高强螺栓连接技术详解

**高强螺栓连接技术是钢结构安装中的关键工艺，涉及螺栓、螺母和垫圈的配合使用。根据螺栓强度的不同，有拉伸和剪切强度两种类型。高强度螺栓连接副由螺栓、螺母和垫圈组成，其设计采用极限状态设计方法，考虑了疲劳计算和抗震验算等极限状态准则。施工过程中，需控制扭矩值和转角值以确保连接的可靠性。摩擦面处理和主要机具的准备也是确保连接质量的重要环节**。，，高强螺栓连接技术广泛应用于建筑结构中，如梁、柱、支撑构件的拼接及相互间的连接节点。在高强度螺栓连接副的设计中，工程师需要采用概率论为基础的极限状态设计方法，并按照分项系数设计表达式进行计算。除疲劳计算外，还需按特定极限状态准则进行设计，如需要抗震验算的连接其螺栓或连接件达到极限承载力。，，高强度螺栓连接副由一个螺栓、一个螺母和两个垫圈组成，其中大六角头高强度螺栓连接副由一个螺栓、一个螺母和两个垫圈组成，而扭剪型高强度螺栓连接副则由一个螺栓、一个螺母和一个垫圈组成。安装时，高强螺栓应自由穿入孔内，不得强行敲打。如果螺栓不能自由穿入，不得用气割扩孔，而应采用绞刀绞孔，修孔时要使板层紧贴以防铁屑进入板缝。，，主要机具有电动扭矩扳手及控制仪、手动扭矩扳手、钢丝刷、工具袋等。摩擦面处理通常采用喷砂或砂轮打磨等方法，以获得符合设计要求的摩擦系数。施工过程中还需注意扭矩值和转角值的控制，以确保连接的可靠性。，，高强螺栓连接技术是现代钢结构安装中不可或缺的一环，它不仅保证了结构的稳固性，还提高了施工效率。通过合理设计和精确施工，可以有效避免因螺栓连接问题导致的安全事故，为建筑工程的安全提供坚实保障。

一、高强螺栓连接的定义与特点

定义：高强度螺栓连接是一种通过高强度钢制成的螺栓和螺母将两个或多个构件紧密连接在一起的结构连接方式。高强螺栓具有较高的承载能力和抗疲劳性能，能够在承受较大载荷和反复载荷的情况下保持连接的稳定性和可靠性。
特点
- 高承载与抗疲劳：能承受较大和反复的载荷，保障连接结构稳定。例如在高层建筑、大跨度桥梁等结构中，长期承受各种力的作用下，高强螺栓连接可确保结构安全，不易出现连接失效情况。
- 提高结构安全性：相比普通螺栓连接，可显著提升整体结构的安全性，让结构在复杂受力环境下更稳固。
- 降低维护成本：具有良好的耐久性和可靠性，减少维修和更换的频率，从而降低长期的维护成本。比如在大型机械、工业设备中，使用高强螺栓连接可减少因螺栓问题导致的设备故障维修次数。
- 促进工业化生产：标准化和模块化程度较高，有助于工业化和预制构件的生产与应用，提高生产效率和工程质量。在建筑工业化进程中，预制构件的连接采用高强螺栓连接，可加快施工速度、提高构建精度等。

二、高强螺栓连接与普通螺栓连接的区别

传力方式
- 普通螺栓连接：靠栓杆抗剪和孔壁承压来传递剪力，拧紧螺帽时产生预拉力很小，其影响可忽略不计。就像一个铆钉加销子的连接，螺栓基本不受预拉力。
- 高强螺栓连接：靠施加的预拉力及产生的摩擦力传递外力。除材料强度高之外，施加很大预拉力使连接构件间产生挤压力，从而在垂直于螺杆方向产生很大摩擦力，螺栓杆不受剪切力（摩擦型高强螺栓连接情况），类似焊接，在钢结构上简称栓焊。
材料强度
- 普通螺栓：材料强度相对较低。
- 高强螺栓：材料强度为普通螺栓的4 - 5倍，常用性能等级为8.8级和10.9级。8.8级采用碳素钢35号钢或45号钢；10.9级采用合金结构钢20MnTiB、40B、35VB。

三、高强螺栓连接的类型

摩擦型高强度螺栓连接
- 传力原理：通过预紧力使螺栓和被连接件之间产生足够的摩擦力，以抵抗外部剪力的作用。
- 要求：螺栓和被连接件之间要有足够的接触面，并且需要保持一定的预紧力，以维持稳定的摩擦力。
承压型高强度螺栓连接
- 传力原理：依靠螺栓杆与孔壁之间的承压传递剪力，通过螺栓杆与被连接件孔壁之间的紧密接触来传递剪力。
- 要求：螺栓杆和孔壁之间要有足够的接触面积，在连接过程中施加足够的预紧力，以实现紧密的接触和可靠的剪力传递。
混合型高强度螺栓连接
- 传力原理：同时利用摩擦力和承压传递剪力的方式。
- 要求：需要同时满足摩擦型和承压型的要求，即在螺栓和被连接件之间保持足够的接触面和预紧力，同时在螺栓杆和孔壁之间实现紧密的接触和可靠的剪力传递。

四、高强螺栓连接的设计与计算

螺栓规格选择
- 根据连接要求选择合适的螺栓规格，包括螺栓直径、长度和螺距等参数。
- 螺栓等级：根据材料的强度和性能要求，选择相应等级的高强度螺栓，如8.8级、10.9级等。
- 螺栓形式：根据连接形式和受力情况，选择合适的螺栓形式，如沉头螺栓、半圆头螺栓等。
连接件的刚度与强度计算
- 刚度计算：根据连接件的刚度要求，计算螺栓的预紧力和拧紧力矩，以确保连接件的刚度满足设计要求。
- 强度计算：根据连接件的受力情况，对螺栓和连接件进行强度计算，以确保其能够承受设计载荷而不发生破坏。
连接件的疲劳寿命计算：根据连接件的使用环境和载荷情况，确定疲劳载荷的大小和分布，进而计算连接件的疲劳寿命。

五、高强螺栓连接的制造与检验

制造工艺流程
- 材料准备：选择合适的钢材，进行切割、矫直等预处理。
- 热处理：对材料进行热处理以满足性能要求。
- 加工成型：按照设计要求加工成螺栓形状。
- 表面处理：进行表面处理，提高螺栓的耐腐蚀等性能。
检验：需要对高强螺栓连接进行质量检验，确保其符合设计和相关标准要求，但搜索结果未详细提及具体检验内容。

六、高强螺栓连接的安装与维护

安装：安装过程中需要注意保证螺栓的预紧力达到设计要求。不同类型的高强螺栓（如大六角头高强度螺栓和扭剪型高强度螺栓）有不同的紧固方法。
- 大六角头高强度螺栓：紧固（拧紧）螺帽的方法有扭矩法（先用普通扳手初步拧紧，再用可显示扭矩值的专用扳手拧至规定扭矩值）、转角法（根据板层间紧密接触后，螺母的旋转角度与螺栓的预拉力成正比关系确定）等。
- 扭剪型高强度螺栓：可采用拧断螺栓尾部的方法，由于螺栓尾部的槽口深度是按拧断扭矩和预紧拉力之间的关系确定的，拧断时就达到相应的预拉力值。
维护：由于高强螺栓连接的耐久性较好，正常情况下维护工作量相对较小，但需要定期检查螺栓是否有松动、腐蚀等情况，若发现问题及时处理，以确保连接的可靠性。