钢结构工程高强度螺栓连接
高强度螺栓在生产中的全称是高强度螺栓连接副,一般简称为高强螺栓,每个连接副由一个螺栓、一个螺母、两个垫圈组成,都是同一批生产、同一种热处理工艺加工而成的产品。根据安装特点又分为大六角头螺栓、扭剪型螺栓等。
等级
8.8 和 10.9
力量
400MPa级
螺栓性能
高强度螺栓按性能级别分为8.8级、10.9级,其中扭剪型仅10.9级采用。在标记方式中,小数点前的数字表示热处理后的抗拉强度,小数点后的数字表示屈强比。即测得的屈服强度与测得的极限抗拉强度之比。8.8级表示螺栓杆抗拉强度不小于800MPa,屈强比为0.8;10.9级表示螺栓杆抗拉强度不小于1000MPa,屈强比为0.8。结构设计中高强度螺栓直径一般为M16/M20/M22/M24/M27/M30,但M22/M27为次选系列。 一般情况下主要使用M16/M20/M24/M30。
装配高强度螺栓连接副时,螺母带有圆台面的一面应朝向垫圈的倒角面,装配大六角头高强度螺栓连接副时,螺栓头下方垫圈的倒角面应朝向螺栓头。大六角高强度螺栓为承压型。
等级强度
钢结构连接用螺栓的性能等级共分为10多个等级,有3.6级、4.6级、4.8级、5.6级、6.8级、8.8级、9.8级、10.9级、12.9级等,其中8.8级及以上螺栓材质为低碳合金钢或中碳钢,经热处理(淬火、回火),一般称为高强度螺栓,其余一般称为普通螺栓。螺栓性能等级数字由两部分数字组成,分别代表螺栓材料的公称抗拉强度值和屈强比。例如性能等级4.6级螺栓含义为:
1、螺栓材料公称抗拉强度达到400MPa;
2、螺栓材料的屈强比为0.6;螺栓材料的公称屈服强度达到400×0.6=240MPa。
性能等级10.9级高强度螺栓材质经过热处理后可达到:
1、螺栓材料公称抗拉强度达到1000MPa;
2、螺栓材料的屈强比为0.9;螺栓材料的公称屈服强度=1000×0.9=900MPa。
螺栓性能等级含义是国际通用的标准,相同性能等级的螺栓,不论材质、产地,性能都是一样的,设计时只需选定性能等级即可。
防滑系数测试
钢结构验收规范GB50205明确规定,制造、安装单位应分别进行抗滑移试验和复试(强条6.3.1),抗滑移系数必须大于或等于设计值。
现场制作试件时,试件与其所代表的钢结构构件应为同一材料、同一批次制作、采用同一摩擦表面处理工艺和具有相同表面状态,并应采用同一批次、同一性能等级的高强度螺栓,在同一环境中存放进行抗滑移试验。若构件为成品,除工厂要求提供抗滑移系数试验报告外,制造厂还应在构件到达现场后钢结构用高强度大六角头螺栓,大六角螺母,提供每批三组试件,供现场检测抗滑移系数是否符合要求。
在工程资料检验时,很多施工现场仅有厂家在厂内的抗滑移系数检测报告,缺少提供给施工现场的试件抗滑移系数复测报告。
抗滑移系数试验应按钢结构制造批量进行,单个工程2000t为一个制造批,不足2000t为一批次。每种表面处理工序均须进行试验。每批3组试件。
GB50017-2003中提到,摩擦表面常规处理方法有:喷砂(喷丸)、喷砂(喷丸)后涂无机富锌漆、喷砂(喷丸)后除红锈等。
需要指出的是,很多送检工程抗滑移系数很高,但实际构件摩擦面处理很差,根本达不到设计要求的抗滑移系数;或者设计要求的摩擦面喷砂(喷丸)处理,送检部位涂装无机富锌漆钢结构用高强度大六角头螺栓,大六角螺母,而送检部位未涂漆(涂漆后摩擦系数降低),对于抗滑移系数设计值较大的工程,现场监理人员如发现此类情况,必须责令整改并对处理过的摩擦面重新进行检测,否则可能留下严重的质量隐患。
验收规范GB50205要求:大六角高强螺栓连接副使用前须复验扭矩系数,扭剪型高强螺栓连接副须复验预紧力,复验批合格后方可使用,复验批为每3000套8对(笔者注):对于强度等级、直径相同,但螺栓长度不同的高强螺栓连接,如不能证明属于同一批次,则视为不同规格,应分别取样试验。GB/T3632-2008扭剪型高强螺栓和GB/T1231-2006大六角高强螺栓规范:在同一批次的前提下,若螺栓长度≤100mm,则长度差≤15mm; 或螺栓长度≥100mm时,长度差≤20mm,可视为同一长度。)。高强度螺栓的紧固应分为初紧和终紧,对大节点应分为初紧、复紧和终紧,初紧扭矩约为施工扭矩的50%,复紧扭矩等于初紧扭矩。为防止遗漏,初紧或复紧后的高强度螺栓应在螺母上用一种颜色标记,终紧后的高强度螺栓应在螺母上用另一种颜色标记。现场安装时严禁使用气割扩孔。外露的高强度螺栓一般要求不少于2-3个螺纹,允许10%外露1个螺纹或4个螺纹。
高强度螺栓初拧、复拧、终拧时,应按一定的顺序对连接处的螺栓进行拧紧,一般是从螺栓组中心向外进行。必须当天完成,终拧紧不能隔天以后完成。
施工扭矩计算
根据GB50205-2001规范,初始紧固扭矩的计算公式为:
扭剪型T0=0.065Pc*d
大六角型T0=0.05Tc
终拧时,剪断型高强度螺栓以拧掉梅花头为拧紧标准,对于因结构原因不能用工具拧掉的梅花头,终拧时未拧掉的梅花头不得超过该节点螺栓总数的5%,且必须按规范要求采用扭矩法进行标记,并检查终拧扭矩。
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