淺談高強(qiáng)度螺栓的施工應(yīng)用

淺談高強(qiáng)度螺栓的施工應(yīng)用【摘要】隨著國內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)的飛速發(fā)展，施工經(jīng)驗(yàn)的不斷積累，高強(qiáng)度螺栓連接在鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)中的大量使用，使其已經(jīng)發(fā)展成為與焊接并舉的鋼結(jié)構(gòu)主要連接形式之一。在鋼結(jié)構(gòu)工程的施工中高強(qiáng)度螺栓的施工質(zhì)量對整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)工程的質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用。同時(shí)也是打造過程精品的重要一環(huán)。本文對高強(qiáng)度螺栓的類別、施工做了詳盡的講解。高度重視高強(qiáng)度螺栓施工中的每一道工序，嚴(yán)格檢查高強(qiáng)螺栓的施工質(zhì)量，準(zhǔn)確及時(shí)的做好高強(qiáng)度螺栓的各項(xiàng)資料。從而為整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)工程良好的質(zhì)量目標(biāo)提供保障，為快速高效的施工進(jìn)度創(chuàng)造條件。關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)高強(qiáng)度螺栓施工【目錄】一、高強(qiáng)度螺栓的類別二、高強(qiáng)度螺栓的施工（一）、施工準(zhǔn)備1、確定高強(qiáng)度螺栓的規(guī)格、數(shù)量和組織進(jìn)場計(jì)劃2、運(yùn)輸與保存3、現(xiàn)場復(fù)驗(yàn)4、施工扭矩的確定5、安裝方向的確定（二）、高強(qiáng)度螺栓的安裝1、安裝流程2、安裝前準(zhǔn)備3、接頭組裝4、安裝臨時(shí)螺栓5、安裝高強(qiáng)度螺栓6、高強(qiáng)度螺栓的緊固三、安裝高強(qiáng)度螺栓節(jié)點(diǎn)的檢查驗(yàn)收1、現(xiàn)場檢查2、資料檢查四、安全施工【正文】隨著國內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)的飛速發(fā)展，施工經(jīng)驗(yàn)的不斷積累，鋼結(jié)構(gòu)連接節(jié)點(diǎn)的連接形式對于整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)工程施工進(jìn)度及質(zhì)量來說顯的非常重要。由于高強(qiáng)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(yōu)點(diǎn)，使其已經(jīng)發(fā)展成為與焊接并舉的鋼結(jié)構(gòu)主要的連接形式之一，被廣泛地應(yīng)用在建筑鋼結(jié)構(gòu)施工中。一、高強(qiáng)度螺栓的類別高強(qiáng)度螺栓連接按受力性質(zhì)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(nèi)被廣泛應(yīng)用的基本連接形式。高強(qiáng)螺栓從外形上分為大六角頭和扭剪型兩種；按性能等級(jí)可分為8.8級(jí)、10.9級(jí)和12.9級(jí)等。目前我國使用的大六角頭高強(qiáng)螺栓有8.8級(jí)和10.9級(jí)兩個(gè)級(jí)別，扭剪型高強(qiáng)螺栓只有10.9級(jí)一種。其性能等級(jí)中的第一個(gè)數(shù)字表示熱處理后的最小抗拉強(qiáng)度，第二個(gè)數(shù)字表示屈強(qiáng)比（屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度的比值）。如8.8S表示其抗拉強(qiáng)度大于或等于800N/mm及屈強(qiáng)比為0.8。大六角頭高強(qiáng)度螺栓連接副是由性能等級(jí)匹配的一個(gè)螺栓、一個(gè)螺母、兩個(gè)墊圈組成。扭剪型高強(qiáng)度螺栓連接副是由性能等級(jí)匹配的一個(gè)螺栓、一個(gè)螺母、一個(gè)墊圈組成。圖1大六角型高強(qiáng)度螺栓圖2扭剪型高強(qiáng)度螺栓兩種高強(qiáng)度螺栓的連接性能和本身的力學(xué)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(qiáng)度螺栓的扭矩是由施工工具來控制，而扭剪型高強(qiáng)度螺栓屬于自標(biāo)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?jīng)Q定，及靠扭斷力來控制。二、高強(qiáng)度螺栓的施工（一）、施工準(zhǔn)備1、確定高強(qiáng)度螺栓的規(guī)格、數(shù)量和組織進(jìn)場計(jì)劃在現(xiàn)場的施工過程中，首先要對鋼結(jié)構(gòu)施工圖總說明、鋼結(jié)構(gòu)施工圖圖紙等資料認(rèn)真仔細(xì)的審閱，統(tǒng)計(jì)出不同規(guī)格的高強(qiáng)度螺栓數(shù)量，按計(jì)劃分批次組織進(jìn)場。高強(qiáng)度螺栓的直徑一般由設(shè)計(jì)確定，在施工圖紙上可以查到，螺栓的長度需要現(xiàn)場統(tǒng)計(jì)。影響高強(qiáng)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(shù)量及厚度等，一般可按下列公式計(jì)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(shù)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(qiáng)度螺栓長度計(jì)算示意圖螺栓的規(guī)格和數(shù)量都統(tǒng)計(jì)出來以后再結(jié)合施工現(xiàn)場的場地，施工進(jìn)度，工期長短等因素綜合考慮確定螺栓的組織進(jìn)場計(jì)劃。由于進(jìn)場后還要驗(yàn)收、做復(fù)驗(yàn)等內(nèi)容，一般高強(qiáng)度螺栓安裝前一個(gè)月左右到場為宜。2、運(yùn)輸與保存由于高強(qiáng)度螺栓的特殊重要性，要求在出廠后至安裝前的各個(gè)環(huán)節(jié)必須保持高強(qiáng)螺度栓連接副出廠狀態(tài)，所以對其運(yùn)輸和保管的要求比較高。2.1在運(yùn)輸和保管使用過程中要輕裝輕放，防止損傷螺紋損傷。應(yīng)作好防雨、防水、防潮濕措施。2.2高強(qiáng)度螺栓連接副應(yīng)成箱在室內(nèi)倉庫保管，應(yīng)按批號(hào)、規(guī)格分類堆放，包裝箱碼放地層應(yīng)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(qiáng)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(yīng)原封包裝好，以免沾染灰塵和銹蝕。2.4要指派專人進(jìn)行保管，作好每天的高強(qiáng)度螺栓領(lǐng)取記錄，按計(jì)劃提取，用多少取多少。當(dāng)天用不完的，盡量進(jìn)行歸庫保管。2.5高強(qiáng)度螺栓連接副的保管時(shí)間不應(yīng)超過6個(gè)月。當(dāng)由于停工、緩建等原因，保管周期超過6個(gè)月時(shí)，若再次使用必須要按要求進(jìn)行扭矩系數(shù)實(shí)驗(yàn)或緊固軸力實(shí)驗(yàn)，檢驗(yàn)合格后方可使用。3、現(xiàn)場復(fù)驗(yàn)對于進(jìn)場后的高強(qiáng)螺栓認(rèn)真、仔細(xì)、嚴(yán)格的檢查，如發(fā)現(xiàn)明顯的質(zhì)量問題（例如長度不符、規(guī)格混亂、包裝破損、沒有質(zhì)量合格證等）應(yīng)做退廠處理，重新組織進(jìn)場。對于沒有明顯質(zhì)量問題的進(jìn)場高強(qiáng)度螺栓，施工現(xiàn)場必須要按規(guī)定對其進(jìn)行緊固軸力復(fù)驗(yàn)和連接摩擦面的抗滑移系數(shù)復(fù)驗(yàn)，合格后方可使用。3.1摩擦面抗滑移系數(shù)復(fù)驗(yàn)每一批進(jìn)行三組試件，以單項(xiàng)工程每2000T為一制造批，不足2000T視作一批，當(dāng)單項(xiàng)工程的構(gòu)件摩擦面選用兩種及兩種以上表面處理工藝時(shí)，則每種表面處理工藝均需檢驗(yàn)?？够葡禂?shù)檢驗(yàn)的最小值必須等于或大于設(shè)計(jì)規(guī)定值?？够葡禂?shù)試件見下圖。3.2緊固軸力復(fù)驗(yàn)當(dāng)螺栓長度小于下表中的數(shù)值時(shí)，可以不進(jìn)行軸力復(fù)驗(yàn)，但應(yīng)進(jìn)行螺栓材料的強(qiáng)度、硬度及螺母、墊圈硬度等實(shí)驗(yàn)來旁證該批螺栓的軸力值。當(dāng)螺栓長度<=100mm時(shí)，長度相差<=15mm;螺栓長度>100mm時(shí)，長度相差<=20mm，可視為同一長度。復(fù)驗(yàn)用的螺栓、螺母、墊圈必須是從同批連接副中隨機(jī)取樣，每3000套為一批，不足3000套視作一批，每批抽取8套，實(shí)驗(yàn)狀態(tài)與螺栓使用狀態(tài)相同。表1-1允許不進(jìn)行緊固軸力實(shí)驗(yàn)螺栓長度限制螺栓規(guī)格M16M20M22M24螺栓長度(mm))≦60≦60≦65≦70表1-3高強(qiáng)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(qiáng)度螺栓連接副來說，當(dāng)扭矩系數(shù)K確定后，由于螺栓的軸力P是由設(shè)計(jì)規(guī)定的，所以可以根據(jù)下列公式計(jì)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(shù)；D---螺栓的公稱直徑，mm；P---螺栓軸力，KN。對于扭剪型高強(qiáng)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(jì)算公式如下：式中：扭斷力矩切口直徑螺栓材料的抗拉強(qiáng)度扭轉(zhuǎn)極限強(qiáng)度5、安裝方向的確定同一接點(diǎn)處的高強(qiáng)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(jié)構(gòu)邊緣接點(diǎn)處的高強(qiáng)度螺栓朝內(nèi)安裝，不同接點(diǎn)處的高強(qiáng)度螺栓盡量保持一致，參考現(xiàn)場實(shí)際情況確定。例如國際財(cái)源中心項(xiàng)目高強(qiáng)度螺栓的穿入方向：四周鋼梁接點(diǎn)處高強(qiáng)螺栓朝內(nèi)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(qiáng)度螺栓的安裝1、安裝流程2、安裝前準(zhǔn)備2.1現(xiàn)場摩擦面檢查和處理摩擦面應(yīng)該保持干燥、整潔，不應(yīng)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(yán)重不符合要求的構(gòu)件應(yīng)退廠重新處理。對于不符合要求但現(xiàn)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(qiáng)螺栓，對于噴砂處理的摩擦面不必生銹即可安裝螺栓?，F(xiàn)場打磨時(shí)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(yīng)無明顯不平。2.2高強(qiáng)度螺栓及螺栓孔的檢查根據(jù)圖紙要求，找出相應(yīng)接點(diǎn)處的高強(qiáng)螺栓規(guī)格，檢查螺栓尺寸及螺栓孔的尺寸。對于不符合規(guī)范要求的螺栓要重新更換；孔徑尺寸超出規(guī)范要求的要塞焊打磨平整后重新開孔，小于規(guī)范要求的應(yīng)用絞刀進(jìn)行修整。嚴(yán)禁用氣割擴(kuò)孔。表1-2高強(qiáng)度螺栓連接構(gòu)件孔距允許偏差項(xiàng)次項(xiàng)目螺栓孔距(mm))<500500~120001200~30000>300012同一組內(nèi)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(diào)整扭矩扳手根據(jù)施工技術(shù)要求，認(rèn)真調(diào)整扭矩扳手。扭矩扳手的扭矩值應(yīng)在允許偏差范圍之內(nèi)，施工用的扭矩扳手，其誤差應(yīng)控制在±5%以內(nèi)；校正用的扭矩扳手，其誤差應(yīng)控制在±3%以內(nèi)。當(dāng)采用電動(dòng)扳手時(shí)，在調(diào)好檔位后應(yīng)用扭矩測量扳手反復(fù)校正電動(dòng)扳手的扭矩力與設(shè)計(jì)要求是否一致。扭矩值過高會(huì)使高強(qiáng)度螺栓過擰，造成螺栓超負(fù)載運(yùn)行，隨著時(shí)間過長，會(huì)使螺栓產(chǎn)生裂紋等隱患；當(dāng)扭矩值過低時(shí)，會(huì)使高強(qiáng)度螺栓達(dá)不到預(yù)定緊固值，從而造成鋼結(jié)構(gòu)連接面摩擦系數(shù)下降，承載能力下降。當(dāng)采用手動(dòng)扳手時(shí)，應(yīng)每天用扭矩測量扳手檢測手動(dòng)扳手的緊固位置是否正常，檢查手動(dòng)扳手的顯示信號(hào)是否靈敏，防止超擰或緊固不到位。3、接頭組裝3.1連接節(jié)點(diǎn)處的鋼板或型鋼應(yīng)平整，板邊、孔邊無毛刺；接頭處有翹曲、變形必須進(jìn)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(yīng)平整，當(dāng)接頭有間隙時(shí)，應(yīng)按下表規(guī)定處理。表1-4高強(qiáng)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(cè)磨成成1：10斜面打磨方方面應(yīng)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(gòu)件件相同4、安裝臨時(shí)螺栓4.1連接處采用臨時(shí)螺栓固定，為防止損傷螺紋引起扭矩系數(shù)的變化，嚴(yán)禁把高強(qiáng)度螺栓作為臨時(shí)螺栓使用。每個(gè)接頭處的臨時(shí)螺栓應(yīng)符合下列規(guī)定：A、不得少于安裝螺栓總數(shù)的1/3；B、不得少于2個(gè)臨時(shí)螺栓；C、沖釘穿入數(shù)量不宜多于臨時(shí)螺栓的30%；5、安裝高強(qiáng)度螺栓5.1高強(qiáng)度螺栓的安裝應(yīng)能自由入孔，嚴(yán)禁強(qiáng)行打入，如不能自由穿入時(shí)，該孔應(yīng)用鉸刀進(jìn)行修整。修整時(shí)，應(yīng)防止鐵屑落入板縫。5.2穿入高強(qiáng)度螺栓用扳手緊固后，再卸下臨時(shí)螺栓，以高強(qiáng)螺栓替換。扭剪型高強(qiáng)度螺栓的墊圈安在螺母的一側(cè)，墊圈孔有倒角一側(cè)和螺母接觸，不得反裝；大六角頭高強(qiáng)度螺栓的墊圈應(yīng)分別安在螺栓頭一側(cè)和螺母一側(cè)，墊圈孔有倒角一側(cè)應(yīng)和螺栓頭接觸，不得反裝。6、高強(qiáng)度螺栓的緊固6.1高強(qiáng)螺栓的緊固必須分兩次進(jìn)行，初擰和終擰。對于超大型的接頭還要進(jìn)行復(fù)擰。做好初擰和終擰標(biāo)識(shí)。緊固應(yīng)該在24小時(shí)之內(nèi)完成。6.2高強(qiáng)螺栓緊固的順序應(yīng)為從中間向兩側(cè)或四周對稱進(jìn)行。6.3高強(qiáng)螺栓在終擰以后，螺栓絲扣外露應(yīng)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(qiáng)度螺栓節(jié)點(diǎn)的檢查驗(yàn)收高強(qiáng)度螺栓安裝是鋼結(jié)構(gòu)工程的主要分項(xiàng)工程之一，其施工質(zhì)量直接影響著整個(gè)結(jié)構(gòu)的安全，是質(zhì)量過程控制的重要一環(huán)。所以必須嚴(yán)格按照規(guī)范要求對高強(qiáng)螺栓進(jìn)行檢查。1、現(xiàn)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(biāo)識(shí)，螺栓絲扣外露是否為2至3扣。1.3對于大六角頭高強(qiáng)度螺栓，用小錘（0.3~0.5kg重）敲擊法對高強(qiáng)螺栓進(jìn)行普查，防止漏擰；對于扭剪型高強(qiáng)度螺栓，以目測尾部梅花頭擰斷為合格。1.4進(jìn)行扭矩檢查，抽查每個(gè)節(jié)點(diǎn)螺栓數(shù)的10%，但不少于1個(gè)。檢查時(shí)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(shí)的扭矩應(yīng)在0.9M~1.1M可為合格。如不合格，擴(kuò)大10%，乃不合格，則整個(gè)節(jié)點(diǎn)重新擰緊。1.5用塞尺檢查連接板間間隙，超過1mm時(shí)，必須重新處理。2、資料檢查必須要對高強(qiáng)度螺栓連接副配套供貨的出廠證明、質(zhì)量合格證及質(zhì)量檢驗(yàn)報(bào)告嚴(yán)格檢查，對于不符合規(guī)范要求的高強(qiáng)螺栓不得使用。對于大六角頭高強(qiáng)螺栓連接副，應(yīng)該重點(diǎn)檢驗(yàn)扭矩系數(shù)檢驗(yàn)報(bào)告；對扭剪型高強(qiáng)螺栓連接副重點(diǎn)檢查緊固軸力檢驗(yàn)報(bào)告。施工質(zhì)量應(yīng)有下列原始記錄：高強(qiáng)度螺栓連接副的復(fù)驗(yàn)數(shù)據(jù)、抗滑移系數(shù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、初擰扭矩、終擰扭矩、扭矩扳手檢查數(shù)據(jù)、施工質(zhì)量檢查驗(yàn)收記錄及相關(guān)的設(shè)計(jì)變更、洽商記錄等。嚴(yán)格執(zhí)行GB50205—2001鋼結(jié)構(gòu)安裝驗(yàn)收規(guī)范。四、安全施工1、所有參施人員都必須進(jìn)行進(jìn)場前的三級(jí)安全教育，考試合格后方可施工2、工人在進(jìn)入工地前必須正確佩帶好安全帽、安全帶、防滑鞋等個(gè)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(shí)放入工具袋內(nèi)帶下來，防止失落傷人。5、嚴(yán)格遵守現(xiàn)場的