杜振东 胡登飞
武汉建工集团股份有限公司 湖北武汉 43000
摘要：近年来，钢结构建筑发展迅速，在愈来愈多的钢结构工程采用高强度螺栓连接的同时，对高强度螺栓及其连接节点的研究也一直在更新。更高性能等级的螺栓和新螺栓品种，如12.9级、14.9级高强度螺栓、单向螺栓、环槽铆钉等的出现使得高强度螺栓的种类更为丰富，镀锌防腐蚀螺栓、预拉力指示器等新工艺、新方法给高强度螺栓的设计施工带来了新的内容。
关键词：钢结构；高强度螺栓；连接技术
引言
高强度螺栓连接作为现代钢结构的主要连接方式之一，具有受力性能好、耐疲劳、抗震性能好、连接刚度高、施工简便、可拆换等优点，被广泛地应用在建筑钢结构、桥梁钢结构、塔桅钢结构等的工程连接中,成为钢结构现场安装的主要手段之一。
1螺栓连接技术
装配式的钢结构螺栓连接包括普通螺栓连接和高强度螺栓连接。工程实践证明，螺栓连接容易装配，支撑机械要求较低，因此可以广泛使用。根据螺栓强度的不同，有三种螺栓连接技术:拉伸和剪切强度螺栓连接、剪切强度螺栓连接由于螺栓本身的性能问题，工程技术人员在设计和施工过程中重点关注螺栓、连接对和阵列之间的连接情况。由于螺栓连接操作过程中出现问题的频率较高，设计人员在设计过程中必须考虑螺栓连接抗剪强度的断裂和压力孔壁的损坏；此外，在结构安装过程中，施工人员必须确保结构装配的准确性，以避免孔道不匹配，从而影响整个结构的稳定性。
2螺栓材料
12.9级高强度螺栓通常采用SCM435合金钢材料制造，其抗拉强度达到1220MPa；对于12.9级以上的高强度螺栓，惠卫军[11]在常用42CrMo钢基础上，研制出高强度螺栓钢ADF1，在1300MPa级的强度水平下具有良好的耐延迟断裂性能，同时设计出1500MPa级的高强度螺栓钢42CrMoVNb，可以用作14.9级高强度螺栓钢；蔡璐[14]利用ADF1钢研制出1300MPa级高强度螺栓，对其工艺和力学性能进行了试验；卢海波[17]以ADF1高强度螺栓钢为基础，开发出性能满足14.9级发动机缸盖螺栓，其抗拉强度为1.45-1.49GPa。
3嵌套式单边高强螺栓构造
嵌套式单边高强螺栓由圆头螺栓、圆头拉杆、嵌套部分、嵌套拉杆、安装板、密封胶和螺母组成(ZL 2012 3100516467.7、zl 2011310676811专利)。圆头螺钉尾带有一个圆头螺钉拉杆，嵌套部分被分割成多个零部件，安装完成后完全嵌套。由每个拉杆的定位孔加工而成，这样就可以定位每个嵌套部件的安装。螺栓除了满足单边紧固的功能要求外，还具有建筑设计新颖、安装方便、制造经济等特点。
4性能研究
AnaMargaridaGiraoCoelho[18]把12.9级螺栓用于端板连接，通过试验研究其节点性能及破坏模式，发现12.9级螺栓试件在破坏时候具有脆断裂缝，基本没有塑性变形；Primo?Mo?e和DarkoBeg[、T.N.Chakherlou和Z.EmamiGeiglou[21]进行了12.9级螺栓用于双剪面情况下的高强度钢材节点性能的研究，研究表明：采用12.9级螺栓，螺栓剪切破坏时变形较小，原因是12.9级螺栓的材质为高强钢，塑性变形小。
5做好材料管理
材料是影响工程质量的因素之一。建筑材料(原材料或成品、半成品)的质量影响工程的同质性质量。就整个工程而言，人工、机械和材料成本占施工成本的大部分。良好的材料管理不仅是成本控制的一种手段，而且也是质量控制的一种有效手段。建材的数量、规格、种类和质量符合要求，不仅满足工程施工技术的需要，而且为企业带来额外的社会经济效益，提高企业的可持续发展能力。无论是根据法律法规、规则和工程道德，在选择工程材料(指标符合相关要求的材料)时，都不应选择质量较低的材料。具体而言，连接螺栓或焊条是确保整体结构稳定性的关键，在随后的操作和使用过程中可能会出现质量问题，。在任何一种情况下，工程经理都受到良心和法律的谴责和惩罚。加强采购系统建设和严格的采购程序，同时选择高素质人员担任采购人员。同时，用严格的体制程序来管理高素质的人。此外，采购过程不能仅仅是"最低供应"，近年来，国家逐步引导企业摆脱这种"误解"。在采购前，应首先审查市场条件，以性价比作为采购材料的基准，确保建筑材料的质量和价格能够满足企业的施工需求，为后续施工做好准备，并确保施工的最终效果。施工过程的材料管理必须严格。高强度螺栓及其附件必须按批次分别储存，并在批次之间连续使用。在储存、运输和施工过程中不得混合或混合。必须对其进行少量装载、卸载、防止潮湿、锈蚀、污染和摩擦。无论是螺栓还是焊条，都要严格建设账户，加强检查试验。
6单向螺栓产品
国内的学者也对单向螺栓进行研究与开发。对单向螺栓进行了较为详细的研究，申请了单边紧固螺栓的发明专利，研制并发出钢结构用国产自锁式8.8级和10.9级单向螺栓STUCKBOM，并进行了拉伸试验和剪切试验，探究单向螺栓连接钢板在轴向拉力和竖向剪切作用力下连接节点的承载能力和失效模式，试验表明单向螺栓抗剪承载力相较于同等级普通螺栓有较大的提高；同时从螺杆的拉伸变形、套筒的变形、锥头与套筒间的相对滑移三个方面分析，给出自锁螺栓的初始抗拉刚度的计算方法，计算结果与试验数据吻合较好，可以为工程应用提供参考。以M20扭剪型高强度螺栓为原型，设计出一种新型单面螺栓，SHSOB螺栓。给出了其成型原理，安装步骤，并且对预紧力随时间变化趋势、破坏模式、荷载-位移曲线变化规律、抗剪承载力计算公式等进行了试验探究和理论分析。发明了一种新型单向螺栓——“注脂单向螺栓”。该种螺栓由螺母、螺杆、颈垫、橡胶垫圈、套筒、锥形螺母组成。螺母、颈垫和橡胶垫圈上留有注脂孔道。胶脂由孔道注入单向螺栓内部填充套筒与螺杆之间的间隙以及套筒与螺栓孔壁之间的间隙，能解决螺栓预紧力较小时螺栓在螺栓孔中滑移导致连接初始刚度较低的问题。提出了一种新型单边紧固螺栓专利，伞式展开螺栓紧固件以及旋转式展开螺栓紧固件。
结束语
高强度螺栓连接作为上世纪70年代以来我国快速发展的一种钢结构施工技术，为设计施工提供了极大的便利性。在预制装配式结构快速兴起的今天，螺栓连接拆装方便的特点很好地契合了装配式结构施工的特点。相对于普通螺栓，高强度螺栓连接的节点刚度大、承载能力强、安全性能高。因此，继续深入研究高强度螺栓及其连接方式是非常有必要的。加强12.9级高强度螺栓连接性能研究和规范编制，促进其在工程领域的应用，尤其是建筑工程领域的应用。
参考文献
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