高强螺栓分类及其在工程施工中的应用研究

　　摘要：随着建筑发展趋势向大跨度、大空间结构及其大量的高层建筑，其钢结构施工的应用比重越来越大。而钢结构中的高强螺栓设计和施工对于保证其结构质量关键所在，起着非常重要的作用。本文根据作者多年结构施工经验,对钢结构施工过程高螺栓的分类及其应用进行了归纳总结。针对钢结施工中应当遵循的高螺栓施工步骤和应当注意的主要环节进行了探讨和研究,确保施工更加经济合理、安全可靠，以便可以为以后设计提供借鉴。

　　关键词：钢结构；施工；高强螺栓；分类

　　1.引言

　　随着建筑材料、钢结构施工理念的飞速发展,也为工程施工发生了巨大的变化。钢结构的建筑业是越来越多，砖混结构逐步被取代；混凝土结构由于自重大、施工周期长等缺陷其应用范围也受到发展的限制。小空间厂房、小跨度、逐渐被具有大跨度、大空间结构及其钢结构的高层建筑所取代。所以钢结构在施工中的应用比重越来越大，同时由于高强螺栓的设计和施工质量是保证建筑设计和施工的关键，本文根据自己很多年的结构施工经验,对钢结构设计过程中，高螺栓分类及其在土木工程施工中的应用进行了总结。针对钢结施工中应当遵循的高螺栓设计步骤和应当注意的主要环节进行了探讨和研究,确保施工更加经济合理、安全可靠，以便具有借鉴意义。

　　2.高强螺栓的分类

　　普通螺栓一般由普通钢材(Q235)制成，仅需要拧紧就可以了。而高强螺栓在工程的应用，主要由高强钢材制成的（如：45号钢8.8s，20MNTiB10.9s）。20MnTiB适用于工业与民用建筑、公路与铁路桥梁、塔架、管道支架、起重机械及其它钢结构摩擦型连接的扭剪型连钢结构螺栓接副。其预应力螺栓,用扭矩扳手施加规定预应力,从以下两种方式来考虑高强螺栓的分类总结如下:1从设计时不同受力方式的计算将高强螺栓分为承压型连接用高强螺栓和摩擦型连接用高强螺栓。2从高强螺栓的外形和施工工艺的不同将高强螺栓分为大六角头高强螺栓和扭剪型高强螺栓。摩擦型高强度螺栓,用扭矩搬手按其终拧扭矩进行施工的。扭剪型高强度螺栓,用电动搬手拧掉梅花头就可以了.由于设计和受力方法的差异，摩擦型是针对承压型的。扭剪型是针对大六角头螺栓来说的，是根据高强螺栓产品品种和施工方法的差异。扭剪型螺栓也可以用于摩擦型设计。

　　3.承压型高强螺栓和摩擦型高强螺栓在施工中应注意的问题

　　工厂制作出的高强螺栓并不分摩擦型还是承压型的。设计者必须根据实际的设计计算,考虑节点的受力情况（方向、大小）以及螺栓的受力方式,并根据螺栓的受力方式可以分为承压连接和摩擦型连接,确切的说是\"两类不同受力方式（压或者剪切）所用的高强螺栓\"，而不是\"两类高强螺栓\"。

　　摩擦型高强螺栓主要是以板层间出现滑动时的状态作为承载能力极限状态,摩擦型高强螺栓是通过摩擦力传递荷载,螺杆与孔壁间始终是保持原有间隙量,螺杆和螺孔间的差值可达到1.5-2.0毫米。而承压型的高强螺栓主要是以板层间出现滑动是状态作为正常使用极限状态,是以连接节点的整体破坏作为承载能力极限状态的。其承压型高强螺栓传力主要特性是保证在正常使用情况下,当高强螺栓所受的剪力没有超过连接板之间的摩擦力的时候,其受力状态和摩擦型的高强螺栓是相同的；当荷载继续增大时,连接板间就将发生相对滑移,连接依靠螺杆的抗剪和孔壁的承压来传递荷载,这时其受力状态与普通螺栓相类似的,因此其螺杆与螺孔之差略小些,仅是1.0-1.5mm。

　　在实际应用中,摩擦型高强螺栓不能充分发挥螺栓的潜能。这样对于十分重要的结构以及承受动力荷载较大结构,尤其是荷载引起反向应力的结构,应该必须考虑用摩擦型连接的高强螺拴(设计时必须按照摩擦型连接考虑),这样就可以把未发挥的螺栓潜能作为安全储备。除此之外的情况应采用承压型连接的高强螺栓,以降低造价，节约投资。

　　4.大六角头高强螺栓和扭剪型高强螺栓在施工中应注意的问题

　　大六角头高强度螺栓和扭剪型高强度螺栓,其它们的连接性能和力学性能都是相同的,仅因为外形是不同,都是以扭矩大小确定螺栓轴向力的大小。具体不同的还有就是，大六角高强度螺栓的扭矩是由施工工具手拧就可以控制。但是扭剪型高强度的螺栓属于自标量型的螺栓,其施工紧固扭矩是通过螺杆与螺栓尾部梅花头间的切口直径来决定,靠其扭断力矩来控制,施工的时候需要采用专用的电动扳手,其电动扳手配有内、外两个套管,外套筒为扭螺母,对螺栓施加扭矩,其内套筒反向扭梅花头,两个扭矩的大小相等而方向相反,直到尾部梅花头拧掉后，读出预拉力的值。在设计以及施工过程中，要充分考虑高强螺栓连接部位的节点最小作业空间,以满足施工和拧栓的操作。

　　六角头高强的螺栓施工利用电动的扳手,在调好档位后，用扭矩测量扳手反复地进行校正电动扳手的扭矩力和设计要求是否相同。如果扭矩值过高,会使高强度螺栓过拧,造成螺栓超负载的运行,时间过久,就会使大六角头高强度的螺栓产生裂纹的隐患。如果扭矩值很低的话,会使高强度的螺栓小于预定紧固值,造成钢结构连接面摩擦系数的下降,相应的承载能力下降。对于大六角头高强度螺栓长度选择,一般以紧固后长出2-3个扣比较适合。六角头高强度螺栓全部安装就位之后,就可以开始进行紧固。紧固方法具体方法一般分两步,初拧和终拧。初拧紧固顺序,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，从栓群中心向四周扩散的方向进行。

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