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高强度螺栓施工工艺
合用范围：本章合用于工业与民用建筑钢结构工程中的高强度螺栓连接的施工与验收。高强度螺栓有高强度大六角头螺栓和扭剪型高强度螺栓两种，区别仅是外形和施工方法不同，其力学性能和紧固后的连接性能完全同样。
一种是大六角头高强度螺栓连接副，即由一个大六角头螺栓，一个螺母和两个垫圈组成，如图10.1.1所示。

螺栓长度

图10.1.1 大六角头高强度螺栓连接副
另一种是扭剪型高强度螺栓连接副，即由一个扭剪型高强度螺栓，一个螺母和一个垫圈组成，如图10.1.2所示。

连接厚度
增长长度

螺栓长度

图10.1.2 扭剪型高强度螺栓连接副
就其连接副的等级来说，按照国际标准，我国分8.8级和10.9级两个级别，对扭剪型高强度螺栓来说只有10.9级一种。高强度螺栓所使用的钢材材质基本上都采用了20MnTiB钢。
第一节 材料规定
1.1高强度螺栓的规格数量应根据设计的直径规定，按长度分别进行记录，根据施工实际需要的数量多少、施工点位的分布情况、构件加工质量和运送损坏情况、现场的储运条件、工程难度等因素，考虑2-5%的损耗，进行采购。
1.2高强度螺栓连接副必须通过以下实验符合规范规定期方可出厂：
1.材料的炉号、制作批号、化学性能与机械性能证明或实验。
2.螺栓的楔负荷实验。
3.螺母的保证荷载实验。
4.螺母及垫圈的硬度实验。
5.连接件的扭矩系数实验（注明实验温度）。大六角头连接件的扭矩系数平均值和标准偏差；扭剪型连接件的紧固轴力平均值和变异系数。
6.紧固轴力系数实验。
7.产品规格，数量，出厂日期，装箱单。
第二节 重要机具
2.1高强度螺栓施工最重要的施工机具就是力矩扳子，根据施工对象分别有：
1.扭剪型高强度螺栓用扳子。
目前我们在市场上常见的日本产扭剪型高强度螺栓扳子的性能参数见表10.2.1.1。
表10.2.1.1 日本产扭剪型高强度螺栓用扳子的性能
型号
合用螺栓
M
扭矩范围
（N·m）
电源电压
（V）
电流
（A）
消耗功率
（W）
空载转数
（r/min）
重量
（kg）
扳子总长
（mm）
套管个数
规格
数量
LSR-22HD
16
20
22
900
200
7.5
1400
16
8.4
350
M16
M20
M22
1
1
1
LSR-24HD
22
24
1150
200
10
1850
16
12.4
375
M22
M24
1
1
2.扭矩型高强度螺栓扳子（大六角螺栓合用）
电动扭矩扳子一般由机体，扭矩控制盒，套筒，反力承管器，漏电保护器组成，常用的电动扭矩扳子性能参见表10.2.1.2。
表10.2.1.2 电动扭矩扳子性能
产地
型号
电流电压
（V）
电流频率
（Hz）
电流
（A）
消耗功率
（W）
空载转数
（r/min）
扭矩范围
（N·m）
重量
(kg)
日本
NR-12T1
200
50/60
6.8
1300
17
400~1200
9.5
国产
PIBD-150
220
50
4
880
8
400~1500
12
PIBD-160
220
50
4.3
950
8
400~1600
10
3.轴力计：10000QLE
可调扭矩值范围：98~980N·m
主视表精度：4.9 N·m
副视表精度：0.49 N·m
负荷方向：↙
柄长度：1.4m
4.通过机具、手动工具
为提高施工效率，我们一般还可以选用风动扳手进行初拧，根据风动扳手的标准扭矩调节空气压力即可初步设定扳手的输出扭矩，用于螺栓的初拧，可大大提高施工效率。
其他必备的工具有：检测合格的力矩扳手（其中至少一把应送有关部门进行校准，在施工中一般不用于直接施工，专用于其他施工工具的校准和施工检测）、手动棘轮扳手、橄榄冲子（俗称过眼冲钉，形似橄榄）、力矩倍增计、手锤、钢丝刷等。
第三节 作业条件
3.1高强度螺栓长度的选用
高强度螺栓紧固后，以丝扣露出2-3扣为宜，一个工程的高强度螺栓，一方面按直径分类，记录出钢板束厚度，根据钢板束厚度，按下列公式选择所需长度：
螺栓长度=板束厚度+附加长度
螺栓长度取整为5mm的倍数，余数2舍3进，对于长度特别长的可以取为10mm的整倍数进行归类。
螺栓直径(mm)
12
16
20
22
24
27
30
大六角高强度螺栓（mm）
25
30
35
40
45
50
55
扭剪型高强度螺栓（mm）

25
30
35
40

表10.3.1.1 国产高强度螺栓的附加长度参考值
3.2施工轴力与终拧力矩的换算
表10.3.2.1和表10.3.2.1列出了一般国产和进口（日本产）高强度螺栓允许的施工轴力。设计给出了轴力时按设计规定施工，假如设计没有给出高强度螺栓的轴力规定，我们可按该表选用，施工轴力比设计轴力一般要增长5%。
表10.3.2.1 国产大六角头高强度螺栓施工轴力（单位：KN）
螺栓的性能等级
螺栓轴力
螺栓直径(m)
8.8级
10.9级
设计轴力
施工轴力
设计轴力
施工轴力
M12
45
45
55
60
M16
70
75
100
110
M20
110
120
155
170
M22
135
150
190
210
M24
155
170
225
250
M27
205
225
290
320
M30
250
275
355
390

表10.3.2.2 进口高强度螺栓的轴力（单位：KN）
螺栓等级
螺栓直径
F8T
F10T
F11T
设计轴力
施工轴力
设计轴力
施工轴力
设计轴力
施工轴力
M16
85.2
93.7
10.6
11.7
11.2
12.3
M20
13.3
14.6
16.5
18.2
17.4
19.1
M22
16.5
18.2
20.5
22.6
21.6
23.8
M24
19.2
21.1
23.8
26.2
25.1
27.6
对于大六角高强度螺栓，施工时必须把施工轴力换算为施工扭矩作为施工控制参数，大六角头高强度螺栓施工扭矩可由下式拟定：
TC=K·PC·d
式中： TC—施工扭矩（N·m）；
K—高强度螺栓连接副的扭矩系数平均值，该值由复验测得的合格的平均扭矩系数代入；
PC——高强度螺栓施工预拉力（KN）；
d—高强度螺栓螺杆直径（mm）。
3.3高强度螺栓安装前的实验
高强度螺栓使用前，应按《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205—2023的有关规定对高强度螺栓及连接件至少进行以下几项检查：
1.高强度螺栓连接副扭矩系数实验：
大六角头高强度螺栓，施工前按每3000套螺栓为一批，局限性3000套的按一批计，复验扭矩系数，每批复验8套。
2.紧固轴力实验：
扭剪型高强度螺栓施工前，按每3000套螺栓为一批，局限性3000套的按一批计，每批复验8套高强度螺栓的紧固轴力，其平均值和变异系数应符合10.3.3.1的规定。
表10.3.3.1 扭剪型高强度螺栓紧固轴力及变异系数
螺栓直径(mm)
16
20
（22）
24
每批紧固轴力平均值
公称
109
170
211
245
最大
120
186
231
270
最小
99
154
191
222
紧固轴力变异系数

≤10%
3.连接件的摩擦系数（又称抗滑移系数）实验及复验：
采用与钢构件同材质，同样摩擦面解决方法，同批生产，同等条件堆放的试件，每批三组，由钢构件制作厂及安装现场分别作摩擦系数实验。试件数量，以单项工程每2023t为一批，局限性2023t者视作一批。试件的具体规定和检查方法按照《钢结构工程质量验收规范》GB50205——2023的有关规定。
3.4作业指导书的编制和技术交底
施工前应当根据本工艺标准的质量技术规定结合工程实际编制专项作业指导书，用书面的形式、根据工作范围、作业规定交底到每一个施工人员。针对不同的施工和施工管理人员，技术交底应明确其施工安全、技术责任，使之清楚地知道他的上道工序应达成什么质量规定，使用什么特别的施工方法，施工中发现问题按照什么途径寻求技术指导和援助，达成什么施工质量标准，如何交接给下一施工工序等，使整个施工进程良性有序。
10.3.5高强度螺栓的制孔按表3.5.1的规定选配，高强度螺栓连结构件制孔允许偏差见表3.5.2。
表3.5.1 高强度螺栓制孔选配表
螺栓公称直径mm
12
16
20
22
24
27
30
螺栓孔直径mm
13.5
17.5
21.5
23.5
25.5
30
33
注：承压型连接（如柱或抗剪桁架的压杆连接）中的高强度螺栓孔径可按表中值减少0.5～1.0mm。
表3.5.2 高强度螺栓连接构件制孔允许偏差
名　　称
直径及允许偏差(mm)
螺栓
直径
12
16
20
22
24
27
30
允许偏差
±0.43
±0.52
±0.48
螺栓孔
直径
13.5
17.5
21.5
23.5
25.5
30
33
允许偏差
+0.43

0
+0.52

0
+0.84

0
圆度
(最大和最小直径差)
1.00
1.50
中心线倾斜度
应不大于板厚的3%且单层板不得大于2.0mm多层板迭组合不得大于3.0mm
根据表.3.5.1、3.5.2检查螺栓孔的孔径尺寸,对孔边毛刺必须彻底清除掉。
3.6对螺栓﹑螺母﹑垫圈进行裂纹抽查,重点工程要逐个检查。
3.7同一批号﹑规格的螺栓﹑螺母﹑垫圈配套装箱使用。
3.8钢结构安装的刚度单元内的框架构件已经吊装到位，校正合格后应及时进行高强度螺栓的施工。

第四节 操作工艺
4.1工艺流程
被连接构件制孔检查

螺栓、螺母、垫圈检查

检查连接面，清除浮锈、飞刺与油污

校正钢柱并预留偏差值
施工扭矩实验拟定控制值

高强度螺栓轴力扭矩系数实验合格
连接件摩擦系数实验合格
安装构件到位，临时螺栓固定
高强度螺栓作业指导书编制及交底

超标加填板
紧固临时螺栓，冲孔，检查缝隙
高强度螺栓扳手校验，检查，合格

拟定可作业条件（天气、安全）

换掉临时螺栓
安装高强度螺栓拧紧

初拧
按紧固顺序，采用转角法作出标记

终拧
登记表

合格
检查

验收
不合格

欠拧
超拧

补拧到位
节点所有拆除高强度螺栓重安装

验收合格

4.2高强度螺栓的储存
1.高强度螺栓连接副由制造厂按批号，一定数量同一规格配套后装为一箱（桶），从出厂至安装前严禁随意开包。在运送过程中应轻装轻卸，防止损坏，防雨防潮。当包装破损，螺栓有污染等异常现象时，应及时用煤油清洗，并按高强度螺栓验收规程进行复验，经复验扭矩系数合格后，方能使用；
2.工地储存高强度螺栓时，应放在干燥、通风防雨，防潮的仓库内，并不得损伤丝扣和沾染脏物（即封闭，不吸油，不损伤螺纹）。连接副入库应按包装箱上注明的规格、批号分类存放，安装时，要按使用部位，领取相应规格、数量、批号的连接副，当天没有用完的螺栓，必须装回干燥、洁净的容器内，妥善保管并尽快使用完毕，不得乱放乱扔；
3.使用前应进行外观检查，表面油膜正常无污物的方可使用。
4.使用开包时应核对螺栓的直径、长度；
5.使用过程中不得雨淋，不得接触泥土、油污等脏物。
4.3高强度螺栓的紧固方法
高强度螺栓的紧固是用专门扳手拧紧螺母，使螺杆内产生规定的拉力。
1.大六角头高强度螺栓一般用二种方法拧紧，即扭矩法和转角法。
扭矩法分初拧和终拧二次拧紧。初拧扭矩用终拧扭矩的30～50%，再用终拧扭矩把螺栓拧紧。如板层较厚，板叠较多，初拧的板层达不到充足密贴，还要在初拧和终拧之间增长复拧，复拧扭矩和初拧扭矩相同或略大。
转角法也分初拧和终柠二次进行。初拧用定扭矩扳子以终拧扭矩的30～50%进行。使接头各层钢板达成充足密贴，再在螺母和螺栓杆上面通过圆心画一条直线，然后用扭矩扳子转动螺母一个角度，使螺栓达成终拧规定。转动角度的大小在施工前由实验拟定。
2.扭剪型高强度螺栓紧固也分初拧和终拧二次进行：
初拧用定扭矩扳手，以终拧扭矩的30～50%进行，使接头各层钢板达成充足密贴，再用电动扭剪型扳子把梅花头拧掉，使螺栓杆达成设计规定的轴力（如图7.4.3.1）。对于板层较厚，板叠较多，安装时发现连接部位有轻微翘曲的连接接头等因素使初拧的板层达不到充足密贴时应增长复拧，复拧扭矩和初拧扭矩相同或略大。
4.4高强度螺栓的安装顺序
一个接头上的高强螺栓，应从螺栓群中部开始安装，逐个拧紧。初拧、复拧、终拧都应从螺栓群中部开始向四周扩展逐个拧紧，每拧一遍均应用不同颜色的油漆做上标记，防止漏拧。
接头如有高强度螺栓连接又有电焊连接时，是先紧固还是先焊接应按设计规定规定的顺序进行，设计无规定期，按先紧固后焊接（即先栓后焊）的施工工艺顺序进行，先终拧完高强度螺栓再焊接焊缝。
高强度螺栓的紧固顺序从刚度大的部位向不受约束的自由端进行，同一节点内从中间向四周，以使板间密贴。

图4.3.1 扭剪型高强度螺栓的紧固方法
1—梅花头； 2—断裂切口； 3—螺栓螺纹部分； 4—螺母；
5—垫圈； 6—被夹紧的板束； 7—外套筒； 8—内套筒

一般接头：应从螺栓群中间向外侧进行紧固，如图.4.4.1
箱型接头：螺栓群的A﹑B﹑C﹑D紧固顺序，按箭头方向所示，如图10.4.4.2
工字型接头：紧固顺序如图10.4.4.3

图.4.4.1 一般接头紧固顺序 .4.4.2 箱型接头紧固顺序

图.4.4.3 工字型接头紧固顺序
第五节 质量标准
详见《钢结构工程质量验收规范》GB50205—2023
第六节 成品保护
6.1钢结构防腐区段（如酸性车间）应在连接板缝、螺头、螺母、垫圈周边涂抹防腐腻子（如过氯乙烯腻子等）封闭、面层防腐解决与该区钢结构相同。
6.2结构防腐区段应在连接板缝、螺头、螺母、垫圈周边涂抹快干红丹漆封闭，面层防锈解决与该区钢结构相同。
第七节 应注意的问题
7.1技术质量
1.高强度螺栓连接副材质必须符合设计及有关规范规定。
2.高强度大六角头螺栓连接副的扭矩系数和扭剪型高强度螺栓的紧固轴力（预拉力），经复验后必须符合有关规范规定。
3.钢结构构件摩擦面抗滑移系数经检查必须符合设计规定。
4.扭矩不准：应定期校正电动扳手或手动扳手的扭矩值使其偏差不大于±5%，严格控制超拧。
5.安装高强度螺栓前作好接头摩擦面上清理，不允许有毛刺、铁屑、油污、焊接飞溅物，用钢丝刷沿受力垂直方向除去浮锈。摩擦面应干燥，没有结露、积霜、积雪。并不得在雨天进行安装；当气温低于﹣10℃，停止作业。当天安装的高强度螺栓，当天终拧完。
6.高强度螺栓应自由穿入螺栓孔内。扩孔时，铁屑不得掉入板层间。扩孔数量不得超过一个接头螺栓孔的1/3，扩孔直径不得大于原孔径再加2mm。严禁用气割进行高强度螺栓的扩孔工作；
7.严格按照从中间向四周扩展的顺序，执行初拧、（复拧）、终拧的施工工艺程序，严禁一步到位的方法直接终拧。
8.螺栓穿入方向以便利施工为准，每个节点整齐一致；
9.螺母、垫圈均有方向规定，螺栓、螺母均标有级别与生产厂家；
10.因狭窄高强度螺栓扳手不宜操作部位，可采用加高套管或用手动扳手安装。可转动螺栓头，但必须根据实验调整紧固扭矩；
11.高强度螺栓超拧应更换并废弃换下来的螺栓，不得反复使用，再次使用的连接板须再次解决。
12.高强度螺栓的安装、运送与使用中应尽量保持出厂状态。
13.高空施工时严禁乱扔螺栓、螺母、垫圈及尾部梅花头，严格回收，以免坠落伤人。
14.施拧后应及时涂防锈漆。
15.对于露天使用或接触腐蚀性气体的钢结构，在高强螺栓拧紧检查验收合格后，连接处板缝应及时用防水或耐腐蚀的腻子封闭。
7.2安全措施
1.在钢结构施工以前，应建立健全安全生产管理体系，层层贯彻安全生产责任制；
2.根据工程的具体特点，做好切合实际的安全技术书面交底。定期与不定期的进行安全检查。
3.现场用电必须严格执行GB50194、JGJ46—88等的规定，高强度螺栓施工机具的接电口应有防雨、防漏电的保护措施，防止施工人员高空触电；
4.进入施工现场必须戴好安全帽，高空作业必须戴安全带，穿防滑鞋；
5.高空操作人员使用的工具及安装用的零部件，应放入随身携带的工具带内，不可随便向上下丢抛。手动工具如棘轮扳手、梅花扳手等应用小绳栓在施工人员的手腕上，拧下来的扭剪螺栓梅花头应随手放入专用的收集袋内，避免坠落伤人；
6.做好高空施工的安全防护工作，标准化设计和制作高强度螺栓施工用安全吊篮，规定吊篮安全牢固轻便，便于工人施工转场；
7.在施工以前应对高空作业人员进行身体检查，对患有不宜高空作业疾病（心脏病、高血压、贫血等）的人员不得安排高空作业。
7.3环境保护和文明施工
1.使用风动或其他噪音较大的工具、机具施工时要尽量避免夜间施工，以免噪音扰民。
2.拧下来的扭剪型高强度螺栓梅花头要集中堆放，统一解决。