鋼結構螺栓連接(bolt connecting for steel structure)
將兩個以上的鋼結構零部件或構件用螺栓連接成為一體的連接方法。螺栓連接是構件預裝和結構安裝中簡便的連接方式。
螺栓連接在金屬結構安裝中早使用。19世紀30年代后期，螺栓連接逐漸被鉚釘連接代替，僅在構件組裝中作為臨時固定措施。20世紀50年代出現(xiàn)了高強度螺栓連接方法。高強度螺栓用中碳鋼或中碳合金鋼制成，其強度比普通螺栓高2～3倍。高強度螺栓連接具有施工方便、可靠等優(yōu)點，60年代以后在一些冶金工廠的鋼結構制造安裝中開始應用。武鋼1700mm軋機工程和上海寶鋼工程在建設中大量使用了高強度螺栓連接。
螺栓連接的傳力方式依其類型和節(jié)點連接構造的不同分為對接連接、搭接連接和T型連接(圖1)。
螺栓連接分為普通螺栓連接和高強度螺栓連接兩種。
普通螺栓連接主要分粗制螺栓連接和精制螺栓連接。粗制螺栓是用碳素結構鋼制成，為使螺栓順利地穿.入螺孔，其孔徑應比螺栓公稱直徑d大1.0～2.0mm。螺栓孔距排列要便于扳手擰緊螺帽。當粗制螺栓用于柱、梁、屋架的構件連接時，應采用加托板的連接構造。此時螺栓處于受拉狀態(tài)，其剪力由托板承受(圖2)。粗制螺栓所用材料強度等級低，限制了其在結構連接中的使用范圍，但在剪力較小的工作平臺次梁、墻皮梁、屋面梁及支撐、鉸接支座等的連接中仍得到廣泛應用。粗制螺栓還普遍用于廠房鋼結構的預拼裝、鉚接構件鉚接前的預緊固以及高強度螺栓連接前的組裝和安裝節(jié)點焊接前的臨時緊固等。粗制螺栓作為固定螺栓使用時，需在找正后將其擰緊并采取防松措施。
精制螺栓連接時.其孔徑應與螺桿直徑相同，螺栓穿入螺孔時應用錘擊打入，制孔質量和螺桿的加工精度要有嚴格要求。精制螺栓連接用于一些經常拆裝和無法鉚接的結構連接。
高強度螺栓連接 按其受力狀況主要分為摩擦型和承壓型兩種。在摩擦型連接中，靠螺栓緊固壓力使連接板層貼緊后在鋼板接觸表面產生的摩擦力來傳遞外力。對構件表面進行噴砂處理后生成赤銹面，可獲得較大的摩擦系數，減少連接螺栓的數量。摩擦型高強度螺栓的孔徑應比螺栓公稱直徑d大1.5～2.0mm。承壓型高強度螺栓連接是使構件間產生的摩擦力和螺栓軸剪切力與構件的承壓力同時作用來傳遞應力的，其孔徑應比螺栓公稱直徑d大1.O～1.5mm。制孔采用數控鉆床鉆孔和鉆模鉆孔等方法。
高強度螺栓長度L的計算公式為：L=L’+ns+m+3p。式中L’為連接板層厚度；n為墊圈個數；s為墊圈公稱厚度；m為螺母公稱厚度；p為高強度螺栓的螺距。
由一個高強度螺栓、一個螺母和一個(或兩個)墊圈可組成高強度螺栓連接副。目前我國有兩種形式的高強度螺栓連接副，一種是大六角頭高強度螺栓連接副，另一種是扭剪型高強度螺栓連接副，要求在同批內配套使用。施工時，先用粗制螺栓將結構臨時固定，待結構安裝找正后，再從螺栓群中部開始逐個將粗制螺栓換上高強度螺栓并進行初擰，初擰后再順次進行復擰和終擰。
進行大六角頭高強度螺栓連接副安裝時，螺栓兩邊應各加一個墊圈(圖3a)。初擰扭矩值為終擰扭矩值的50％，復擰扭矩值等于終擰扭矩值，終擰扭矩值計算公式為：Tc=KPcd。式中Tc為終擰扭矩值，N·m；K為扭矩系數；Pc為施工預拉力，kN；d為高強度螺栓螺紋直徑，mm。施擰采用扭矩扳手，每次使用前應進行扭矩校正。
進行扭剪型高強度螺栓連接副安裝時，應僅在螺母一側加一個墊圈(圖3b)。初擰扭矩值計算公式為：Tc=0.065Pcd。式中Tc為初擰扭矩值，N·m；Pc為施工預拉力，kN；d為高強度螺栓螺紋直徑，mm。終擰采用專用扳手將尾部梅花頭擰斷為止。質量檢查的應放在施工過程的監(jiān)督檢查。
在摩擦型連接中，摩擦面的狀態(tài)對接頭的抗滑移承載力有很大的影響，經表面處理生銹后的栓接接頭，安裝前需將表面的浮銹和污染物干凈；在下雨和潮濕氣候情況下，要采取相應措施，以保證摩擦面在干燥狀態(tài)下進行連接。
