高强螺栓终拧扭矩怎么算?钢结构连接施工与验收的七个控制点

编辑:江晓笔 来源:土木工程网 发布:2026-11-08 浏览:7319
扭矩系数0.110至0.150、标准偏差不大于0.010、初拧50%、抽查10%且不少于1个节点,这四组数字决定钢结构连接安全。本文按GB 50205-2020与GB 50755-2012拆解高强螺栓施工全过程。

一、先分清三种连接副,别拿错扳手。钢结构高强螺栓连接分大六角头与扭剪型两类。大六角头高强螺栓连接副由一个螺栓、一个螺母、两个垫圈组成,施工控制的是扭矩,终拧后需用扭矩扳手抽检;扭剪型高强螺栓连接副的螺栓尾部带梅花头,终拧以拧掉梅花头为到位标志,检查靠目测梅花头是否拧断。两者的性能等级常见为8.8S与10.9S,10.9S用于承受较大荷载的主要承重构件。施工前必须核对螺栓的规格、性能等级、批号与质量证明文件,同一节点不得混用不同批号的连接副——扭矩系数按批测定,混批之后抽检数据就失去意义。

二、扭矩系数必须复验,这是所有计算的起点。《钢结构工程施工质量验收标准》GB 50205-2020要求,大六角头高强螺栓连接副应按批进行扭矩系数复验,每批取8套,扭矩系数平均值应在0.110至0.150之间,标准偏差不应大于0.010。复验不合格的批次不得使用,也不得靠反复拧紧"磨合"。很多现场把扭矩系数当成理论常数直接代入,实际上它受螺纹加工精度、表面磷化处理、润滑状态、存放时间与环境湿度影响,同规格不同批号可以差0.02以上,对应的终拧扭矩就差10%以上,这正是"按规范拧了却抽检不合格"的根源。

三、终拧扭矩怎么算:一个公式加一次试拧。大六角头高强螺栓终拧扭矩按Tc等于K乘P乘d计算,其中K为扭矩系数复验平均值,P为螺栓施工预拉力,d为螺栓公称直径。以M24、10.9S为例,施工预拉力取225kN,若K复验值为0.130,终拧扭矩约为702N·m。初拧扭矩一般取终拧扭矩的50%,初拧后应在螺栓头上做标记,避免漏拧与重复拧;初拧与终拧之间的间隔不宜超过24小时,同一节点应从螺栓群中部开始向外对称施拧,不得从边缘单向推进,否则板材间隙被赶到一侧,摩擦面贴合不实。终拧完成后要逐个检查标记,扭剪型螺栓以梅花头全部拧断为准,未拧断的必须补拧或更换。

四、抗滑移系数:决定承载力的另一半。高强螺栓摩擦型连接的承载力来自板面摩擦,抗滑移系数直接决定能传多大力。规范要求摩擦面经处理后抗滑移系数达到设计规定值,喷砂(丸)处理的Q235钢构件通常取0.45,Q355取0.45至0.50,具体以设计文件为准;涂装会显著降低摩擦面系数,因此摩擦面范围内不得涂漆,需在工厂涂装时预留或采取屏蔽措施。抗滑移系数试件应随构件同批处理、同条件存放,每批三组,试验在安装前完成。现场最怕两件事:一是摩擦面生锈后用砂纸随意打磨,表面粗糙度不均;二是雨天安装未做防护,板面进水后系数下降。

五、检查数量与欠拧、超拧的处理。GB 50205-2020规定,大六角头高强螺栓终拧扭矩检查按节点数抽查10%,且不应少于10个节点;每个被抽查节点按螺栓数抽查10%,且不应少于2个。检查方法是在终拧1小时后、48小时内,用扭矩扳手将螺母退回约60度再重新拧至原位,测定当时的扭矩值。欠拧的必须补拧到规定扭矩;超拧的(实测扭矩大于规定值的1.1倍)应更换螺栓重新施拧,因为超拧会使螺栓产生附加塑性变形,预拉力反而下降。这条常被现场简化成"超了就算了",实际上是验收时最容易被判定不合格的一项。

六、安装过程的六个禁止。①不得用气割扩孔,扩孔应采用绞刀或钻头,扩孔后孔径不得超过1.2倍螺栓直径,扩孔数量超过该节点螺栓数三分之一时应更换连接板;②不得强行穿入,螺栓不能自由穿入时用铰刀修孔,不得用锤击;③不得在雨中或摩擦面潮湿时安装;④不得用高强螺栓临时固定后再终拧同一批,临时固定应使用冲钉与普通螺栓,数量各不少于安装孔的三分之一;⑤不得漏拧垫圈,大六角头连接副两个垫圈一个在螺母侧、一个在螺栓头侧,扭剪型螺栓垫圈在螺母侧;⑥不得在涂装前不封板缝,板缝应嵌填密封,防止雨水渗入摩擦面。这六条几乎每条都对应过返工案例,尤其是气割扩孔,一旦发生,整块连接板基本报废。

七、从一批螺栓到一栋楼的证据链。把上述要求串起来,一个合格的高强螺栓连接应留下完整资料:连接副质量证明书与复验报告(每批8套、K值与标准偏差)、摩擦面抗滑移系数试验报告(每批3组)、初拧与终拧记录(含施工扭矩、施拧人、日期)、扭矩扳手检定证书(检定周期一般不超过1年,每班次使用前校核)、终拧扭矩抽检记录(节点10%、每节点螺栓10%)、以及不合格处置记录。钢结构工程的特点是隐蔽后无法复查,这些纸面记录就是结构安全的唯一凭据。国内多个大型场馆与超高层项目在验收阶段被要求补充的,往往不是实体质量,而是这套过程资料。

补充:连接副的保管与环境条件。高强螺栓的扭矩系数对表面状态极其敏感,保管不当会让复验数据全部作废。三条要求:一是连接副应在干燥、通风的室内存放,不得露天堆放,包装箱不得随意打开,开箱后应当天用完,未用完的重新密封并记录开箱时间;二是不得水洗、不得涂油、不得与其他螺栓混放,表面有锈蚀、螺纹损伤的必须报废,不得用钢丝刷"处理一下继续用";三是安装时摩擦面应保持干燥、整洁,不得在雨中作业,接触面不得涂漆(设计另有规定的除外),安装温度低于零下10摄氏度时应停止施工或采取专项措施。此外,扭矩扳手必须每班次使用前校核,检定周期一般不超过1年,误差超过±5%即应停用;电动扳手要按终拧扭矩提前标定,不能凭"拧到不动为止"的经验操作。施工记录里要写清当班使用的扳手编号与校核值,这是抽检不合格时唯一能自证的依据。

再补一条季节性提醒。冬季施工时,钢材与连接副的收缩差异会导致预拉力损失,规范要求安装温度低于零下10摄氏度时停止或采取专项措施;同一节点宜在同一天完成初拧与终拧,跨夜施工的节点次日必须复紧检查。这一点在北方项目的冬期施工方案里要单独成条。

结语:高强螺栓连接的三个数字最值得记:K值0.110至0.150、初拧50%、抽查10%不少于10个节点。公式很好背,难的是每一批都复验、每一个节点都做标记、每一支扳手都按期检定。钢结构的可靠性,就藏在这些重复动作里。

参考来源:《钢结构工程施工质量验收标准》GB 50205-2020(高强螺栓连接副扭矩系数复验、终拧扭矩检查、抗滑移系数试验相关条文)、《钢结构工程施工规范》GB 50755-2012、《钢结构设计标准》GB 50017-2017、《紧固件机械性能》GB/T 3098系列,2026年11月8日整理。