＪ１７）中有关规定进行疲劳计算。
第三节承压型连接的计算 第２．３．１条高强度螺栓的承压型连接，应按表２．２．１－２中数值施加预拉力设计值Ｐ，其连接处摩擦面的处理方法与摩擦型连接要求相同。
第２．３．２条在受剪承压型连接中，每个高强度螺栓的承载力，应取受剪和承压承载力设计值的较小者；同时尚应按第２．３．５条控制受剪承载力的取值：
受剪承载力设计值
（２．３．２－１）
承压承载力设计值
（２．３．２－２）
式中ｎｖ——受剪面数；
ｄ——螺栓公称直径；在式（２．３．２－１）中，当剪切面在螺纹处时，应用螺纹有效直径ｄｅ代替ｄ，但应尽量避免螺纹深入到剪切面；
——在同一受力方向的承压构件的较小总厚度；
——螺栓的抗剪和母材承压强度设计值，应按表２．３．２中采用。
承压型连接的强度设计值（ｋＮ/ｃｍ）
表２．３．２
２
第２．３．３条承压型连接承受螺栓杆轴方向的外拉力时，每个高强度螺栓的受拉承载力设计值Ｎｂｔ应按式（２．２．２）计算。
第２．３．４条承压型连接同时承受剪切和螺栓杆轴方向的外拉力时，每个高强度螺栓所承受的外力应满足式（２．３．４－１）和（２．３．４－２）的要求。
（２．３．４－１）
（２．３．４－２）
式中Ｎｖ、Ｎｔ——每个高强度螺栓所承受的剪力和拉力；
——每个高强度螺栓的受剪、受拉和承压承载力设计值。
第２．３．５条在承受剪切或同时承受剪切和螺栓杆轴方向拉力的承压型连接中，高强度螺栓的受剪承载力设计值不得大于按摩擦型连接计算的１．３倍。第２．３．６条轴心受力构件采用高强度螺栓承压型连接处，构件强度σ应按下式计算：
（２．３．６）
第四节接头设计
第２．４．１条在同一接头同一受力部位上，不得采用高强度螺栓摩擦型连接与承压型连接混用的连接，亦不得采用高强度螺栓与普通螺栓混用的连接。在改建、扩建或加固工程中以静载为主的结构，其同一接头同一受力部位上，允许采用高强度螺栓摩擦型连接与侧角焊缝或铆钉的混用连接。并考虑其共同工作。
在同一接头中，允许按不同受力部位分别采用不同性质连接所组成的并用连接（如梁柱刚节点中，梁翼缘与柱焊接，梁腹板与柱高强螺栓连接）并考虑其共同工作。
第２．４．２条在不同板厚的连接处，应设置垫板，垫板两面均应作与母材相同的表面处理。当板厚差小于或等于３ｍｍ时，可参照表３．４．３所列方法处理。
第２．４．３条在下列情况的连接中，高强度螺栓的数目应予以增加： 一、一个构件借助垫板或其他中间板件与另一构件连接的承压高强度螺栓数，应按计算增加１０％；
二、搭接或用拼接板的单面连接的承压高强度螺栓数，应按计算增加１０％；
三、在构件的端部连接中，当利用短角钢连接型钢（角钢或槽钢）的外伸肢以缩短连接长度时，在短角钢两肢中的一肢上，所用的高强度螺栓数，应按计算增加５０％。
第２．４．４条组合Ｉ字梁翼缘采用高强度螺栓连接时（图２．４．４），宜采用高强度螺栓摩擦型连接，并按下列公式计算：
一、翼缘板与翼缘角钢连接的高强度螺栓：
（２．４．４－１）
式中Ｓｌ——翼缘板毛截面对梁中和轴的面积矩； α——翼缘上高强度螺栓间距；
ｎ——在间距ａ范围内的高强度螺栓数； Ｖ——梁计算截面上的剪力； Ｉ——梁的毛截面惯性矩。
二、翼缘与腹板连接的高强度螺栓：
（２．４．４－２）
式中Ｆ——集中荷载值（对动力荷载应考虑动力系数）；
Ψ——系数，对重级工作制吊车梁Ψ＝１．３５，其它梁Ψ＝１．０；
ｌｚ——集中荷载在腹板计算高度边缘上的假定分布长度，可按下式计算ｌｚ＝α１＋２ｈｙα１——集中荷载沿梁跨度方向的支承长度，对吊车梁可取为５０ｍｍ；
ｈｙ——自吊车梁轨顶或其它梁顶面至腹板与翼缘连接栓孔中心的距离（当双排孔时为下孔）；
α１——系数，当荷载作用于上翼缘且梁的腹板创平顶紧上翼缘时，α１＝０．４；其它情况α１＝１．０
Ｓ２——翼缘毛截面（包括翼缘板、翼缘角钢和腋板）对梁中和轴的面积矩。
图２．４．４组合Ｉ字梁翼缘连接示意图
第２．４．５条Ｔ型受拉连接接头（图２．４．５），应采用刚性较大的端板，如加厚端板或设置加劲板。
图２．４．５Ｔ形受拉连接接头
第２．４．６条同时承受弯矩和剪力的端板连接接头（图２．４．６），其摩擦型连接的高强度螺栓按下列方法计算：
图２．４．６端板连接接头
一、弯矩作用下，受拉边端高强度螺栓承受杆轴方向的最大拉力按下式计算：
（２．４．６－１）
式中ｙ１——螺栓群中和轴至最大拉力螺栓的距离； ｙｉ——每列第ｉ个螺栓至螺栓群中和轴的距离； ｍ——螺栓列数。
由公式（２．４．６－１）算得的螺栓最大拉力不得超过０．８Ｐ。
二、普通钢结构构件端板接头的受剪承载力
应按下式计算：
（２．４．６－２）式中ｎ——接头螺栓总数；
——受拉区各螺栓所承受拉力之和，即
第２．４．７条承受轴向力、弯矩、剪力共同作用的拼接接头（图２．４．７）中，高强度螺栓承受的剪力可按下列方法计算：
（２．４．７－１）
式中Ｎｌ——受力最大处（对角）的一个高强度螺栓承受的剪力； Ｍ、Ｎ、Ｖ——拼接接头处所承受的弯矩、轴向力和剪力； ｎ——拼接接头一侧高强度螺栓数；
ｘｉ、ｙｉ——拼接接头一侧螺栓群中心至第ｉ个螺栓的水平和垂直距离； ｘｉ、ｙｉ——螺栓群中心至最远端一排螺栓的水平和垂直距离； ｅ——螺栓群中心至拼接中心的水平距离；
当ｙｉ/ｘ１＞３时，公式（２．４．７－１）可简化为下式：
（２．４．７－２）
公式（２．４．７－１）、（２．４．７－２）中Ｎｂ为一个高强度螺栓的设计承载力。对摩擦型连接，该值按公式（２．２．１）计算；对承压型连接则按公式（２．３．２－１）、（２．３．２－２）二者计算所得承载力设计值中的较小值。
图２．４．７板的拼接接头
第２．４．８条Ｉ字形截面梁的全截面拼接接头（图２．４．８），可按弯矩由翼缘和腹板共同承担的方法计算，也可按弯矩由翼缘承担，剪力由腹板承担的简化方法计算。
按弯矩由翼缘和腹板共同承担计算时，翼缘上的高强度螺栓承受的剪力可按下式计算：
（２．４．８－１）
式中Ｎｌｆ——翼缘拼接处每个高强度螺栓承受的剪力；
（２．４．８－２）
Ｍ——拼接处的弯矩；
ｎ——翼缘拼接接头一侧的高强度螺栓数； ｈ——梁高；
Ｉｌ——翼缘对梁中和轴的毛截面惯性矩； Ｉ——梁的毛截面惯性矩； ｂＮ——按第２．４．７条规定采用。
图２．４．８Ｉ字形截面梁的拼接
腹板上的高强度螺栓按公式（２．４．７－１）或（２．４．７－２）计算，但取Ｎ＝０，Ｍ＝Ｍ２；
Ｍ２为腹板分担的弯矩，按下式计算：
（２．４．８－３）
式中Ｉ２——腹板对梁中和轴的毛截面惯性矩。
按弯矩由翼缘承担剪力由腹板承担的简化方法计算时，翼缘上的高强度螺栓承受的剪力按下式计算：
（２．４．８－４）
此时，腹板上的高强度螺栓承受的剪力则按下式计算：
（２．４．８－５）
式中Ｎｌｗ——腹板拼接处每个高强度螺栓承受的剪力； ｎ′——腹板拼接接头一侧的高强度螺栓数目。
第２．４．９条当节点处构件一端或拼接接头一端沿受力方向的连接长度ｌ１大于１５ｄ０时，应将高强度螺栓的承载力乘以折减系数（），当ｌ１大于６０ｄ０时，折减系数为０．７，ｄ０为孔径，ｌ１为两端栓孔间距离。
第五节连接构造要求
第２．５．１条每一杆件接头的一端，高强度螺栓数不宜少于２个。第２．５．２条高强度螺栓孔应采用钻孔，孔径应按表２．５．２采用。
高强度螺栓孔径选配表
表２．５．２
注：承压型连接中高强度螺栓孔径可按表中值减小０．５～１．０ｍｍ。
第２．５．３条高强度螺栓的孔距和边距应按表２．５．３的规定采用。
高强度螺栓的孔距和边距值
表２．５．３
注：１）ｄ０为高强度螺栓的孔径；ｔ为外层较薄板件的厚度；
２）钢板边缘与刚性构件（如角钢、槽钢等）相连的高强度螺栓的最大间距，可按中间排数值采用。
第２．５．４条用高强度螺栓连接的梁，其翼缘板不宜超过三层。翼缘角钢面积不宜少于整个翼缘面积的３０％。当所采用的大型角钢仍不能满足此要求时，可加腋板（图２．５．４）。此时，角钢与腋板面积之和不应少于翼缘面积的３０％。
当翼缘板不需沿梁通长设置时，理论切断点处外伸长度内的螺栓数，应按与该板１/２净截面面积等强的承载力进行计算。
图２．５．４高强度螺栓连接梁的翼缘示意图
第２．５．５条当型钢构件的拼接采用高强度螺栓时，其拼接件宜采用钢板，型钢斜面应加垫板。第２．５．６条高强度螺栓连接处摩擦面，当搁置时间较长时应注意保护。高强度螺栓连接处施工完毕后，应按构件防锈要求涂刷防锈涂料，螺栓及连接处周边用涂料封闭。
第２．５．７条高强度螺栓连接处，设计时应考虑专用施工机具的可操作空间（图２．５．７），其最小尺寸见表２．５．７。
当ａ值小于表２．５．７时，可用长套筒头施拧螺栓，此时套筒头部直径一般为螺母对角线尺寸加１０ｍｍ，但ｂ值需有足够长度。
可操作空间尺寸表２．５．７
图２．５．７施工机具操作空间示意图 第三章施工及验收
第一节高强度螺栓连接副的储运和保管
第３．１．１条大六角头高强度螺栓连接副由一个大六角头螺栓、一个螺母和两个垫圈组成，使用组合应按表３．１．１规定。
扭剪型高强度连接副由一个螺栓、一个螺母和一个垫圈组成。高强度螺栓连接副应在同批内配套使用。
大六角头高强度螺栓连接副组合 表３．１．１
第３．１．２条高强度螺栓连接副，应由制造厂按批配套供货，并必须有出厂质量保证书。
第３．１．３条高强度螺栓连接副在运输、保管过程中，应轻装、轻卸，防止损伤螺纹。第３．１．４条高强度螺栓连接副应按包装箱上注明的批号、规格分类保管，室内存放，堆放不宜过高，防止生锈和沾染脏物。
高强度螺栓连接副在安装使用前严禁任意开箱。
第３．１．５条工地安装时，应按当天高强度螺栓连接副需要使用的数量领取。当天安装剩余的必须妥善保管，不得乱扔、乱放。在安装过程中，不得碰伤螺纹及沾染脏物，以防扭矩系数发生变化。
第二节高强度螺栓连接构件的制作 第３．２．１条高强度螺栓连接构件的栓孔孔径应符合设计要求，孔径允许偏差应符合表３．２．１的规定。
高强度螺栓连接构件制孔允许偏差
表３．２．１
第３．２．２条高强度螺栓连接构件栓孔孔距的允许偏差应符合表３．２．２的规定。高强度螺栓连接构件的孔距允许偏差
表３．２．２
注：孔的分组规定
（１）在节点中连接板与一根杆件相连的所有连接孔划为一组。
（２）接头处的孔：通用接头—半个拼接板上的孔为一组；阶梯接头—两接头之间的孔为一组。
（３）在两相邻节点或接头间的连接孔为一组，但不包括（１）、（２）所指的孔。（４）受弯构件翼缘上，每１ｍ长度内的孔为一组。
第３．２．３条高强度螺栓的栓孔应采用钻孔成型，孔边应无飞边、毛刺。
第３．２．４条高强度螺栓连接处板迭上所有螺栓孔，均应采用量规检查，其通过率为： 用比孔的公称直径小１．０ｍｍ的量规检查，每组至少应通过８５％；用比螺栓公称直径大０．２～０．３ｍｍ的量规检查，应全部通过。
第３．２．５条按第３．２．４条检查时，凡量规不能通过的孔，必须经施工图编制单位同意后，方可扩钻或补焊后重新钻孔。
扩钻后的孔径不得大于原设计孔径２．０ｍｍ，补焊时，应用与母材力学性能相当的焊条补焊，严禁用钢块填塞。每组孔中经补焊重新钻孔的数量不得超过２０％。处理后的孔应作出记录。
第３．２．６条加工后的构件，在高强度螺栓连接处的钢板表面应平整、无焊接飞溅、无毛刺、无油污。其表面处理方法应与设计图中所要求的一致。第３．２．７条经处理后的高强度螺栓连接处摩擦面，应采取保护措施，防止沾染脏物和油污。严禁在高强度螺栓连接处摩擦面上作任何标记。
第３．２．８条经处理后高强度螺栓连接处摩擦面的抗滑移系数应符合设计要求。第三节高强度螺栓连接副和摩擦面的抗滑移系数检验 第３．３．１条高强度螺栓连接副应进行以下检验：
一、运到工地的大六角头高强度螺栓连接副应及时检验其螺栓楔负载、螺母保证载荷、螺母及垫圈硬度、连接副的扭矩系数平均值和标准偏差。检验结果应符合《钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件》（ＧＢ１２３１）规定，合格后方准使用。
二、运到工地的扭剪型高强度螺栓连接副应及时检验其螺栓楔负载、螺母保证载荷、螺母及垫圈硬度、连接副的紧固轴力平均值和变异系数。检验结果应符合《钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副技术条件》（ＧＢ３６３３）规定，合格后方准使用。
第３．３．２条摩擦面的抗滑移系数应按以下规定进行检验：
一、抗滑移系数检验应以钢结构制造批为单位，由制造厂和安装单位分别进行，每批三组。以单项工程每２０００ｔ为一制造批，不足２０００ｔ者视作一批，单项工程的构件摩擦面选用两种及两种以上表面处理工艺时，则每种表面处理工艺均需检验。
二、抗滑移系数检验用的试件由制造厂加工，试件与所代表的构件应为同一材质、同一摩擦面处理工艺、同批制作、使用同一性能等级、同一直径的高强度螺栓连接副，并在相同条件下同时发运。
三、抗滑移系数试件宜采用图３．３．２所示型式，试件的连接计算应符合本规程第二章规定。
四、抗滑移系数在拉力试验机上进行并测出其滑动荷载。试验时，试件的轴线应与试验机夹具中心严格对中。
五、抗滑移系数μ按下式计算：
（３．３．２）
式中Ｎ——滑动荷载；
ｎｆ——传力摩擦面数，ｎｆ＝２；
——与试件滑动荷载一侧对应的高强度螺栓预拉力
（或紧固轴力）之和。Ｐｔ取值规定如下：
大六角头高强度螺栓：Ｐｔ为实测值，此值应准确控制在０．９５Ｐ～１．０５Ｐ范围之内；
扭剪型高强度螺栓：先抽验５套（与试件组装螺栓同批），当５套螺栓的紧固轴力平均值和变异系数均符合表３．４．１４规定时，即以该平均值做为Ｐｔ。
六、抗滑移系数检验的最小值必须等于或大于设计规定值。当不符合上述规定时，构件摩擦面应重新处理。处理后的构件摩擦面应按本节规定重新检验。
图３．３．２抗滑移系数试件
第四节高强度螺栓连接副的安装
第３．４．１条高强度螺栓长度应按下式计算： ｌ＝ｌ′＋Δｌ（３．４．１－１）式中ｌ′——连接板层总厚度； Δｌ——附加长度
Δｌ＝ｍ十ｎｓ＋３ｐ（３．４．１－２）ｍ——高强度螺母公称厚度；
ｎ——垫圈个数。扭剪型高强度螺栓为１；大六角头高强度螺栓为２； ｓ——高强度垫圈公称厚度； ｐ——螺纹的螺距。
当高强度螺栓公称直径确定之后，Δｌ也可由表３．４．１查得。
高强度螺栓附加长度表
表３．４．１
第３．４．２条高强度螺栓连接处摩擦面如采用生锈处理方法时，安装前应以细钢丝刷除去摩擦面上的浮锈。
第３．４．３条对因板厚公差、制造偏差或安装偏差等产生的接触面间隙，应按表３．４．３规定进行处理。
接触面间隙处理
表３．４．３
第３．４．４条高强度螺栓连接安装时，在每个节点上应穿入的临时螺栓和冲钉数量，由安装时可能承担的荷载计算确定，并应符合下列规定：
一、不得少于安装总数的１/３；
二、不得少于两个临时螺栓；
三、冲钉穿入数量不宜多于临时螺栓的３０％。
第３．４．５条不得用高强度螺栓兼做临时螺栓，以防损伤螺纹引起扭矩系数的变化。第３．４．６条高强度螺栓的安装应在结构构件中心位置调整后进行，其穿入方向应以施工方便为准，并力求一致。高强度螺栓连接副组装时，螺母带圆台面的一侧应朝向垫圈有倒角的一侧。对于大六角头高强度螺栓连接副组装时，螺栓头下垫圈有倒角的一侧应朝向螺栓头。
第３．４．７条安装高强度螺栓时，严禁强行穿入螺栓（如用锤敲打）。如不能自由穿入时，该孔应用铰刀进行修整，修整后孔的最大直径应小于１．２倍螺栓直径。修孔时，为了防止铁屑落入板迭缝中，铰孔前应将四周螺栓全部拧紧，使板迭密贴后再进行。严禁气割扩孔。
第３．４．８条安装高强度螺栓时，构件的摩擦面应保持干燥，不得在雨中作业。第３．４．９条大六角头高强度螺栓施工前，应按出厂批复验高强度螺栓连接副的扭矩系数，每批复验５套。５套扭矩系数的平均值应在０．１１０～０．１５０范围之内，其标准偏差应小于或等于０．０１０。
第３．４．１０条大六角头高强度螺栓的施工扭矩可由下式计算确定： Ｔｃ＝ｋ²Ｐｃ²ｄ（３．４．１０）式中Ｔｃ——施工扭矩；（Ｎ²ｍ）；
ｋ——高强度螺栓连接副的扭矩系数平均值，该值由第３．４．９条测得； Ｐｃ——高强度螺栓施工预拉力（ｋＮ），见表３．４．１０； ｄ——高强度螺栓螺杆直径（ｍｍ）。
大六角头高强度螺栓施工预拉（ｋＮ）
表３．４．１０
第３．４．１１条大六角头高强度螺栓施工所用的扭矩扳手，班前必须校正，其扭矩误差不得大于±５％，合格后方准使用。校正用的扭矩扳手，其扭矩误差不得大于±３％。
第３．４．１２条大六角头高强度螺栓的拧紧应分为初拧、终拧。对于大型节点应分为初拧、复拧、终拧。初拧扭矩为施工扭矩的５０％左右，复拧扭矩等于初拧扭矩。初拧或复拧后的高强度螺栓应用颜色在螺母上涂上标记，然后按第３．４．１０条规定的施工扭矩值进行终拧。终拧后的高强度螺栓应用另一种颜色在螺母上涂上标记。
第３．４．１３条大六角头高强度螺栓拧紧时，只准在螺母上施加扭矩。
第３．４．１４条扭剪型高强度螺栓施工前，应按出厂批复验高强度螺栓连接副的紧固轴力，每批复验５套。５套紧固轴力的平均值和变异系数应符合表３．４．１４的规定。
扭剪型高强度螺栓紧固轴力（ｋＮ）
表３．４．１４
第３．４．１５条扭剪型高强度螺栓的拧紧应分为初拧、终拧。
对于大型节点应分为初拧、复拧、终拧。初拧扭矩值为０．１３³Ｐｃ
³ｄ的５０％左右，可参照表３．４．１５选用。复拧扭矩等于初拧扭矩值。初拧或复拧后的高强度螺栓应用颜色在螺母上涂上标记，然后用专用扳手进行终拧，直至拧掉螺栓尾部梅花头。对于个别不能用专用扳手进行终拧的扭剪型高强度螺栓，可按本节第３．４．１２
条规定的方法进行终拧（扭矩系数取０．１３）。
初拧扭矩值
表３．４．１５
第３．４．１６条高强度螺栓在初拧、复拧和终拧时，连接处的螺栓应按一定顺序施拧，一般应由螺栓群中央顺序向外拧紧。
第３．４．１７条高强度螺栓的初拧、复拧、终拧应在同一天完成。第五节高强度螺栓连接副的施工质量检查和验收 第３．５．１条大六角头高强度螺栓检查
一、用小锤（０．３ｋｇ）敲击法对高强度螺栓进行普查，以防漏拧。
二、对每个节点螺栓数的１０％，但不少于一个进行扭矩检查。
检查时先在螺杆端面和螺母上画一直线，然后将螺母拧松约６０°，再用扭矩扳手重新拧紧，使两线重合，测得此时的扭矩应在０．９Ｔｃｈ～１．１Ｔｃｈ范围内。Ｔｃｈ按下式计算：
Ｔｃｈ＝ｋ³Ｐ³ｄ（３．５．１）式中Ｔｃｈ——检查扭矩（Ｎ²ｍ）；
Ｐ——高强度螺栓预拉力设计值（ｋＮ）。
如发现有不符合规定的，应再扩大检查１０％，如仍有不合格者，则整个节点的高强度螺栓应重新拧紧。
扭矩检查应在螺栓终拧１ｈ以后、２４ｈ之前完成。
第３．５．２条大六角头高强度螺栓施工质量应有下列原始检查验收记录：高强度螺栓连接副复验数据、抗滑移系数试验数据、初拧扭矩、终拧扭矩、扭矩扳手检查数据和施工质量检查验收记录等。
第３．５．３条扭剪型高强度螺栓终拧检查，以目测尾部梅花头拧断为合格。对于不能用专用扳手拧紧的扭剪型高强度螺栓，应按大六角头高强度螺栓检查方法办理。
第３．５．４条扭剪型高强度螺栓施工质量应有下列原始检查验收记录：高强度螺栓连接副复验数据、抗滑移系数试验数据、初拧扭矩、扭矩扳手检查数据和施工质量检查验收记录等。
第六节油漆
第３．６．１条对于露天使用或接触腐蚀性气体的钢结构，在高强度螺栓拧紧检查验收合格后，连接处板缝应及时用腻子封闭。
第３．６．２条经检查合格后的高强度螺栓连接处，应按设计要求涂漆防锈。附录一非法定计量单位与法定计量单位换算关系
非法定计量单位与法定计量单位换算表
附表１．１
注：１Ｎ/ｍｍ＝１ＭＰａ。附录二本规程用词说明
一、为便于在执行本规程条文时区别对待，对要求严格程度不同的用词说明如下： １．表示很严格，非这样作不可的用词； 正面词采用“必须”； 反面词采用“严禁”。
２．表示严格，在正常情况下均应这样作的用词： 正面词采用“应”；
反面词采用“不应”或“不得”。
３．表示允许稍有选择，在条件许可时，首先应这样作的用词： 正面词采用“宜”或“可”； 反面词采用“不宜”。
二、条文中指明必须按其他有关标准执行的写法为，“应按„执行”或“应符合„„的要求（或规定）”。非必须按所指定的标
准执行的写法为，“可参照„„的要求（或规定）”。附加说明
本规程主编单位、参加单位 主要起草人名单
主编单位湖北省建筑工程总公司 参加单位包头钢铁设计研究院 铁道部科学院
冶金部建筑研究总院 北京钢铁设计研究总院 主要起草人
柴
昶
吴有常
沈家骅
程季青
李国兴
肖建华 贺贤娟
李
云
中油二建承建的广西石化含硫原油加工配套工程硫磺回收装置硫磺库棚工程采用单层门式钢架结构,建筑面积约7788m2,钢结构质量合计约510t,构件主要采用焊接H型钢通过大六角头高强度螺栓连接组成。由于工期紧,任务重,因此硫磺库棚90%以上的钢结构在预制厂完成预制组装,而后经分体运输将构件运至安装现场后进行预拼装。
2 高强度螺栓进场验收及保管
本装置采用的大六角头高强度螺栓连接副按包装箱配套供货,包装箱上标明了批号、规格及生产日期。入库时,对以下内容进行了检查:
1)材质证明书,连接副扭矩系数检测报告;
2)高强度螺栓外观无裂纹、伤痕、毛刺、弯曲、铁锈、螺纹磨损或其他缺陷;
3)室内存放时,螺栓、螺母、垫圈外表面应涂油保护,有防止生锈、潮湿及沾染脏物等措施。
硫磺库棚工程所用的高强度螺栓,在使用前,按规定对每个批号的螺栓重新检验了扭矩系数,如表1所示,所检试样扭矩系数的平均值符合《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205—2001)标准要求。
3 制孔及摩擦面处理
3.1 制孔
所有螺栓孔采用机械钻孔,螺栓孔径垂直度偏差不超过0.03t(t为板厚)且不大于2.0mm,孔径允许偏差为0～0.52mm,圆度偏差应不大于1.5mm。
为避免在安装过程中出现孔错位现象,人字梁及柱头连接板采用钻孔成型、组对配钻工艺。由于安装高强度螺栓时禁止强行穿入,当不能自由穿入时该孔用绞刀进行修整。修整后孔的最大直径不应大于1.2倍螺栓直径,且修孔数量不应超过该节点螺栓数量的20%。修孔前应将四周螺栓全部拧紧,使板迭密贴后再进行绞孔,严禁气割扩孔。
3.2 摩擦面的处理及抗滑移系数试验
高强度螺栓连接处的钢板表面处理方法及除锈等级应符合设计要求,连接处钢板表面应平整、无焊接飞溅、无毛刺、无油污。硫磺库棚工程摩擦面采取喷砂处理,还进行了防腐处理,刷涂无机富锌底漆一道。根据设计要求,经过处理的摩擦面,其抗滑移系数要达到μ≥0.35,如表2所示。
为此,高强度螺栓摩擦副在使用前进行了涂层摩擦面的抗滑移系数试验。抗滑移系数试验用的试件采用双摩擦面的二栓拼接的拉力试件,如图1所示形式(试件钢板厚度分别为25mm、20mm)。试件与所代表的钢结构构件应为同一材质、同批制作、采用同一摩擦面处理工艺和具有相同的表面状态,并应用同批同一性能等级的高强度螺栓连接副,并在相同条件下存放。
抗滑移系数应在拉力试验机上进行并测出其滑移荷载,抗滑移系数μ应按下式计算
式中,N为滑移荷载;nf为传力摩擦面数目,nf=2;Pt为高强度螺栓预拉力实测值(误差小于或等于2%),试验时控制在0.95～1.05P范围内;∑Pt为与试件滑动荷载一侧对应的高强度螺栓预拉力之和。
摩擦面抗滑移系数试验结果见表3。
通过抗滑移系数试验结果看出,涂装后的摩擦面抗滑移系数满足设计要求,还可以美化结构外表,起到保护作用。
4 高强度螺栓安装
根据大六角头高强度螺栓紧固顺序规定,一般应从接头刚度大的地方向不受拘束的自由端顺序进行;或者从栓群向四周扩散方向进行。
高强度螺栓紧固分为初拧、终拧两次进行。第一次为初拧,初拧扭矩为螺栓终拧扭矩的50%左右,高强度螺栓的初拧、终拧应在同一天完成。大六角头高强度螺栓施拧的扭矩扳手在每班作业前后,均应进行校正,其扭矩误差分别为使用扭矩的±5%。
终拧扭矩按下列公式计算:
式中,Tc为终拧扭矩,N·m;K为扭矩系数;Pc为施工预拉力标准值,kN;d为高强度螺栓公称直径,mm。
6 影响因素及控制措施
6.1 摩擦面粗糙度影响
摩擦面的粗糙度直接影响其抗滑移系数。由于摩擦面间产生的摩擦力是静摩擦力,如果粗糙度低,它所能产生的最大静摩擦力就小;如果粗糙度高,摩擦面间的实际接触面积就小,接触面间的空隙就大,这样水分和其他腐蚀性物质就容易侵入,对节点产生破坏作用。
实践表明,摩擦面的粗糙度在50～75μm最为理想,因此清除浮锈时要严格掌握赤锈程度,不能过度擦刷摩擦面影响其粗糙度,并且应加强对喷砂防腐过的摩擦面保护,在运输、安装过程中避免与其他钢构件撞击、刮擦。
6.2 摩擦面的间隙影响
高强度螺栓连接的预紧力影响区域主要为螺孔周围。如果在此区域接触面间隙过大,相当一部分甚至全部预紧力将被用来消除构件的间隙,这就意味着螺孔周围的实际预紧力低于标准值,节点所能提供的最大静摩擦力也就相应地减小了。
当接触有间隙时,根据规范要求及时进行处理。小于1.0mm的间隙可不处理;1.0～3.0mm的间隙,应将高出的部分磨成1:10的斜面,打磨方向应与受力方向垂直;大于3.0mm的间隙应加垫板,垫板两面处理方法与构件相同。
6.3 拓孔影响
现场施工发现,施工过程中累积的误差比较大,拓孔现象较为普遍,拓孔的程度也较大。螺栓孔的加大并不会对螺栓的抗剪强度及孔壁承压强度有任何不利的影响,但由于接触面积的减小螺栓孔周边的材料会比较容易在压应力作用下进入到屈服状态,这会使拧紧后的螺栓发生较为明显的松弛现象,螺栓将因此不能获得规定的预拉力,这对摩擦型连接的抗剪强度有着较大的影响。因此,加大对组对配钻工艺的检查力度,尽可能保证在预拼装时可以自由穿入。此外,在修孔时将周围螺栓全部拧紧,使板迭密贴,防止切屑落入板迭间。铰孔后要用砂轮机清除孔边毛刺,并清除铁屑。
6.4 施拧方法的影响
在拧紧螺栓过程中,要避免冲击拧紧与间断拧紧的施工方法。因为当冲击拧紧螺栓时,由于惯性关系,定扭扳手实际产生的扭矩要减少;另一方面,在螺栓拧紧过程中,钢板表面要产生塑性变形,此过程需要一定的时间,若拧紧螺栓速度太快,塑性变形来不及充分发展,螺栓虽瞬时达到预定的预拉力,但随着塑性变形的增加,预拉力就会迅速减少,因而实际扭矩就降低了。而若间断扭紧螺栓,在临近终拧扭矩时,螺栓由静止到转动,除需施加停止转动前的扭矩值外,还需一附加扭矩来克服静摩擦,此时如仍采用原来规定的施工扭矩,将不能到达到设计的预拉力。
另外,在现场安装过程中,也出现了未按照要求顺序施拧,如从两端向中间紧固,致使拼接板中间鼓起而不能密贴,从而失去了部分摩擦传力作用。所以,在实际操作中,要求严格按照一定顺序施拧,由螺栓群中央按顺序向外拧紧。
6.5 其他影响因素
用高强度螺栓兼作临时螺栓,由于通常无法在当天完成螺栓的初紧,有时拖延很多天,造成螺栓连接副表面状态干燥甚至生锈,使螺栓的扭矩系数变大,从而降低了高强度螺栓的预拉力。
有些施工人员为了贪图施工方便,不经过初拧这道紧固程序,一次完成终拧。从表面上看,一次完成终拧也可达到相同的扭矩值,但是,由于缺少了初拧这道工序,钢板间的密贴程度降低,磨擦系数相应减小,大大地影响了节点的承载能力。
7 结语
广西石化含硫原油加工配套工程硫磺回收装置(二)硫磺库棚工程共安装大六角高强度螺栓3281副,通过严格控制高强度螺栓安装的工艺流程,成立QC小组对质量影响因素进行分析论证,使一次安装合格率达到了98%,很好地保证了硫磺库棚门式钢架的安装。
参考文献
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