钢结构螺栓衔接

钢结构螺栓衔接
钢结构螺栓衔接(bolt connecting for steel structure)


将两个以上的钢结构零部件或构件用螺栓衔接成为一体的衔接办法。螺栓衔接是构件预装和结构装置中最简洁的衔接办法。


螺栓衔接在金属结构装置中最早运用。19世纪30年代后期，螺栓衔接逐步被铆钉衔接代替，仅在构件拼装中作为暂时固定办法。20世纪50年代呈现了高强度螺栓衔接办法。高强度螺栓用中碳钢或中碳合金钢制成，其强度比一般螺栓高2～3倍。高强度螺栓衔接具有施工便利、安全可靠等优点，60年代以后在一些冶金工厂的钢结构制作装置中开始运用。武钢1700mm轧机工程和上海宝钢工程在建设中很多运用了高强度螺栓衔接。


螺栓衔接的传力办法依其类型和节点衔接构造的不同分为对接衔接、搭接衔接和T型衔接(图1)。


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螺栓衔接分为一般螺栓衔接和高强度螺栓衔接两种。


一般螺栓衔接主要分粗制螺栓衔接和精制螺栓衔接。粗制螺栓是用碳素结构钢制成，为使螺栓顺利地穿.入螺孔，其孔径应比螺栓公称直径d大1.0～2.0mm。螺栓孔距摆放要便于扳手拧紧螺帽。当粗制螺栓用于柱、梁、屋架的构件衔接时，应选用加托板的衔接构造。此刻螺栓处于受拉状态，其剪力由托板接受(图2)。粗制螺栓所用材料强度等级低，限制了其在结构衔接中的运用范围，但在剪力较小的作业平台次梁、墙皮梁、屋面梁及支撑、铰接支座等的衔接中仍得到广泛运用。粗制螺栓还普遍用于厂房钢结构的预拼装、铆接构件铆接前的预紧固以及高强度螺栓衔接前的拼装和装置节点焊接前的暂时紧固等。粗制螺栓作为永久固定螺栓运用时，需在找正后将其拧紧并采纳防松办法。






精制螺栓衔接时.其孔径应与螺杆直径相同，螺栓穿入螺孔时运用锤击打入，制孔质量和螺杆的加工精度要有严格要求。精制螺栓衔接用于一些常常拆装和无法铆接的结构衔接。


高强度螺栓衔接 按其受力状况主要分为冲突型和承压型两种。在冲突型衔接中，靠螺栓紧固压力使衔接板层贴紧后在钢板触摸表面发生的冲突力来传递外力。对构件表面进行喷砂处理后生成赤锈面，可获得较大的冲突系数，削减衔接螺栓的数量。冲突型高强度螺栓的孔径应比螺栓公称直径d大1.5～2.0mm。承压型高强度螺栓衔接是使构件间发生的冲突力和螺栓中心轴剪切力与构件的承压力同时作用来传递应力的，其孔径应比螺栓公称直径d大1.O～1.5mm。制孔选用数控钻床钻孔和钻模钻孔等办法。


高强度螺栓长度L的计算公式为：L=L’+ns+m+3p。式中L’为衔接板层厚度；n为垫圈个数；s为垫圈公称厚度；m为螺母公称厚度；p为高强度螺栓的螺距。


由一个高强度螺栓、一个螺母和一个(或两个)垫圈可组成高强度螺栓衔接副。目前我国有两种形式的高强度螺栓衔接副，一种是大六角头高强度螺栓衔接副，另一种是扭剪型高强度螺栓衔接副，要求在同批内配套运用。施工时，先用粗制螺栓将结构暂时固定，待结构装置找正后，再从螺栓群中部开始逐一将粗制螺栓换上高强度螺栓并进行初拧，初拧后再依次进行复拧和终拧。


进行大六角头高强度螺栓衔接副装置时，螺栓两边应各加一个垫圈(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=KPcd。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为高强度螺栓螺纹直径，mm。施拧选用扭矩扳手，每次运用前应进行扭矩校正。


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进行扭剪型高强度螺栓衔接副装置时，应仅在螺母一侧加一个垫圈(图3b)。初拧扭矩值计算公式为：Tc=0.065Pcd。式中Tc为初拧扭矩值，N·m；Pc为施工预拉力，kN；d为高强度螺栓螺纹直径，mm。终拧选用专用扳手将尾部梅花头拧断停止。质量查看的重点应放在施工过程的监督查看。


在冲突型衔接中，冲突面的状态对接头的抗滑移承载力有很大的影响，经表面处理生锈后的栓接接头，装置前需将表面的浮锈和污染物清除干净；在下雨和潮湿气候情况下，要采纳相应办法，以确保冲突面在干燥状态下进行衔接。