上图显示了梁接头的完全螺栓连接。
螺栓的叫法有很多,比如螺栓、螺钉、紧固件、标准件……
螺栓是紧固件的统称。
广义的螺栓包括普通螺栓、高强螺栓、地脚螺栓、膨胀螺栓、化学锚栓……
狭义上讲,螺栓分为普通螺栓连接和高强度螺栓连接两种。
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一
普通螺栓连接
分为粗螺栓连接和精螺栓连接。
普通螺栓按形式可分为六角头螺栓、双头螺栓、沉头螺栓等;
上图显示的是沉头螺栓。
根据生产精度分为A、B、C三个级别
A、B级为精制螺栓
C级为粗糙螺栓。
除另有规定外钢结构连接方式,钢结构连接螺栓一般采用普通粗牙C级螺栓。
上图为普通螺栓
毛坯螺栓还常用于工厂钢结构的预装配、铆接构件铆接前的预紧、高强度螺栓连接前的装配、安装节点焊接前的临时紧固。毛坯螺栓作为永久固定螺栓使用时,需找正后紧固,并须采取防松措施。
上图为柱脚螺栓双螺母防松措施
1.2 精制螺栓
连接时孔径应与螺钉直径相同,用锤子将螺栓敲入螺孔,对孔的质量和螺钉的加工精度有严格的要求。精制螺栓连接用于一些经常拆卸、不能铆接的结构连接。精制螺栓一般用于机械产品,在建筑钢结构中很少使用。
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二
高强度螺栓连接
上图为扭剪型高强度螺栓及大六角高强度螺栓。
2.1摩擦型高强度螺栓连接
外力是靠螺栓拧紧压力使连接板层紧密后在钢板接触面上产生的摩擦力来传递的。对构件表面进行喷砂处理,使其生成红锈面后,可获得较大的摩擦系数,从而减少连接螺栓的数量。摩擦型高强螺栓的孔径应比螺栓公称直径d大1.5~2.0mm。
2.2承压高强螺栓连接
构件间的摩擦力、螺栓中心轴的剪切力与构件的承压共同作用,传递应力。孔径应比螺栓公称直径d大1.0-1.5mm。孔采用数控钻孔、坐标钻孔。
总之,摩擦型高强螺栓与压力型高强螺栓其实是同一种类型的螺栓,只是设计时考虑是否考虑滑移。摩擦型高强螺栓绝对不能滑移,螺栓不承受剪力,一旦滑移,设计认为已经达到破坏状态,技术上比较成熟;压力型高强螺栓可以滑移,螺栓也承受剪力,最终破坏相当于普通螺栓破坏(螺栓剪切破坏或者钢板压溃破坏)。
2.3大六角高强度螺栓
一个高强度螺栓连接副可以由一个高强度螺栓、一个螺母和两个垫圈组成。
上图为大六角高强螺栓及扭剪高强螺栓的垫片配置情况。
施工时先用毛坯螺栓对结构进行临时固定,待结构安装找正后,从螺栓组中间开始,逐个将毛坯螺栓更换为高强度螺栓并初拧,初拧后再按顺序进行复拧,最后拧紧。
上图为不同长度大六角高强度螺栓的连接示意图。
安装大六角头高强螺栓连接副时,应在螺栓两侧各加垫圈(图3a)。初拧扭矩值为终拧扭矩值的50%,复拧扭矩值等于终拧扭矩值。终拧扭矩值计算公式为:Tc=K*Pc*d。式中Tc为终拧扭矩值,N·m;K为扭矩系数;Pc为施工预拉力,kN;d为高强螺栓螺纹直径,mm。采用力矩扳手拧紧,每次使用前应进行扭矩校准。
上图为手动大六角头扭力扳手
上图为电动大六角扭力扳手
2.4扭剪型高强螺栓一个高强螺栓、一个螺母和垫圈组成扭剪型高强螺栓连接副。
上图为扭剪型高强度螺栓
上图为扭剪型电动扳手
上图为扭剪型高强度螺栓的安装原理。
安装扭剪型高强螺栓连接副时,应只在螺母一侧加一个垫圈(图3b)。初拧扭矩值计算公式为:Tc=0.065*Pc*d。式中Tc为初拧扭矩值钢结构连接方式,N·m;Pc为施工预拉力,kN;d为高强螺栓螺纹直径,mm。终拧采用专用扳手,直至尾部梅花头折断。质量检验的重点应放在对施工过程的监督检查上。