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钢结构螺栓连接是将两个以上的钢结构零部件或构件用螺栓连接成为一体的连接方法。螺栓连接是构件预装和结构安装中最简便的连接方式。19世纪30年代后期,螺栓连接逐渐被铆钉连接代替,在金属结构安装中作为临时固定措施。然而,在20世纪50年代出现了高强度螺栓连接方法,具有施工方便、安全可靠等优点。

钢结构螺栓的种类分为普通螺栓和高强度螺栓。常用的螺栓规格有M12、M16、M20、M24、M30,M为螺栓符号,数字为公称直径。螺栓按照性能等级分3.6、4.6、4.8、5.6、5.8、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9共十个等级,其中8.8级以上螺栓材质为低碳合金钢或中碳钢并经过热处理(淬火、回火)。

粗制螺栓虽然也广泛应用,但其所用材料强度等级低,限制了其在结构连接中的使用范围。精制螺栓连接用于一些经常拆装和无法铆接的结构连接。高强度螺栓连接可以施加很大预拉力,使连接构件间产生挤压力,从而使垂直于螺杆方向有很大摩擦力,而且预拉力、抗滑移系数和钢材种类都直接影响高强螺栓的承载力。

高强度螺栓按其受力状况主要分为摩擦型和承压型两种。摩擦型高强螺栓连接靠螺栓紧固压力和摩擦力传递外力。承压型高强螺栓连接使构件间产生的摩擦力和螺栓中心轴剪切力与构件的承压力同时作用来传递应力。制孔采用数控钻床钻孔和钻模钻孔等方法。

总之,钢结构螺栓连接是构件预装和结构安装中最简便的连接方式。常用的螺栓规格有M12、M16、M20、M24、M30,M为螺栓符号,数字为公称直径。高强度螺栓连接具有施工方便、安全可靠等优点。粗制螺栓作为永久固定螺栓使用时,需在找正后将其拧紧并采取防松措施。

大六角高强螺栓是一种高强度螺栓连接副,包括一个高强度螺栓、一个螺母和两个垫圈。在施工时,首先使用粗制螺栓将结构临时固定,待结构安装找正后,逐个更换粗制螺栓为高强度螺栓,并进行初、复、终拧。

大六角头高强度螺栓连接副有不同长度,安装时应在螺栓两侧各加一个垫圈。初拧扭矩值为终拧扭矩值的50%,复拧扭矩值等于终拧扭矩值。

扭剪型高强螺栓是由一个高强度螺栓、一个螺母和一个垫圈组成的连接副。扭剪型电动扳手可用于扭剪型高强螺栓安装,只在螺母一侧加一个垫圈。初拧扭矩值计算公式为:Tc=0.065*Pc*d。终拧采用专用扳手将尾部梅花头拧断为止。

地脚锚栓是一种连接基础的构件,一般采用Q235、Q345圆钢制作。安装时由钢框固定地脚锚栓组,与绑扎钢筋笼一起安装,然后浇筑混凝土,螺栓头应露出混凝土面一定长度。待混凝土达到一定强度后,安装钢柱脚,最后柱底二次灌浆。

化学锚栓是一种由化学药剂和金属杆体组成的新型锚栓,可用于已建成的混凝土结构上安装其他结构的连接件。施工步骤包括钻孔、清理孔内灰尘、清理螺栓表面、确认锚固包、插入螺杆等,旋转时间不应超过30秒,转速不应低于300转/分,不大于750转/分,螺栓推进速度约为2cm/秒。

膨胀螺栓与化学锚栓作用相同,用于受力较小的锚固件,包括不同规格的膨胀螺栓。

混凝土结构中存在有裂缝的部位以及容易发生裂缝的部位,不建议使用膨胀螺栓连接方式。若需要采用膨胀螺栓,对于主要承重结构、重要管道,以及需要承受较大冲击荷载和振动的设计,应根据计算的设计抗拉力和设计抗剪力选用大一级的规格型号。

螺栓的排列可以分为两种方式:并列和错列。并列方式看起来简单、整齐、紧凑,所用连接板尺寸小,但构件截面削弱程度比错列方式大。错列方式排列不够紧凑,所用连接板尺寸大,但构件截面削弱程度更小。

在螺栓的受力要求方面,垂直受力方向不能让螺栓之间边距和端距过小,以防止螺栓应力集中相互影响并且造成构件截面过度削弱从而减少承载能力。顺力作用方向则需要保证端距不太小,以防止板件被拉断或剪坏。对于受压构件,则需要控制中距不能太大,以避免连接板产生鼓曲。

在螺栓的构造方面,边距和中距不宜太大。如果过度宽松,板件间的贴合密度就会下降,从而引起水气侵入并腐蚀钢材。

在螺栓的施工方面,为了方便扳手拧紧螺母,螺栓的中距应不小于3do。针对以上要求,GB50017-2017《钢结构设计规范》还规定了螺栓的容许间距以及相关的设计数值。