高强螺栓连接施工工艺标准.doc

3.6高强度螺栓连接施工工艺标准

3.6.1 总则
3.6.1.1 合用范围
本工艺标准合用与工业与民用建筑钢结构工程中的高强度螺栓连接的施工与验收。
3.6.1.2 编制参考标准及规范
本工艺标准的编制参考了以下标准和规范：
《钢结构工程施工施工质量验收规范》GB50205-2023
《钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规范》（JGJ82—91）
《钢结构用大六角螺栓》GB1228
《钢结构用高强度垫圈型式与尺寸》GB1229
《钢结构用大六角螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件》GB1231
《钢结构用扭剪型高强螺栓连接付形式尺寸》GB3632
《钢结构用扭剪型高强螺栓连接付技术条件》GB3633
3.6.2符号
Tc—施工扭矩（N·m）；
K—高强度螺栓连接副的扭矩系数平均值，该值由复验测得的合格的平均扭矩系数代入。
Pc—高强度螺栓施工预拉力（KN）；
d－高强度螺栓螺杆直径（mm）。
3.6.3基本规定
3.6.3.1高强度螺栓应在钢结构吊装完毕、按照设计和施工规范的规定矫正到位、检查合格之后才可以开始施工。
3.6.3.2 高强度螺栓的制孔按表3.6.3.2-1的规定选配，高强度螺栓连接构件制孔允许偏差见表5.2：

表3.6.3.2-1高强螺栓孔径选配表
螺栓公称直径（mm）
12
16
20
22
24
27
30
螺栓孔直径（mm）
13.5
17.5
21.5
23.5
25.5
30
33
注：承压型连接（如柱或抗剪桁架的压杆连接）中的高强螺栓孔径可按表中值减少0.5~1.0mm。

表3.6.3.2-2 高强度螺栓连接构件制孔允许偏差
名 称
直径及允许偏差
（mm）
螺栓
直径
12
16
20
22
24
27
30
允许偏差
±0.43
±0.52
±0.84
螺栓孔
直径
13.5
17.5
21.5
（23.5）
25.5
（30）
33
允许偏差
+0.43
0
＋0.52
0
＋0.84
0
圆度（最大和最小直径差）
1.00
1.50
中心线倾斜度
应不大于板厚的3%且单层板不得大于2.0 mm多层板迭组合不得大于3.0 mm

3、高强度螺栓的孔距和边距值，见下表3.6.3.2-3
表3.6.3.2-3
名称
位置和方向
最大值（取两者的较小值）
最小值
中心间距
外排
8d0或12t

中间排
构件受压力
12d0或18t
3d0
构件受拉力
16d0或24T

中心至构件
边沿的距离
顺内力方向
4d0或8t
2d0
垂直内力方向
切割边
1.5d0
轧制边
1.5d0
设计有规定期按设计规定采用。
4、高强螺栓的连接构件的孔距允许偏差,见下表3.6.3.2-4
表3.6.3.2-4
项次
项 目
螺栓孔距（mm）
＜500
500~1200
1200~3000
＞3000
1
同一组内任意两孔间
允许
±1.0
±1.2
－
－
2
相邻两组的端孔间
偏差
±1.2
±1.5
＋2.0
±3.0

3.6.4施工准备
3.6.4.1技术准备
1．高强螺栓长度的选用
高强螺栓紧固后，以丝扣露出2~3扣为宜，一个工程的高强螺栓，一方面按直径分类，记录出钢板束厚度，根据钢板束厚度，按下列公式选择所需长度：
螺栓长度=板束厚度+附加长度
螺栓长度取整为5㎜的倍数，余数2舍3进，对于长度特别长的可以取为10㎜的整倍数进行归类。
国产高强螺栓的附加长度可参考表3.6.4.15-1
螺栓直径（mm）
12
16
20
22
24
27
30
大六角高强度螺栓（mm）
25
30
35
40
45
50
55
扭剪型高强度螺栓（mm）

25
30
35
40

2． 施工轴力与终拧力矩的换算
表3.6.4.1-2和表3.6.4.1-2列出了一般国产和进口（日本产）高强度螺栓允许的施工轴力。设计给出了轴力时按设计规定施工，假如设计没有给出高强度螺栓的轴力规定，我们可按该表选用，
施工轴力比设计轴力一般要增长5%。
表3.6.4.1 -2国产大六角头高强螺栓施工轴力（单位：KN）
螺
栓
的
性
能
等
级
螺
栓
轴
力
螺
栓
直
径
（
mm
）

8.8级
10.9级
设计轴力
施工轴力
设计轴力
施工轴力
M12
45
45
55
60
M16
70
75
100
110
M20
110
120
155
170
M22
135
150
190
210
M24
155
170
225
250
M27
205
225
290
320
M30
250
275
355
390

表 3.6.4.1-3 进口高强度螺栓的轴力（单位：KN）
螺
栓
等
级
螺
栓
直
径

F8T
F10T
F11T
设计轴力
施工轴力
设计轴力
施工轴力
设计轴力
施工轴力
M16
85.2
93.7
10.6
11.7
11.2
12.3
M20
13.3
14.6
16.5
18.2
17.4
19.1
M22
16.5
18.2
20.5
22.6
21.6
23.8
M24
19.2
21.1
23.8
26.2
25.1
27.6
对于大六角高强度螺栓，施工时必须把施工轴力换算为施工扭矩作为施工控制参数。大六角头高强度螺栓施工扭矩可由下式拟定：
Tc=K·Pc·d
式中Tc—施工扭矩（N·m）；
K—高强度螺栓连接副的扭矩系数平均值，该值由复验测得的合格的平均扭矩系数代入。
Pc—高强度螺栓施工预拉力（KN）；
d－高强度螺栓螺杆直径（mm）。
3.高强度螺栓安装前的实验
高强度螺栓使用前，应按《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205）的有关规定对高强度螺栓及连接件至少进行以下几项检查：
1） 高强度螺栓连接付扭矩系数实验；
大六角头高强度螺栓，施工前按每3000套螺栓为一批，局限性3000套的按一批计，
复验扭矩系数，每批复验8套。
2） 紧固轴力实验；
扭剪型高强度螺栓施工前，按每3000套螺栓为一批，局限性3000套的按一批计，
每批复验8套高强螺栓的紧固轴力，其平均值和变异系数应符合表3.6.4.1-4的规定。
表3.6.4.1-4扭剪型高强度螺栓紧固轴力及变异系数
螺栓直径（mm）
16
20
（22）
24
每批紧固轴力平均值
公称
109
170
211
245
最大
120
186
231
270
最小
99
154
191
222
紧固轴力变异系数

≤10%
3） 连接件的磨擦系数（又称抗滑移系数）实验及复验：
采用与钢构件同材质，同样磨擦面解决方法，同批生产，同等条件堆放的试件，每批三组，由钢构件制作厂及安装现场分别作磨擦系数实验。试件数量，以单项工程每2023t为一批，局限性2023t者视作一批。试件的具体规定和检查方法按照GB50205—2023的有关规定。
4.作业指导书的编制和技术交底
施工前应当根据本工艺标准的质量技术规定结合工程实际编制专项作业指导书，用书面的形式、根据工作范围、作业规定交底到每一个施工人员。针对不同的施工和施工管理人员，技术交底书应明确其施工安全、技术责任，使之清楚地知道他的上道工序应达成什麽质量规定，使用什麽特别的施工方法，施工中发现问题按照什麽途径寻求技术指导和援助，达成什麽施工质量标准，如何交接给下一施工工序等，使整个施工进程良性有序。
3.6.4.2施工机具
高强螺栓施工最重要的施工机具就是力矩扳子，根据施工对象分别有：
1） 扭剪型高强螺栓用扳子
目前我们在市场上常见的日本产扭剪型高强螺栓扳子的性能参数见表3.6.4.2-1

表3.6.4.2-1 日本产扭剪型高强螺栓用扳子的性能
型号
合用螺栓
M
扭矩范围
（N·m）
电源电压
（V）
电流
（A）
消耗功率
（W）
空载
转数
（r/min）
重量
（kg）
扳子
总长
（mm）
套管个数
规格
数量
LSR-22HD
16
20
22
900
200
7.5
1400
16
8.4
350
M16
M20
M22
1
1
1
LSR-24HD
22
24
1150
200
10
1850
16
12.4
375
M22
M24
1
1

2） 扭矩型高强螺栓扳子（大六角螺栓合用）
电动扭矩扳子一般由机体，扭矩控制盒，套筒，反力承管器，漏电保护器组成，常用的电动扭矩扳子性能参见表3.6.4.2-2。

表 3.6.4.2-2 电动扭矩扳子性能
产地
型号
电流电压
（V）
电流频率
（Hz）
电流
（A）
消耗功率
（W）
空载转数
（r/min）
扭矩范围
（N·m）
重量
（kg）
日本
NR-12 T1
200
50/60
6.8
1300
17
400~1200
9.5
国产
PIBD-150
220
50
4
880
8
400~1500
12
PIBD-160
220
50
4.3
950
8
400~1600
10

3） 通用机具、手动工具
为提高施工效率，我们一般还可以选用风动扳手进行初拧，根据风动扳手的标称扭矩调节空气压力即可初步设定扳手的输出扭矩，用于螺栓的初拧，可大大提高施工效率。
其他必备的工具有：检测合格的力矩扳手（其中至少一把应送有关部门进行校准，在施工中一般不用于直接施工，专用于其他施工工具的校准和施工检测）、手动棘轮扳手、橄榄冲子（俗称过眼冲钉，形似橄榄）、力矩倍增计、手锤等。

3.6.4.3作业条件
1． 施工前应根据工程特点标准化设计施工操作吊蓝并按施工组织设计的规定加工制作或采购；
2． 高强度螺栓的有关技术参数已按有关规定进行复验合格；
3． 钢结构安装的刚度单元内的框架构件已经吊装到位，校正合格后应及时进行高强度螺栓的施工。

3.6.5材料和质量要点

3.6.5.1高强度螺栓的关键规定
高强度螺栓的规格数量应根据设计的直径规定，按长度分别进行记录，根据施工实际需要的数量多少、施工点位的分布情况、构件加工质量和运送损坏情况、现场的储运条件、工程难度等因素，考虑2—5%的损耗，进行采购。
施工使用的高强度螺栓必须符合《钢结构用大六角螺栓》（GB1228）、《钢结构用高强度垫圈型式与尺寸》（GB1229）、《钢结构用大六角螺栓、大六角螺母、垫圈技术》（GB1231）、《钢结构用扭剪型高强螺栓连接付形式尺寸》（GB3632）、《钢结构用扭剪型高强螺栓连接付技术条件》（GB3633）以及其他有关标准的质量规定。
高强螺栓连接付必须通过以下实验符合规范规定期方可出厂：
1） 材料的炉号、制作批号、化学性能与机械性能证明或实验。
2） 螺栓的楔负荷实验。
3） 螺母的保证荷载实验。
4） 螺母及垫圈的硬度实验。
5） 连接件的扭矩系数实验（注明实验温度）。大六角头连接件的扭矩系数平均值和标准偏差；扭剪形连接件的紧固轴力平均值和变异系数。
6） 紧固轴力系数实验。
7） 产品规格，数量，出厂日期，装箱单。
3.6.5.2 高强度螺栓施工质量的关键规定：
安装高强螺栓前作好接头磨擦面上清理，不允许有毛刺、铁屑、油污、焊接飞溅物，用钢丝刷沿受力垂直方向除去浮锈。磨擦面应干燥，没有结露、积霜、积雪。并不得在雨天进行安装；
使用的扭矩扳子应按规定进行校准，班前应对定扭矩扳子进行校核，合格后方能使用。
高强螺栓应自由穿入螺栓孔内。扩孔时，铁屑不得掉入板层间。扩孔数量不得超过一个接头螺栓孔的1/3，扩孔直径不得大于原孔径再加2mm。严禁用气割进行高强螺栓的扩孔工作；
严格按照从中间向四周扩展的顺序，执行初拧、（复拧）、终拧的施工工艺程序，严禁一步到位的方法直接终拧。
3.6.5.3高强度螺栓施工技术的关键规定
施工前应对大六角头螺栓的扭矩系数、扭剪型螺栓的紧固轴力和摩擦面抗滑移系数进行复验，合格后方允许施工；
一个接头上的高强螺栓，应从螺栓群中部开始安装，逐个拧紧每拧一遍均应用不同颜色的油漆做上标记，防止漏拧高强螺栓的紧固顺序从刚度大的部位向不受约束的自由端进行，从中间向四周，以便板间密贴。
3.6.5.4职业健康和施工安全关键规定
高强度螺栓施工的高空移动频繁，应有可靠的措施既保证操作的安全、方便，又方便施工人员转移工位；
施工中拧下来的扭剪型高强度螺栓的梅花头要随拧随收集，严防坠落，严禁高空抛洒。
3.6.5.5环境保护关键规定
施工中如使用风动工具时应避免噪音污染；
施工中拧下来的扭剪型高强度螺栓的梅花头要随拧随收集到地面集中存放和解决。

3.6.6施工工艺

3.6.6.1工艺流程
高强螺栓施工应严格遵循以下工艺流程：

高强螺栓轴力扭矩系数实验合格
↓
连接件磨擦系数实验合格
↓
检查连接面，清除浮锈、飞刺与油污
↓
安装构件安位，临时螺栓固定
↓
施工扭矩实验 校正钢柱达预留偏差值
拟定控制值 ↓
↓ 紧固临时螺栓，冲孔，检查缝隙 → 超标加填板
高强螺栓扳手校 ↓
验，检查，合格 拟定可作业条件（天气、安全）
→↓
安装高强螺栓拧紧 → 换掉临时螺栓
↓
初 拧
按紧固顺序，采用转角法作出标记
↓
终拧 → 登记表
↓
检查 → 合格
↓ ↓
不合格 验收

↓ ↓
欠拧 超拧
↓ ↓
补拧到位 节点所有拆除高强螺栓重安装

3.6.6.2操作工艺规定
1． 高强度螺栓的储存
1）高强螺栓连接付由制造厂按批号，一定数量同一规格配套后装为一箱（桶），从出厂至安装前严禁随意开包。在运送过程中应轻装轻卸，停止损坏，防雨防潮。当包装破损，螺栓有污染等异常现象时，应及时用煤油清洗，并按高强度螺栓验收规程进行复验，经复验扭矩系数合格后，方能使用；
2）工地储存高强螺栓时，应放在干燥、通风防雨，防潮的仓库内，并不得损伤丝扣和沾染脏物（即封闭，不吸油，不损伤螺纹）。连接付入库应按包装箱上注明的规格、批号分类存放，安装时，要按使用部位，领取相应规格、数量、批号的连接付，当天没有用完的螺栓，必须装回干燥、洁净的容器内，妥善保管并尽快使用完毕，不得乱放乱扔；
3）使用前应进行外观检查，表面油膜正常无污物的方可使用。
4）使用开包时应核对螺栓的直径、长度；
5）使用过程中不得雨淋，不得接触泥土、油污等脏物。
2．高强螺栓的紧固方法
高强螺栓的紧固是用专门扳手拧紧螺母，使螺杆内产生规定的拉力。
1）大六角头高强螺栓一般用二种方法拧紧，即扭矩法和转角法：
扭矩法分初拧和终拧二次拧紧。初拧扭矩用终拧扭矩的30~50%，再用终拧扭矩把螺栓拧紧。如板层较厚，板叠较多，初拧的板层达不到充足密贴，还要在初拧和终拧之间增长复拧，复拧扭矩和初拧扭矩相同或略大。
转角法也分初拧和终拧二次进行。初拧用定扭矩扳子以终拧扭矩的30~50%进行。使接头各层钢板达成充足密贴，再在螺母和螺栓杆上面通过圆心画一条直线，然后用扭矩扳子转动螺母一个角度，使螺栓达成终拧规定。转动角度的大小在施工前由实验拟定。
2）扭剪型高强螺栓紧固也分初拧和终拧二次进行：
初拧用定扭矩扳手，以终拧扭矩的30~50%进行，使接头各层钢板达成充足密贴，再用电动扭剪型扳子把梅花头拧掉，使螺栓杆达成设计规定的轴力。对于板层较厚，板叠较多，安装时发现连接部位有轻微翘曲的连接接头等因素使初拧的板层达不到充足密贴时应增长复拧，复拧扭矩和初拧扭矩相同或略大。
3．高强度螺栓的安装顺序
一个接头上的高强螺栓，应从螺栓群中部开始安装，逐个拧紧。初拧、复拧、终拧都应从螺栓群中部开始向四周扩展逐个拧紧，每拧一遍均应用不同颜色的油漆做上标记，防止漏拧。
接头如有高强螺栓连接又有电焊连接时，是先紧固还是先焊接应按设计规定规定的顺序进行，设计无规定期，按先紧固后焊接（即先栓后焊）的施工工艺顺序进行，先终拧完高强螺栓再焊接焊缝。
高强螺栓的紧固顺序从刚度大的部位向不受约束的自由端进行，同一节点内从中间向四周，以使板间密贴。
3．高强度螺栓施工注意事项
高强度螺栓施工时应注意以下事项：
（1） 当天安装的高强度螺栓，当天终拧完；
（2） 螺栓穿入方向以便利施工为准，每个节点整齐一致；
（3） 螺母，垫圈均有方向规定，螺栓，螺母均标有级别与生产厂家；
（4） 已安装高强度螺栓严禁用火焰或电焊切割梅花头；
（5） 因狭窄高强度螺栓扳手不宜操作部位，可采用加高套管或用手动扳手安装。可转动螺栓头，但必须根据实验调整紧固扭矩；
（6） 高强螺栓超拧应更换并废弃换下来的螺栓，不得反复使用；
（7） 安装中的错孔、漏孔不允许用气割开孔，错孔应严格按《钢结构工程施工施工质量验收规范》（GB50205）和《钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规范》的规定进行解决；
（8） 当气温低于－10℃，停止作业。当磨擦面潮湿或暴露于雨雪中，停止作业；
（9） 高强螺栓的包装、运送与使用中应尽量保持出厂状态；
（10） 施工前必须对扭矩扳手进行标定。第二次为终拧，即拧掉梅花头。
（11） 高空施工时严禁乱扔螺栓、螺母、垫圈及尾部梅花头，严格回收，以免坠落伤人。
（12） 施拧后应及时涂防锈漆。
（13） 对于露天使用或接触腐蚀性气体的钢结构，在高强螺栓拧紧检查验收合格后，连接处板缝应及时用防水或耐腐蚀的腻子封闭。
（14） 规定初拧、复拧、终拧在24h内完毕；
（15） 母材生浮锈后在组装前必须用钢丝刷清除掉；
（16） 再次使用的连接板需再次解决；
（17） 连接板叠的错位或间隙必须按照《钢结构工程施工施工质量验收规范》GB50205-2023规定进行解决，保证结合面贴实。

3.6.7质量检查

3.6.7.1大六角头高强度螺栓检查
1．用小锤（0.3kg）敲击高强螺栓进行普查，以防漏拧；
2． 对每个节点螺栓数的10%，但不少于一个，进行扭矩测试。检查时先在螺杆和螺母上面一直线，松动螺母60°，测出用扭矩扳手拧回原位时的扭矩值。此值应在0.9Tch~ 1.1Tch范围内。当发现有不合格的高强螺栓时，应扩大一倍进行检查，如再发现不合格的螺栓，则该批螺栓应重新拧紧一遍。再按规定进行检查。不合格的螺栓应当拆除换新螺栓重新拧紧；
3． 检查在终拧1h之后，24h之内完毕；
4． 控制项目：
主控项目：
一般项目：
3.6.7.2扭剪型高强螺栓检查
1． 目测尾部梅花头拧断为合格。对于不能用专用扳手拧紧的扭剪型高强螺栓，按大六角头高强螺栓的施工方法施拧和检查。
2． 控制项目：
主控项目：
一般项目：
3.6.8安全及环境保护
3.6.8.1安全措施
1. 在钢结构施工以前，应建立健全安全生产管理体系，层层贯彻安全生产责任制；
2. 根据工程的具体特点，作好切合实际的安全技术书面交底。定期与不定期的进行安全检查，经常开展安全教育活动，使全体职工提高自我保护能力；
3. 现场用电必须严格执行GB50194-93、JGJ46-88等的规定，高强螺栓施工机具的接电口应有防雨、防漏电的保护措施，防止施工人员高空触电；
4. 进入施工现场必须戴安全帽，高空作业必须戴安全带，穿防滑鞋；
5. 高空操作人员使用的工具及安装用的零部件，应放入随身携带的工具带内，不可随便向上下丢抛。手动工具如棘轮扳手、梅花扳手等应用小绳拴在施工人员的手腕上，拧下来的扭剪螺栓梅花头应随手放入专用的收集袋内，避免坠落伤人；
6. 作好高空施工的安全防护工作，标准化设计和制作高强螺栓施工用安全吊蓝，规定吊蓝安全牢固轻便，便于工人施工转场；
7. 在施工以前应对高空作业人员进行身体检查，对患有不宜高空作业疾病（心脏病，高血压、贫血等）的人员不得安排高空作业。
3.6.8.2环境保护和文明施工。
1. 使用风动或其他噪音较大的工具、机具施工时要尽量要避免夜间施工，以免噪音扰民。
2. 拧下来的扭剪型高强度螺栓梅花头要集中堆放，统一解决。
3.6.9质量记录
高强螺栓安装质量验收应提供的书面记录有：
1．高强螺栓连接副出厂合格证和复验记录；
2．高强螺栓接头磨擦面解决和抗滑移系数实验报告；
3．高强螺栓安装初拧、复拧、终拧质量检查记录的扭矩扳的检查数据；
4．施工批质量检查验收单。