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螺栓扭矩对照表国家标准

时间:2022-10-30 百科知识 版权反馈
【摘要】:目前,钢结构中常用的是手工电弧焊。因此钢结构规范规定,C级螺栓宜用于沿其杆轴方向受拉的连接。如上所述,高强度螺栓连接是靠连接件接触面间的摩擦力来阻止其相互滑移的,为使接触面有足够的摩擦力,就必须提高构件的夹紧力和增大构件接触面的摩擦系数。高强度螺栓所用材料的强度为普通螺栓强度的4~5倍,一般常用性能等级为8.8级和10.9级的钢材制造。应当指出,高强度螺栓实际上有摩擦型和承压型之分。

一、钢结构的连接方法

1.焊接连接

焊接连接有气焊、接触焊和电弧焊等方法。在电弧焊中又分手工焊、自动焊和半自动焊三种。目前,钢结构中常用的是手工电弧焊。利用手工操作的方法,以焊接电弧产生的热量使焊条和焊件(即被连接的钢材)熔化,从而凝固成牢固接头的工艺过程,就是手工电弧焊。

对于一般钢结构(重级工作制吊车梁、吊车桁架或类似结构除外),焊接Q235钢时宜采用E4300~E4313型焊条,焊接16Mn钢或16Mnq钢时宜采用E5001~E5014焊条,焊接15MnV钢或15MnVq钢时宜采用E5500~E5513型焊条。

2.普通螺栓连接

螺栓连接施工简单,固定牢靠,无需专门设备,广泛用于临时固定构件及可拆卸结构的安装中。按国际标准,螺栓统一用螺栓的性能等级来表示,如“4.6级”、“8.8级”、“10.9级”等。此处小数点前数字表示螺栓材料的最低抗拉强度,例如,“4”表示400N/mm2,“8”表示800N/mm2等。小数点及以后数字(0.6、0.8等)表示螺栓材料的屈强比,即屈服点与最低抗拉强度的比值。普通螺栓是属于4.6级的螺栓,用Q235F钢制成。

普通螺栓连接有两种,一种是C级螺栓(粗制螺栓)连接,另一种是A级或B级螺栓(精制螺栓)连接。C级螺栓加工粗糙,尺寸不够准确,只要求Ⅱ类孔(即在单个零件上一次冲成或不用钻模钻成设计孔径的孔),成本低;A级和B级螺栓经车削加工制成,尺寸准确,要求Ⅰ类孔(连接板件组装后,孔精确对准,内壁平滑,孔轴垂直于被连板件的接触面),其抗剪性能比C级螺栓好,但成本高,安装困难,较少使用。

C级螺栓在传递剪力时,连接的变形较大,但传递拉力的性能尚好。因此钢结构规范规定,C级螺栓宜用于沿其杆轴方向受拉的连接。规范同时指出,在下列情况下可用于受剪连接:

(1)承受静力荷载结构中的连接或间接承受动力荷载结构中的次要连接。

(2)不承受动力荷载的可拆卸结构的连接。

(3)临时固定构件用的安装连接。

C级螺栓的直径为16mm、18mm、20mm、22mm、24mm、27mm、30mm,常用的为16mm及20mm,C级螺栓的螺栓孔直径可比螺栓杆大1~1.5mm。

3.高强度螺栓连接

高强度螺栓是一种新的连接形式,它具有施工简单、受力性能好、可拆换、耐疲劳以及在动力荷载作用下不致松动等优点,是很有发展前途的连接方法。

用特制的扳手上紧螺帽,使螺栓产生巨大而又受控制的预拉力P,通过螺帽和垫板对被连接件也产生了同样大小的预压力P。在预压力P作用下,沿被连接件表面就会产生较大的摩擦力,显然,只要N小于此摩擦力,构件便不会滑移,连接就不会受到破坏,这就是高强度螺栓连接的原理。

如上所述,高强度螺栓连接是靠连接件接触面间的摩擦力来阻止其相互滑移的,为使接触面有足够的摩擦力,就必须提高构件的夹紧力和增大构件接触面的摩擦系数。构件间的夹紧力是靠对螺栓施加预拉力来实现的,但由低碳钢制成的普通螺栓因受材料强度的限制,所能施加的预拉力是有限的,它所产生的摩擦力比普通螺栓的抗剪能力还小,所以如要靠螺栓预拉力所引起的摩擦力来传力,则螺栓材料的强度必须比构件材料的强度大得多才行,亦即螺栓必须采用高强度钢制造,这也就是称为高强度螺栓连接的原因。

高强度螺栓所用材料的强度为普通螺栓强度的4~5倍,一般常用性能等级为8.8级和10.9级的钢材制造。8.8级采用的为优质碳素钢的45号钢或35号钢;10.9级采用的钢号为合金结构钢的20MnTiB钢(20锰钛硼钢)、40B钢(40硼钢)、35VB钢(35矾硼钢)高强度螺栓连接中,摩擦系数的大小对承载力的影响很大。试验表明,摩擦系数与构件的材质(钢号)、接触面的粗糙程度、法向力的大小等都有直接的关系,其中主要是接触面的形式和构件的材质。为了增大接触面的摩擦系数,施工时应将连接范围内构件接触面进行处理,处理的方法有喷砂、用钢丝刷清理等。设计中应根据工程情况,尽量采用摩擦系数较大的处理方法,并在施工图上清楚注明。

应当指出,高强度螺栓实际上有摩擦型和承压型之分。摩擦型高强度螺栓承受剪力的准则是设计荷载引起的剪力不超过摩擦力,以上所述就是指这一种;而承压型高强度螺栓则是以杆身不被剪坏或板件不被压坏为设计准则,其受力特点及计算方法等与普通螺栓基本相同,但由于螺栓采用了高强度钢材,所以具有较高的承载能力。

4.自攻螺钉连接

自攻螺钉多用于薄金属板间的连接,连接时先对被连接板制出螺纹底孔,再将自攻螺钉拧入被连接件螺纹底孔中,由于自攻螺钉螺纹表面具有较高硬度(≥HRC45),其螺纹具有弧形三角截面普通螺纹,螺纹表面也具有较高硬度,可在被连接板的螺纹底孔中攻出内螺纹,从而形成连接。

自攻螺钉分为自钻自攻螺钉与普通自攻螺钉。不同之处在于普通自攻螺钉在连接时,须经过钻孔(钻螺纹底孔)和攻丝(包括紧固连接)两道工序;而自钻自攻螺钉在连接时,是将钻孔和攻丝两道工序合并后一次完成,先用螺钉前面的钻头进行钻孔,接着就用螺钉进行攻丝和紧固连接,可节约施工时间,提高工效。

自攻螺钉具有低拧入力矩和高锁紧性能的特点,在轻型钢结构中广泛应用。

二、钢结构安装施工工艺

钢结构施工包括制作与安装两部分。

1.钢结构安装工艺流程

编制施工组织设计或施工方案→施工场地三通一平→吊机进场→柱、梁、板安装→檩条支撑系杆安装→屋面系统安装→零星构件安装→收尾拆除施工设备。

2.钢结构安装施工要点

1)吊装前准备工作

(1)安装前应对基础轴线和标高、预埋板位置、预埋与混凝土紧贴性进行检查、检测和办理交接手续。

(2)超出规定的偏差,在吊装之前应设法消除,构件制作允许偏差应符合规范要求。

(3)准备好所需的吊具、吊索、钢丝绳、电焊机及劳保用品,为调整构件的标高准备好各种规格的铁垫片、钢楔。

2)吊装工作

(1)吊点采用四点绑扎,绑扎点应用软材料垫至其中,以防钢构件受损。

(2)起吊时先将钢构件吊离地面50cm左右,使钢构件中心对准安装位置中心,然后徐徐升钩,将钢构件吊至需连接位置,即刹车对准预留螺栓孔,并将螺栓穿入孔内,初拧作临时固定,同时进行垂直度校正和最后固定,经校正后,并终拧螺栓作最后固定。

3)钢构件连接要点

(1)钢构件螺栓连接要点:

①钢构件拼装前应检查清除飞边、毛刺、焊接飞溅物等,摩擦面应保持干燥、整洁,不得在雨中作业。

②高强度螺栓在大六角头上部有规格和螺栓号,安装时其规格和螺栓号要与设计图上要求相同,螺栓应能自由穿入孔内,不得强行敲打,并不得气割扩孔,穿放方向符合设计图纸的要求。

③从构件组装到螺栓拧紧,一般要经过一段时间,为防止高强度螺栓连接副的扭矩系数、标高偏差、预拉力和变异系数发生变化,高强度螺栓不得兼作安装螺栓。

④为使被连接板叠密贴,应从螺栓群中央顺序向外施拧,即从节点中刚变大的中央按顺序向下受约束的边缘施拧。为防止高强度螺栓连接副的表面处理涂层发生变化影响预拉力,应在当天终拧完毕;为了减少先拧与后拧的高强度螺栓预拉力的差别,其拧紧必须分为初拧和终拧两步进行;对于大型节点,螺栓数量较多,则需要增加一道复拧工序,复拧扭矩仍等于初拧的扭矩,以保证螺栓均达到初拧值。

⑤高强度六角头螺栓施拧采用的扭矩扳手和检查采用的扭矩扳手,在扳前和扳后均应进行扭矩校正。其扭矩误差应分别为使用扭矩的±5%和±3%。

对于高强度螺栓终拧后的检查,可用“小锤击法”逐个进行检查,此外应进行扭矩抽查,如果发现欠拧漏拧者,应及时补拧到规定扭矩,如果发现超拧的螺栓应更换。

对于高强度大六角螺栓扭矩检查采用“松扣、回扣法”,即先在累平杆的相对应位置划一组直线,然后将螺母退回30°~50°,再拧到与细直线重合时测定扭矩,该扭矩与检查扭矩的偏差在检查扭矩的±10%范围内为合格,扭矩检查应在终拧1h后进行,并在终拧后24h之内完成检查。高强度螺栓上、下接触面处加有1/20以上斜度时,应采用垫圈垫平。高强度螺栓孔必须是钻成的,孔边应无飞边、毛刺,中心线倾斜度不得大于2mm。

(2)钢构件焊接连接要点:

①焊接区表面及其周围20mm范围内,应用钢丝刷、砂轮、氧乙炔火焰等工具,彻底清除待焊处表面的氧化皮、锈、油污、水等污物。施焊前,焊工应复核焊接件的接头质量和焊接区域的坡口、间隙、钝边等的处理情况。当发现有不符合要求时,应修整合格后方可施焊。

②厚度12mm以下板材,可不开坡口,采用双面焊,正面焊电流稍大,熔深达65%~70%,反面达40%~55%,厚度大于12~20mm的板材,单面焊后,背面清根,再进行焊接。厚度较大板,开坡口焊,一般采用手工打底焊。

③多层焊时,一般每层焊高为4~5mm,多道焊时,焊丝离坡口面3~4mm处焊。

④填充层总厚度低于母材表面1~2mm,稍凹,不得熔化坡口边。

⑤盖面层应使焊缝对坡口熔宽每边3mm±1mm,调整焊速,使余高为0~3mm。

⑥焊道两端加引弧板和熄弧板,引弧和熄弧焊缝长度应大于或等于80mm。引弧和熄弧板长度应大于或等于150mm。引弧和熄弧板应采用气割方法切除,并修磨平整,不得用锤击落。

⑦埋弧焊每道焊缝熔敷金属横截面的成型系数(宽度∶深度)应大于1。

⑧不应在焊缝以外的母材上打火引弧。

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