钢结构高强度螺栓连接及设计、施工及验收规程条文说明.doc

钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程 JGJ82-91条文说明中华人民共和国行业标准钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程JGJ 82-91条 文 说 明前 言 根据原国家建工总局（82）建工科字第14号文的要求，由湖北省建筑工程总公司主编，包头钢铁设计研究院、铁道部科学院、冶金部建筑研究总院，北京钢铁设计研究总院等单位参加共同编制的钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程（JGJ82-91），经建设部一九九二年四月十六日以建标1992231号文批准，业已发布。 为便于广大设计、施工、科研、学校等单位的有关人员在使用本规程时能正确理解和执行条文规定，本规程编制组按章、节、条顺序编制了本规程的条文说明，供国内使用者参考。在使用中如发现本条文说明有欠妥之处，请将意见函寄湖北省建筑工程总公司。 本条文说明由建设部标准定额研究所组织出版发行，仅供国内使用，不得外传和翻印。第一章 总 则 第101条 本条说明编制规程的宗旨和目的。 第102条 本条明确指出了本规程仅适用于工业与民用房屋以及一般构筑物的钢结构的连接设计与施工。 第103条 本规程为现行钢结构设计规范在连接方面的延伸与补充，故本条提出了设计、施工时必须同时遵循的国家钢结构设计与施工的规范。应用本规程时，应注意用于普通钢结构构件的高强度螺栓连接与用于冷弯薄壁型钢的高强度螺栓连接在条文内容上的差异。 第104条 连接副为一套高强度螺栓紧固件（包括栓杆、螺母、垫圈）的总称。本条说明了本规程所适用的扭剪型及大六角型高强度螺栓应符合的国家标准。 第105条 提出了在图纸中应注明的具体要求。使制作、安装单位更好地按设计意图施工。第二章 连 接 设 计第一节 一 般 规 定 第2.1.1条 当前我国结构设计规范中采用了较为合理的、以概率理论为基础的极限状态设计方法。结构的极限状态可理解为结构发挥其最大承载力时（承载极限状态）或达到使用功能上允许的某极限值时（使用极限状态）的状态。 本条阐明了高强度螺栓连接接头（包括摩擦型与承压型）设计极限状态的定义。对摩擦型只考虑使用极限状态（在荷载设计值下连接件之间产生相对滑移），对承压型因使用经验还很少，故分别考虑承载极限状态（荷载设计值下达到最大承载力）及使用极限状态（荷载标准值下连接件之间产生相对滑移）。 第212条 一般情况下，按实际内力设计连接接头已可满足使用要求。但某些情况下，如构件拼接接头不能设在内力较小部位时,或因使用要求连接接头承载力要有一定裕度时，则宜按与构件等强度设计高强度螺栓接头。 第213条 本规程适用的高强度螺栓承压型连接为正常孔隙型，其制孔、摩擦面处理及施拧等要求均与高强度螺栓摩擦型连接相同。但因其为剪压传力，所连接组合的构件在承载时会比高强度螺栓摩擦型连接组合的构件有较大的变形，同时由于栓孔采用正常孔隙而不是紧密孔隙（国外有采用，装配时将栓杆打入孔内，其孔隙为03mm），故其承压、抗剪的工作条件较差，类似普通螺栓。由于这些因素加之国内尚无使用经验，故对高强度螺栓承压型连接的使用范围先限制在只承受静载或间接动载（并无反向受力）的构件的连接中。 薄壁型钢因壁很薄，承压抗力低，承压时易产生撕裂破坏，故不宜采用承压型连接。 第214条 冷弯薄壁型钢壁很薄时，喷砂等除去牢固附着于表面的氧化皮可能引起板厚减薄，故摩擦面处理宜采用除去油垢或钢丝刷除浮锈的处理方法。 第215条 对薄壁型钢连接，从强度协调考虑，不宜采用大直径螺栓。当壁厚小于4mm时，一般选用M12螺栓即可。 第216条 试验表明，摩擦型连接处在较高温度环境中时，由于预拉力产生应力松弛而降低的影响，会引起连接滑移荷载及抗滑移系数的降低。试验研究资料表明，当温度在100150范围内时，此降低幅度约为10。本条即按此提出，作为工程应用中的参考。当所处环境温度高于150时，按照现行钢结构规范要求，钢结构构件（包括相应的连接）应采取隔热防护措施。第二节 摩擦型连接的计算 第221条 本条完全引自现行钢结构设计规范（GBJI788）与冷弯薄壁型钢结构技术规范（GBJ1887）。以钢结构设计规范为例，公式（22l）与原规范（TJ1774）中高强度螺栓在摩擦型连接中抗剪承载力公式（54）实质上完全相同，但（54）式为容许应力表达加预拉力的压紧影响，使承压孔壁形成了三维应力状态，从而使承压强度有相当程度的提高。本条表232中承压设计强度即考虑了这一因素。当剪切面在螺纹处时，抗剪及承压强度均将降低，故在实际工程中不可避免这种情况时，应以螺纹有效直径d, 来计算承载力。 第234条 与现行普钢结构设计规范相同。对受拉、剪联合作用的连接验算，根据国内外试验研究情况，采用了拉剪椭圆相关公式，即式（234l）来计算。国外一些有关规范、规程也都采用此同类相关式并已有较成熟的使用经验。此外，对承压强度还要求满足式（234-2)的要求。从机理上说，承压强度与抗拉强度亦有相关关系，因预拉力对承压强度有提高影响，而外拉力又对预拉力有减小影响。但根据试验研究，即使外拉力Nbc达最大，预拉力P接近于零时，承压强度的降低幅度也是不大的（不至20）。故为应用上的方便，即不再考虑相关关系的变化，而对承压强度Nbc采用偏安全的定值折减系数12，这样只需用单项式（2342）核算即可。 第2. 3. 5条 本条与现行钢结构规范有关条文相同，高强度螺栓承压型连接除按前几条要求计算承载力外，还应考虑在标准荷载下不产生滑动的使用极限状态要求。本条即按此控制要求提出的。因摩擦型连接是以荷载设计值下不产生滑移为极限状态，而承压型连接是以荷载标准值下不产生滑移为极限状态，故可以摩擦型连接的承载力为基准限值，再考虑荷载设计值与荷载标准值之差别，即平均荷载分项系数13来确定此种状态下承压型连接的承载力。因而本条提出了承压型连接抗剪承载力不得超过同类摩擦型连接抗剪承载力的30，作为使用极限状态的控制条件。 第四节 接 头 设 计 第24. 1条 在同一接头同一受力部位上混用不同连接时，其各自分担的力将主要按变形协调关系来分配，若将刚度相差过大的连接并用在同一接头中，因其不能同时承载共同工作，接头总承载力仍只相当于刚度较大连接的单一承载力，这在力学性能上是不合理的。故不允许将摩擦型连接与承压型连接混用，或与普通螺栓混用。 关于高强度螺栓摩擦型连接与焊接或铆接并用，国外已进行了较多的试验研究，其主要结论性意见是： 1高强度螺栓摩擦型连接与侧角焊缝混用的性能优于与端角焊缝混用的性能。前者混用接头的最大强度可按（焊接接头的最大强度O.62高强度螺栓连接的最大强度）或09 X（高强度螺栓的滑动强度角焊缝最大强度）来考虑。 2高强度螺栓摩擦型连接与铆接混用时能够较好地协调工作，其接头总承载力一般可按栓、铆连接各自的承载力相叠加考虑。 国外一些规范、规程（如美国、日本、挪威、澳大利亚、欧洲钢协等）中都列入了可以考虑栓焊并用共同承载的条文，但实际应用在工程设计中的情况也不多。 考虑到并用连接的计算方法尚不十分成熟，在我国使用经验还很少，实际应用的必要性并不大等原因，故在新建工程中不推荐使用混用连接。而只限于必要时在改、扩建工程中用于结构连接的补强。这种情况下，可考虑原有的高强度螺栓或铆钉只承受原有结构的恒载，其它荷载则由新补强的连接承受。 此外，关于新接头中检焊并用的施工顺序，美国、日本郑重考虑焊接对板件变形不易夹紧的影响，因而推荐光拧后焊，而挪威、欧洲等则郑重考虑焊接加热对高强度螺栓应力松弛的影响，而推荐先焊后拧，故何种工序合理，宜根据板件厚度、反变形措施等条件具体分析考虑。 在同一接头中不同受力部位分别采用不同性质连接所组成的接头并用连接，可形成共同的承载能力，在使用上也有成熟的经验。 第242条、第243条、第24. 4条 各条均参照铆接连接的经验沿用其相应规定，并与现行钢结构设计规范条文相同。 第245条 国内外许多试验研究均表明，T形（或法兰等）受拉高强度螺栓连接在承载时，由于T形翼缘板翘曲变形影响，在此翼缘面上会同时作用有附加杠杆力。当翼缘板刚度不大（即板厚不厚）时，此杠杆力可使受拉高强度螺栓的附加拉力达30甚至更高，故不可忽视，但杠杆力的大小与翼缘板厚、螺栓排列及直径、接头形状等多种因素有关，准确计算十分困难，虽经多年研究，至今仍未得出公认的较准确且方便的计算公式，而大多是半经验半理论的。应用于工程时均带有相当的近似性。对美国道蒂、美国规范及手册、荷兰施塔克、同济大学、欧洲钢协及日本高强度螺栓设计指南等提出的各算式试算比较，对同一算例算得的杠杆力附加系数各为0.44、0.128、0.196、0.22、0.005等值,对见其差异很大。不便推荐出合理通用的统一算式。故本规程中只提出了当板件刚度不大时宜考虑杠杆力的不利影响，而未给出算式。当在工程中有必要考虑此影响而又无试验依据与可靠资料时，可以参照日本高强度螺栓设计指南（80版）或美国AISC手册中提的算式近似考虑杠杆力的影响。 为了减少杠杆力的不利影响，本规程条文中提出了在T型连接中宜采用较大刚度（厚度）的板件。至于板件达多厚时，可忽略不计杠杆力的影响，在法国钢结构规范、日本设计指南及费希尔的著作等资料中给出了算式，经试算此厚度限值约在2.22.5d（d为受拉连接高强度螺栓的直径），此值若用于实际工程，似亦偏大。 第2. 46条 承受弯矩或弯剪联合作用的外伸式端板接头的工作状态较复杂，按现有资料其计算方法可有栓群法、拟梁法及将受拉区按T形件计算等三类方法。经试算比较及分析后，本条文中仍推荐了国际上较多采用的栓群法。在算式中只求解最外排螺栓所受的最大拉力，而不包括端板厚度的验算，故设计者应自己考虑核算。同时，本算式未考虑杠杆力的影响，在应用时需加以注意。 试验表明，这种接头处虽因有弯矩作用使部分螺栓受有外拉力而降低了抗剪承载力，但因端板受压压紧作用又增加了压紧，进而使摩擦抗剪力有所补偿，其接头总抗剪力一般并不降低。但在本规程中所提出的计算式偏安全的不考虑这种压紧补偿作用，只考虑受拉区及受压区螺栓抗剪承载力的总和。 第24. 7条、第2. 4. 8条 均沿用已有且较成熟的拼接计算 方法。 第249条 试验表明，当构件连接或拼接接头较长，所排螺栓数量较多时，由于力作用在两端，使接头瑞部的螺栓与中部螺栓承受的力呈马鞍形不均匀分布，前者受力大而较早达到最大承载力，因而使总的承载力有所降低。故参照有关试验，对这种长接头的承载力乘以折减系数门(1.1-l1150d0）。第五节 连接构造要求 第2. 5. 1条、第2. 5. 2条 均参照现行钢结构设计规范相应 条文而提出。 第2. 5. 3条 是沿用铆接结构有关规定，并根据首钢设计院及冶金部建筑研究总院的试验研究结果确定的，表253的取值原则说明如下： 一、紧固件最小中心距和边距； 1在垂直于力作用方向； （l）应使钢材净截面的抗拉强度大于或等于钢材的承压强度； （2）毛截面屈服先于净截面破坏； （3）受力时避免在孔壁周围产生过度应力集中; （4）施工时影响。以往为了方便拧紧螺母，最小栓距习用3.5d0，在编制钢结构设计规范(TJ17-74）时经征求意见，认为3d0即可，高强度螺栓用套筒搬手，采用3d0也是可以的，故统一采用3d0作为最小检距； 2顺内力方向，按母材抗挤压和抗剪切等强的原则而定。 （l）端距2d0是考虑钢板在端部不致被紧固件冲切破坏而定； （2）紧固件的中心距，理论值约为2d0考虑前述其他因素取为3d0； 二、紧固件的最大中心距和边距； 1在垂直内力方向：取决于钢板间的紧密贴合条件； 2在顺内方向：取决于钢板的紧密贴合以及紧固件间钢板的变形约束条件； 第2. 5. 4条 翼缘角钢面积最小限值是为了保证整个翼缘与腹板之间能有可靠的传力连接“翼缘板理论切断点处外伸长度内的连接件数量是考虑翼缘板在刚进入理论切断点以内即能参加梁的工作而定。 第255条 因型钢的抗弯刚度较大，采用高强度螺栓不易使摩擦面贴紧。 第2. 5. 6条 提出了注意保护摩擦面的要求。但一般不宜采用外贴保护膜的作法，因除膜时费工费时。第三章 施工及验收第一节 高强度螺栓连接副的储运和保管 第311条 本条规定了大六角头高强度螺栓连接副的组成和组合、扭剪型高强度螺栓连接副的组成。由于高强度螺栓连接副制造厂是按批保证扭矩系数或紧固轴力，所以在使用时应在同批内配套使用。 第3. 1. 2条 高强度螺栓连接副的质量, 必须达到技术条件的要求,不符合技术条件的产品,不得使用。因此,每一制造批必须由制造厂出具质量保证书。 第3. 1. 3条 螺纹损伤后将会改变高强度螺栓连接副的扭矩系数或紧固轴力, 因此在运输、保管过程中应轻装、轻卸, 防止损伤螺纹。第3. 1. 4条 本条规定了高强度螺栓连接副在保管过程中应注意事项, 其目的是为了确保高强度螺栓连接副使用时同批; 尽可能保持出厂状态,以保证扭矩系数或紧固轴力不发生变化。 第3. 15条 本条是高强度螺栓连接副在现场安装过程应注意的事项，其目的也是为了防止扭矩系数或紧固轴力发生变化。 第二节 高强度螺栓连接构件的制作 第321条 本条内容与钢结构工程施工及验收规范（GBJ20583）中第352条相同。 第32. 2条 本条内容与钢结构工程施工及验收规范（GBJ 20583）中第353条相同。 第3. 2. 3条 冲孔工艺会使孔边产生微裂纹，降低钢结构疲劳强度，还会使钢板表面局部不平整，所以必须采用钻孔工艺。因高强度螺栓连接是靠板面摩擦传力，为使板层密贴，有良好的面接触，所以孔边应无飞边、毛刺。 第3. 24条 本条内容与钢结构工程施工及验收规范（GBJ 20583）中第354条相同。 第32. 5条 本条内容与钢结构工程施工及验收规范（GBJ 20583）中第355条相同。 第3. 26条 钢板表面不平整，有焊接飞溅、毛刺等将会使板面不密贴，影响高强度螺栓连接的受力性能，另外，板面上的油污将会大幅度降低摩擦面的抗滑移系数，因此表面不得有油污。表面处理方法的不同，直接影响摩擦面的抗滑移系数的取值，设计图中要求的处理方法决定了抗滑移系数值的大小，放加工中、必须与设计要求一致。 第3. 2. 7条 高强度螺栓连接处钢板表面上，如粘有赃物和油污，将会大幅度降低板面的抗滑移系数，影响高强度螺栓连接的承载能力，所以摩擦面上严禁作任何标记，还应加以保护。第3. 28条 影响高强度螺栓连接承载能力的最重要因素是摩擦面的抗滑移系数和高强度螺栓拧紧预拉力，为确保连接的可靠性，所以摩擦面的抗滑移系数必须符合设计要求。 第三节 高强度螺栓连接副和摩擦面的抗滑移系数检验 第33. 1条 高强度螺栓连接副运到工地后必须进行有关的机械性能检验，合格后方准使用，这是使用前把好质量关的工作。大六角头高强度螺栓连接副的扭矩系数平均值和标准偏差，扭剪型高强度螺栓连接副的紧固轴力平均值和变异系数是保证高强度螺栓施工时拧紧预拉力准确性的重要指标项目，所以必须进行检测。 第3. 3. 2条 一、本条规定抗滑移系数应分别由制造厂和安装单位检验，即制造厂必须保证所制作之钢结构构件的抗滑移系数符合设计规定，安装单位应检验运到现场的钢结构构件摩擦面的抗滑移系数是否符合设计要求。考虑到每项钢结构工程的数量和制造周期差别较大，因此明确规定了检验批量的划分原则及每一批应检验的组数。 二、抗滑移系数检验不能在钢结构构件上进行，只能通过试件进行模拟测定。为使试件能真实地反映构件的实际情况，规定了试件与构件应为六个相同条件，否则，试件代表性不强。 三、为了避免偏心引起测试误差，本条规定了试件的连接型式采用双面对接拼接。考虑到三栓试件在拼装时可避免偏心影响，推荐采用三栓试件。由于抗滑移系数的大小与测试试件的截面积大小有关，为使试件能真实反映实际构件，因此试件的连接计算应符合有关规定。 四、用拉力试验测得的抗滑移系数值比用压力试验测得的小，为偏于安全，本条规定了抗滑移系数检验采用拉力试验。为避免偏心对试验值的影响，试验时要求试件的轴线与试验机夹具中心线严格对中。 五、在计算抗滑移系数值时，对于大六角头高强度螺栓Pt为拉力试验前拧在试件上的高强度螺栓实测预拉力值。因为高强度螺栓预拉力值的大小对测定抗滑移系数有一定的影响，所以本条规定了每个高强度螺栓拧紧预拉力的范围；对于扭剪型高强度螺栓，用与试件上高强度螺栓同批的其它五套高强度螺栓的紧固轴力的平均值作为试件上的高强度螺栓的拧紧预拉力Pt与大六角头高强度螺栓相比，因Pt值不是直接从试件上实测的，所以存在一定的风险性。 六、为确保高强度螺栓连接的可靠性，本条规定了抗滑移系数检验的最小值必须等于或大于设计值, 否则就认为构件的摩擦面没有处理好，不符合设计要求，钢结构不能出厂或者工地不能进行拼装，必须对摩擦面作重新处理，重新检验，直到合格为止。第四节 高强度螺栓连接副的安装 第341条 使用过长的螺栓将浪费钢材，增加不必要的费用，并给高强度螺栓施拧时带来困难。螺栓太短的会使螺母受力不均匀，为此本条提出了螺栓长度的计算公式。 第3. 42条 钢板表面上有浮锈会降低抗滑移系数，安装前必须清除。 第343条 本条内容与钢结构工程施工及验收规范（GBJ 20583）中第363条相同。 第344条 本条内容与钢结构工程施工及验收规范（GBJ 20583）中第452条相同。 第345条 用高强度螺栓兼做临时螺栓，由于该螺栓从开始使用到终拧完成相隔时间较长，在这段时间内因环境等各种因素的影响（例如下雨），其扭矩系数将会发生变化，会严重影响高强度螺栓终拧预拉力的准确性，因此，本条规定高强度螺栓不能兼做临时螺栓。 第346条 对于大六角头高强度螺栓连接副，垫圈设置内倒角是为了与螺栓头下的过渡圆弧相配合，因此在安装时垫圈带倒角的一侧必须朝向螺栓头，否则螺栓头就不能很好与垫圈密贴，影响螺栓的受力性能。对于螺母一侧的垫圈，因倒角侧的表面较为平整、光滑，拧紧时扭矩系数较小，且离散率也较小，所以垫圈有倒角一侧应朝向螺母。第3. 47条 强行穿入螺栓时，必然使螺纹受损伤，严重影响拧紧预拉力。 第3. 4. 8条 潮湿板面会引起钢板、螺栓的锈蚀，这将影响高强度螺栓连接长期使用的安全。 第3. 49条 大六角头高强度螺栓连接副的扭矩系数与标准偏差是保证拧紧预拉力准确性的关键参数，为此对大六角头高强度螺栓在施工前必须进行连接副扭矩系数复验。 第3. 410条 和其它材料一样，高强度螺栓连接副在拧紧后也会产生预拉力的损失，为保证连接副在使用阶段达到设计预拉力，因此在施拧时应考虑预拉力损失值，