河南專業做鋼結構高強度螺栓連接面抗滑移系數試驗的機構/檢測站4006008589
 摘 要:探討了鋼結構高強度螺栓連接面抗滑移系數試驗的過程質量控制,并解決了試驗中的一些實際問題。
 關鍵詞:鋼結構 高強螺栓 摩擦面 抗滑移系數
1 高強度螺栓連接面
111 高強度螺栓 我國的普通螺栓有粗制螺栓(C級)和精制螺栓 (A級和B級)。 粗制螺栓的螺桿直徑公差較大,需要螺栓孔直徑大于桿徑1～2mm才易裝上。由于受剪連接可能產生滑移現象,所以標準規定用于非受力構件和安裝螺栓。 精制螺栓的螺桿直徑公差較小,無正公差,與螺孔密切配合(螺孔直徑比螺桿直徑大013mm)可用于主要受力構件。 在鋼結構連接中極少采用普通螺栓。我國的高強度螺栓,精度高于粗制螺栓而低于精制螺栓,與螺孔不能密切配合,只能當粗制螺栓使用。由于其螺孔直徑較大,要保證使用中不產生滑移現象,就應保證預拉力和摩擦面。 我國現有兩種高強度螺栓連接副:扭剪型高強度螺栓連接副(GB3632-3633)和大六角頭高強度螺栓連接副(GB1228-1231)。
112 高強度螺栓連接形式 從設計的角度,高強度螺栓的連接形式(按承載 方式劃分)分為兩種:摩擦型連接和承壓型連接。 高強度螺栓摩擦型連接:通過連接的板層間的抗滑力來傳遞剪力,按板層間出現滑動作為其承載能力的極限狀態。這種螺栓亦稱為摩擦型高強度螺 栓,適用于重要結構和承受動力荷載的結構,或用于可能出現反向內力的構件的連接。其孔徑比公稱直徑大115～210mm。 高強度螺栓承壓型連接:以連接板層間出現滑動作為正常使用(即在荷載標準值作用下)的權限狀態,而以連接的破壞(螺栓或板件的破壞)作為其承載能力的極限狀態。這種螺栓亦稱為承壓型高強度螺栓,其計算方法與構造要求與普通螺栓相同,可用于允許產生少量滑移的靜載結構或間接承受動力荷載的構件。當某一方向產生較大滑移時,可采用長圓孔。采用圓孔時,其孔徑比螺栓公稱直徑大110～115mm
。 兩種連接式比較:由于承壓型螺栓孔的孔徑比摩擦型的小015mm,連接的整體性和剛度也比摩擦型的差,且變形較大,強度儲備相對較低,因此在重要結構以及承受動荷載的結構中不許采用承壓型螺栓。而在材料、預拉力、接觸面的處理以及施工要求等方面,承壓型連接和摩擦型連接均無差異。
113 高強度螺栓摩擦面的處理 按照美國規范,高強度螺栓連接的接觸面的涂裝應經過試驗確定。因此,其摩擦系數的大小,應根據實際的表面處理情況進行試驗確定。 我國高強度螺栓摩擦面常用的處理方式有3種:噴丸或噴丸后生赤銹,保證0145的摩擦系數;噴砂后熱噴鋁(或鋅),保證0140的摩擦系數;噴砂后噴涂富鋅漆,保證0135的摩擦系數。
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2 高強度螺栓連接面抗滑移系數試驗
211 試驗要求 1)每種表面處理工藝需作3組試件; 2)抗滑移系數試驗應采用雙摩擦面的兩栓或三 栓拼接的拉力試件,試件根據設計圖紙制作; 3)抗滑移系數試驗采用的試件與所代表的構件應為同一材質、使用同一性能等級、同一直徑的高強度螺栓連接副; 4)試驗采用的試驗機誤差應在1%以內;5)試驗采用的貼有電阻片的高強度螺栓、壓力傳感器和電阻應變儀應在試驗前用試驗機進行標定,其誤差應在2%以內。
212 試驗步驟21211 試件的制備 試件表面應平整、干燥、無油污、孔和板的邊級無飛邊、無毛刺。 試件厚度差應小于1mm;接觸面間隙應小于1mm。 21212 試件摩擦面的表面預處理 按照設計要求控制試件摩擦面的預處理施工質量,預處理完畢后,試件應進行表面清潔度、粗糙度評定。 
21213 試件摩擦面的涂層施工 涂層施工完畢后,應進行涂層外觀、厚度、粗糙 度等項目的檢測。
21214 高強度螺栓初擰、終擰 先將沖釘打入試件孔定位,然后逐個換成裝有壓力傳感器或貼有電阻片的高強度螺栓。高強度螺栓的初擰扭矩為終擰扭矩的50%左右。高強度螺栓連接副的初擰、終擰應在同一工作日內完成。 高強螺栓的擰緊順序,應從試件中間到兩邊依次進行。 終擰時,施工扭矩應連續、平穩、螺栓、墊圈不得與螺母一起轉動,如有轉動應更換高強度螺栓。 對裝有壓力傳感器或貼有電阻片的高強度螺栓,采用電阻應變儀實測控制試件每個螺栓的預拉力值應在0195P～1105P(P為高強度螺栓設計預拉力值)之間。 當高強度螺栓終擰后,用013mm厚的塞尺插入 板縫深度不超過20mm。
21215 試件的拉力試驗 試驗時,要求試件的軸線與試驗機夾具中心嚴格對中。 在試件側向畫上刻度,以測量試件的滑移和變形情況。在試驗機的上下夾具上安裝位移計,以測量試件的整體變形情況。 加載時,應先加10%的抗滑移設計荷載值,停1min后,再平穩加載,加載速度為3～5kN/s。拉伸至滑動破壞,測得滑移荷載NV。 試驗過程中,當發生下述情況之一,其對應的荷載可定為試件的滑移荷載: 1)試驗機發生回針現象;2)試件側面畫線發生錯動; 3)X2Y記錄儀上變形曲線發生突變;4)試件突然發生“嘣”的響聲。 抗滑移系數,可根據滑移荷載NV和螺栓預拉力P的實測值,按下式計算(取兩位有效數字): μ=Nv/(nf ∑m i=1 Pi ) 式中 Nv———由試驗測得的滑移荷載,kN; nf———摩擦面面數,雙摩擦面取nf=2; ∑m i=1 P i ———試件滑移一側高強度螺栓預拉 力實測值之和(或同批螺栓連接 副的預拉力平均值)(取3位有效數字),kN; m———試件一側螺栓數量,雙栓時m=2, 三栓時m=3。 試驗過程中,若一側摩擦面發生滑移(滑動失效),拉力機出現回針,應繼續加載,待到另一側摩擦面也發生滑移時(此過程滑動失效側的螺栓承受剪力),試驗結束。應分別按上式計算出摩擦面的抗滑移系數μ值。 
21216 摩擦面抗滑移系數試驗的試驗報告內容 試件的制作質量、試件摩擦面的表面預處理施工質量、試件摩擦面的涂層施工質量、高強螺栓初擰、終擰施工質量和試件的拉力試驗。 
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3 高強度螺栓連接面抗滑移系數試驗時應注意的 問題 
311 試件摩擦極限拉力值F的選取 試件的摩擦極限拉力值F為:F=μnfPm式中 μ———為摩擦面設計抗滑移系數; nf———摩擦面面數,雙摩擦面取nf=2;P———螺栓設計預緊力,kN;
m———試件一側螺栓數量,雙栓時m=2; 三栓時m=3。 其中應選取略大的摩擦面設計抗滑移系數μ值。例如,生赤銹摩擦面μ選為0150;熱噴鋁(或鋅)摩擦面μ選為0145;噴涂富鋅漆摩擦面μ選為0150。 國內省級試驗單位的拉力機多為100t級,因此一般情況設計拉力值F應低于800kN(100t拉力機極限荷載的80%),否則會增加試驗費用和時間。 100t級拉力機鉗口極限距離為900mm,故試件 的總長應低于850mm;
且試件兩端夾持長度應不小 于
150mm
;夾具夾持長度100mm,過渡區50mm。
312 試件有效截面積的選取 試件的設計有效截面積應保證在達到設計抗滑移系數前試件不發生塑性變形,即T>F。其中F為試件的摩擦極限拉力值,T為試件的抗拉極限拉力值。 試件的抗拉極限拉力值T=σsA,其中,A為試件有效截面積。 實例:三栓試件(見圖1)
,采用<30mm螺栓,螺栓預緊力355kN,孔徑<33mm,試件抗拉極限σs為345MPa,設計μ值為0145。 圖1 三栓摩擦面抗滑移試件   試件的抗拉極限拉力值T為:T=σsA= 900145kN 試件的摩擦極限拉力值F為:F=μnfPm=958150kNT<F,即設計有效截面積未達到設計抗滑移 系數前試件已發生塑性變形,故該試件設計不合理(有效截面積偏低),得不到實際的抗滑移系數μ值。 (上接第396頁) 列,國外軟件中比較好的是SAP2000、STAAD/CHI2NA。
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7 結 語 多層鋼框架設計主要包括以上幾個部分。從結 構設計本身來說多層鋼框架設計和混凝土設計方法基本一致,從結構整體到局部,從具體構件到節點設計,但鋼結構也有其特殊的地方,如構件的穩定驗算等。總之,在多層鋼框架結構整體性有保證的前提 下,應該做到以下4點:1)強柱弱梁;2)強剪弱彎;3) 強壓弱拉;4)強節點弱構件。 
參考文獻 1 GB40017-2003鋼結構設計規范2 GB50011-2001建筑抗震設計規范 3 宋曼華,柴 昶,武人岱1鋼結構設計與計算1北京:機械工業出 版社,2000 4 陳紹蕃1鋼結構1北京:中國建筑工業出版社,1998
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