【钢结构Q&A】百问百答之螺栓篇

作者丨龙攀

单位丨中建五局钢结构公司

建筑行业的朋友们，你是否对钢结构施工兴致盎然？你是否因钢结构专业性强，知识点纷繁复杂望而却步？你是否对钢结构螺栓、焊接、钢结构加工一知半解……别点头了！笔者整理归纳了钢结构专业100个典型问题，每期1个主题，10个问答，【钢结构Q&A】系列的出现，助你轻松get钢结构知识干货。

本期【钢结构Q&A】，汇集了“螺栓”的十个问题，供大家借鉴和参考。

Q1

钢结构有哪几类连接方法？

A：钢结构的常用连接方法有焊接、螺栓连接（普通螺栓连接、高强螺栓连接）、铆接。

Q2

螺栓主要分类方式？

A：按性能等级分为3.6、4.8、5.6、6.8、8.8、9.8、10.9等等级，8.8级及以上螺栓材质为低碳合金钢或中碳钢并经热处理（淬火+回火），通称高强度螺栓，8.8级以下通称普通螺栓。其中小数点前、后数字分别表示为螺栓材料的公称抗拉强度和屈强比值。

普通螺栓常用有六角螺栓、双头螺栓、地脚螺栓等，高强螺栓分为扭剪型高强螺栓和大六角高强螺栓。

普通按传力方式分为抗剪螺栓、抗拉螺栓、既受剪又受拉螺栓。抗剪连接——依靠螺杆承压和抗剪来传递垂直于杆轴方向的外力，板件之间有相互错动的趋势；抗拉连接——依靠螺杆抗拉来传递平行于杆轴方向的外力，板件之间有相互脱开的趋势；抗拉、剪联合作用的连接——依靠螺杆既传递垂直于杆轴方向的外力，又传递平行于杆轴方向的外力。板件之间既有相对错动又有相互脱开的趋势。

高强螺栓按计算、设计方法可分为摩擦型连接和承压型连接。

摩擦型连接——只靠挤压力产生的摩擦阻力传递剪力，并以剪力不超过摩擦阻力（不允许接触面滑移）作为设计准则。

承压型连接——允许接触面滑移，以连接达到破坏的极限承载力作为设计准则，其承载力高于摩擦型，连接紧凑，但剪切变形比摩擦型大。

Q3

螺栓的排列及螺栓间距要求？

A：螺栓排列分为并列和错列，并列——螺栓排列简单、整齐、紧凑，所用连接板尺寸小，但构件截面削弱大；错列——螺栓排列不紧凑，所用连接板尺寸大，构件截面削弱小。

螺栓边距和中距不宜太大，防止板件间因贴合不密，潮气侵入而腐蚀钢材；受拉构件，中距和边距太小时，对连接板截面削弱太多，有可能沿直线或折线发生净截面破坏，被连接钢材被剪坏；受压构件，沿作用力方向螺栓间距过大，被连接板件间容易凸曲。螺栓的最大、最小容许距离如下表所示。

Q4

螺栓抗剪连接工作时的工作性能？

A：抗剪连接是最常见的螺栓连接形式，经过抗剪试验可得试件上a、b两点间的相对位移与作用力间的关系曲线。从加载到构件破坏总共经过四个阶段。

1）摩擦传力弹性阶段（O1斜直线段）：荷载靠板件间接触面的摩擦力传递，螺栓杆与孔壁间的间隙保持不变，处于弹性阶段此阶段很短，可略去不计。

2）相对滑移阶段（12水平线段）：荷载增大，剪力达到摩擦力最大值，板件间产生相对滑移，直至螺栓杆与孔壁接触。

3）弹塑性阶段（23曲线）：螺栓杆除受剪力外，还承受弯矩和轴向拉力，孔壁受到挤压。达到“3”点时，螺栓或连接板达到弹性极限。

4）破坏阶段（34曲线）：此阶段即使给荷载很小的增量，连接的剪切变形也迅速加大，直到连接的最后破坏。曲线的最高点“4”所对应的荷载即为极限荷载。

Q5

螺栓破坏有哪些形式？

A：螺栓破坏的形式主要有：⑴螺栓杆被剪坏；⑵孔壁被挤压破坏；⑶板件被拉断；⑷板件端部被剪坏；⑸螺杆弯曲破坏。

Q6

螺栓的紧固要求？

A：普通螺栓的紧固：螺栓的紧固顺序应从中间开始，对称向两边进行。螺栓的紧固施工以操作者的手感及连接接头的外形控制为准，对大型接头应采用复拧，即两次紧固方法保证接头内各个螺栓能均匀受力；

高强度螺栓连接副初拧、复拧和终拧应以接头刚度较大的部位向约束较小的方向、螺栓群中央向四周的顺序进行；高强度螺栓和焊接并用的连接节点，宜按先螺栓紧固后焊接的施工顺序。

Q7

高强度螺栓长度确定方法？

A：高强螺栓长度应以螺栓连接副终拧后外露2扣-3扣丝为标准计算，按下列公式计算。选用的高强度螺栓公称长度应取修约后的长度，应根据计算出的螺栓长度L按修约间隔5mm进行修约。

L=L′+△L

△L=M+NS+3P

式中：

L′：连接板总厚度；

△L：附加长度，即紧固长度加长值，按下表进行取值；

M：高强螺母公称厚度；

N：垫圈个数，扭剪型高强螺栓为1个，大六角头高强螺栓为2个；

S：高强度垫圈公称厚度，采用大圆孔或槽孔时，按实际厚度取值；

P：螺纹的螺距，3P意思是螺栓露出3个丝扣长度。

Q8

高强螺栓设计注意事项？

A：高强螺栓预应力紧固不同于普通螺栓紧固，普通螺栓一般用扳手紧固，高强螺栓需用专用设备进行操作，对于斜向钢梁，特别需要注意紧固设备的操作空间最小间距，否则会导致部分高强螺栓无法紧固的。

Q9

普通螺栓有哪些构造和工艺要求？

A：普通螺栓作为永久性连接螺栓时，具有下列要求：

① 螺栓头和螺母侧应分别设置平垫圈，螺栓头侧放置的垫圈不应多于2个，螺母侧放置的垫圈不应多余一个；

② 承受动力荷载或重要部位的螺栓连接，设计有防松动要求时，应采取有防松动装置的螺母或弹簧垫圈，弹簧垫圈应放置在螺母侧；

③ 对工字钢、槽钢等有斜面的螺栓连接，宜采用斜垫圈；

④ 同一个连接接头螺栓数量不应少于2个；

⑤ 螺栓紧固后外露丝扣不应少于2扣，螺栓紧固质量，可采用锤击法检查。

Q10

高强螺栓有哪些构造和工艺要求？

A：高强螺栓的构造及工艺要求如下：

① 高强度大六角头螺栓连接副由一个螺栓、一个螺母和两个垫圈组成，扭剪型高强度螺栓连接副由一个螺栓、一个螺母和一个垫圈组成；

② 安装环境气温不宜低于-10℃；

③ 高强度螺栓现场安装时应能自由穿入螺栓孔，不得强行穿入；

④ 高强度螺栓超拧需更换，并废弃换下来的螺栓，不得重复使用；

⑤ 高强度螺栓长度应以螺栓连接副终拧后外露2-3扣丝为标准计算。

今天【钢结构Q&A】螺栓篇就到这里，下期我要和大家一起分享的是【钢结构Q&A】百问百答之“焊缝篇”，敬请期待！