高强度螺栓施工扭矩计算

1、钢结构用大六角高强度螺栓连接副的施工扭矩是根据实测的扭矩系数进行计算而得的，即为了满足规范中所规定的预拉力值要求，根据试验所获得的真实的扭矩系数用GB50205-2001附录中的计算公式计算而得。详见钢结构工程施工质量验收规范（GB50205-2001）第65页“附录B  紧固件连接工程检验项目”中的第B.0.3条规定。其计算公式为：终拧扭矩值扭矩系数X施工预拉力值标准值X螺栓公称直径屈丽娟李毅民 钱亚臣   By Qu lijuan Li Yimin Qian Yachen2006-2-21      摘要： 高

2、强度螺栓在施工中经常出现连接板和母体间滑移或螺栓拉断等问题，本文结合生产实际提出施工方法和解决办法供施工者参考和借鉴。关键字：高强度螺栓 连接 施工高强度螺栓连接已经普遍的被应用到建筑钢结构、桥梁、大型起重机械等钢结构上。在某种意义上讲高强度螺栓已经部分取代了铆钉。尽管国内早已有相关技术标准等文件对高强度螺栓的施工有所规定，但标准的种类较多。相关的机械设计手册中的相关内容也各有所不同。高强度螺栓在现场的施工中经常发生这样或那样的问题，影响了施工的进度和质量。在此，本文结合生产实际和现代国家标准就高强度螺栓的连接现场施工问题作一讨论，说明在实际应用高强度螺栓最容易出现的常见问题供设计者和施工者参

3、考。1.高强度螺栓连接副的施工扭矩在高强度螺栓连接施工中，许多设计者在施工图纸中标明了在施工时终扭高强度螺栓螺母的扭矩，而最终经常出现两种情况，一是在安装结束后加载时出现结合面的滑移现象；二是在施工工程中出现了螺栓被扭断现象。在技术文件和图纸中各个企业的给定扭矩各不相同甚至有些数据相差甚大，而实际上大家都选用符合同一国家标准的高强度螺栓。而在采购时不同的企业不同的批号的高强度螺栓的扭矩系数也是不同的，所以，一般最好不在图纸中给出确定的扭矩数值，以免所给定的扭矩数值和实际的需要数值偏差过大而影响到施工的质量。在施工现场，一些安装部门会遇到高强度螺栓被拉断或者结合面出现滑移现象而不得不更换螺栓或将

4、结合面处的连接板焊上。可见高强度螺栓的施工扭矩数值非常重要。在施工前必须十分合理的确定其参数，以保证最终的施工质量。高强度螺栓最早使用的时间大约在三十多年前，当时各个企业一般自己设计制造高强度螺栓。国家标准对高强度螺栓的要求也未达到现在这样规范和完整。高强度螺栓在制造时也不规范。制造时螺栓或螺母的毛坯常常是由机械加工完成，而不是现代的模锻制造；在螺纹方面常常使用普通机床加工螺纹而不是使用滚丝机加工制造。在完成加工后进行发蓝处理，个别企业还进行镀锌处理。热处理工艺也不像现在这样完善。同样的金属材料过去的产品在机械性能上经常达不到要求。经过普通机床加工和表面处理后的螺栓螺母其扭矩系数都比较大。早期

5、的设计手册和计算方法给出的扭矩系数是0.18-0.19。而现在由于加工工艺的改变和表面处理方法的改变国产高强度螺栓的扭矩系数基本在0.11-0.14左右。部分高强度螺栓产品的表面采用磷化皂化处理，而具体的扭矩系数需要由制造商提供或通过试验获取。所以，现在的同规格的高强度螺栓的施工扭矩通常要小于过去高强度螺栓的施工扭矩。在与国外制造商合作制造的设备中或进口设备中常选用进口高强度螺栓，在施工中部分图纸中已经标明了施工时使用的高强度螺栓扭矩数值。此时可以按照其数值施工，但如果采用国产高强度螺栓时需要和进口商讨论更改国产产品的施工扭矩数值。以免出现施工的失误。值得强调的一点是，欧洲的高强度螺栓的施工扭

6、矩因加工工艺和表面处理方式以及材料的不同一般都比国产的高强度螺栓扭矩系数大，所以施工扭矩也大。进口欧洲的高强度螺栓的扭矩系数通常在0.13-0.16。其国外的标准也和中国国家标准存在一定的差别。特别注意使用进口螺栓不能简单的使用中国标准计算施工扭矩，使用国产高强度螺栓不能直接套用国外的施工扭矩施工。使用中国国家标准的高强度螺栓连接副时施工的扭矩建议为：大六角头高强度螺栓的施工扭矩按下式计算确定：Tc=1.05k?Pc?dTc施工扭矩(N?m)；k高强度螺栓连接副的扭矩系数的平均值；Pc高强度螺栓施工预拉力(kN)，见表1；d高强度螺栓螺杆直径(mm)；表1 大六角头高强度螺栓施工预拉力Pc (

7、kN) 螺栓性能等级螺栓公称直径螺栓性能等级螺栓公称直径M12M16M20(M22)M24M27M308.8S457512015017022527510.9S601101702102503203901.05为衰减系数，是考虑在预紧张力时适当的存在一定的过张力。扭矩系数是由高强度螺栓制造商提供或经过试验的方法获得。另外，部分国外设备制造商在高强度螺栓施工中有时要求在螺纹处使用二硫化钼粉末做润滑剂然后施加扭矩，此时的扭矩系数会非常小，所以施工扭矩也会非常小，需特别注意。不然在施工中会拉断高强度螺栓。2、施工的力矩扳手现场施工时力矩扳手的使用需要特别注意其扭矩数值的偏差。因为在采购、运输、保管、使用

8、的过程中有时会产生数值偏离情况。所以，高强度螺栓施工中所用的扭矩扳手，在使用前必须校正，其扭矩误差不得大于±5% ，合格后方准使用。校正用的扭矩扳手，其扭矩误差不得大于±3% 。不允许使用普通扳手或电动普通扳手施工。有时力矩扳手会损坏，要及时发现及时更换。扭矩数值偏差过大的力矩扳手不可继续使用。3、对螺栓的要求要选用正规厂家，经过检验合格的螺栓、螺母和垫圈。其连接副扭矩系数保证期为自出厂之日起六个月。螺栓、螺母、垫圈有下列情况为不合格品，禁止使用。a. 来源(制造厂)不明者；b. 机械性能不明者；c. 扭矩系数k不明者；d. 有裂纹、伤痕 、毛刺、弯曲、铁锈、螺纹磨损、被水

9、或雨水淋湿过或有缺陷者；e. 未附带性能试验报告者；f. 与其它批号螺栓混合者；g. 长度不够的螺栓，即拧紧后螺栓头露不出螺母端面者。一般取伸出螺母端面的长度以23扣螺纹为宜，h. 连接副扭矩系数超过保证期的；（一般高强度螺栓出厂扭矩系数保证期为6个月）j. 不可用普通8.8级螺栓或8级螺母代替大六角头高强度螺栓和螺母用于连接副；k.已经使用过拆下的高强度螺栓和螺母不可再使用。如GB5728或GB6170的螺栓螺母代替大六角头高强度螺栓螺母。不同厂家和不同批号的高强度螺栓在扭矩系数不详情况下不可混合使用。现场比较容易发生不将高强度螺栓与螺母仔细保管情况。若高强度螺栓表面发生锈蚀、表面污染等，应

10、不再使用，需要更换新的高强度螺栓与螺母。4、对连接结合面的要求连接板和连接母体一般都经过喷砂或抛丸处理，在运输和施工中需要保证施工前的结合面的粗糙度和清洁度。不允许泥土、杂物污染结合面。表面粗糙度达不到设计要求时要在现场重新进行喷砂或抛丸处理然后在进行施工。安装单位要特别注意保护好高强度螺栓连接处的连接板和母体的连接表面的清洁度、摩擦表面的特性。5、高强度螺栓安装的其它要求高强度螺栓连接副组装时，螺母带圆台面的一侧应朝向垫圈有倒角的一侧。对于大六角头高强度螺栓连接副组装时，螺栓头下垫圈有倒角的一侧应朝向螺栓头。安装高强度螺栓时，严禁强行穿入螺栓(如用锤敲打)。如不能自由穿入时，该孔应用铰刀进行

11、修整，修整后孔的最大直径应小于1.2倍螺栓直径。修孔时，为了防止铁屑落入板迭缝中，铰孔前应将四周螺栓全部拧紧，使板迭密贴后再进行。严禁气割扩孔。现场较容易发生采用气割扩孔的情况，需要特别督察。安装高强度螺栓时，构件的摩擦面应保持干燥清洁，不得在雨中作业。高强度螺栓拧紧时，只准在螺母上施加扭矩。只有在空间受限制时，才允许拧螺栓。高强度螺栓的拧紧应分为初拧、终拧。对于大型节点应分为初拧、复拧、终拧。初拧扭矩为施工扭矩的50%左右，复拧扭矩等于初拧扭矩。为防止遗漏，对初拧或复拧后的高强度螺栓，应使用颜色在螺母上涂上标记。对终拧后的高强度螺栓，再用另一种颜色在螺母上涂上标记。高强度螺栓在初拧、复拧和终

12、拧时，连接处的螺栓应按一定顺序施拧，一般应由螺栓群中央顺序向外拧紧。高强度螺栓的初拧、复拧、终拧应在同一天完成。不可在第二天以后才完成终拧。现场存在这样的施工单位，当复扭结束后终扭的时间在一天甚至一周或一个月以后的情况。所以，施工单位和监理单位需要特别注意。6、高强度螺栓连接的涂漆防锈在高强度螺栓拧紧检查验收合格后，对连接处的主体结构缝隙和连接板缝及时使用硅酮胶密封（采用适合于粘接金属的硅酮胶），防止水气进入连接副结合面和钢结构内部产生腐蚀。经检查合格后的高强度螺栓连接处之母体、连接板、高强度螺栓要及时涂防锈漆以免出现腐蚀。7、提交施工报告的内容施工报告是高强度螺栓连接安装的检验与竣工依据，在

13、施工过程中需要详细做好各参数的记录，以便最终技术文件的归档和责任的落实。严格的施工报告应当包括以下几项内容：a、 高强度螺栓连接板结合面的抗滑移系数；b、 不同批号的高强度螺栓的扭矩系数，包括出厂检验质量报告参数等；c、 进行过复验的高强度螺栓扭矩系数；d、 不同部位不同批号的高强度螺栓的实际施工扭矩。e、 日期，时间，天气，施工技术负责人姓名，项目总负责人姓名等；小结：高强度螺栓连接副和连接板是钢结构的重要组成部分。在施工中特别容易出现不按照规范施工的现象使产品的安装质量达不到规定的要求。所以，施工单位对高强度螺栓的安装要特别慎重，避免因施工的失误而导致重大的经济损失。这里需要强调的是高强度

14、螺栓的扭矩、力矩板手的数据可靠性、螺栓的质量、螺栓组的扭矩系数、连接结合面的处理等影响施工质量的各个环节要认真做好，避免返工而影响设备安装周期和质量。参考文献：JGJ 82 钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程GB 50205 钢结构工程施工质量验收规范GB50017-2003 钢结构设计规范转载起重运输机械2005.12原创高强度螺栓施工扭矩值参考表序号螺栓规格螺栓性能等级施工预拉力标准值（KN）扭矩系数(标准偏差小于或等于0.010)初拧扭矩(N*m)终拧扭矩(N*m)实测扭矩系数施工终拧扭矩(N*m)1M168.8s750.1100.15078132.0180.00.1211451

15、0.9s110114193.6264.00.1222152M208.8s1200.1100.150156264.0360.00.12329510.9s170221374.0510.00.124083M228.8s1500.1100.150215363.0495.00.12541310.9s210300508.2693.00.1265824M248.8s1700.1100.150265448.8612.00.12551010.9s250390660.0900.00.1257505M278.8s2250.1100.150395668.3911.30.12575910.9s320562950.41296.00.12510806M308.8s2750.1100.150536907.51237.50.125103110.9s3907611287.01