陳秀磊

(華晉焦煤有限責任公司沙曲礦基本建設(shè)科，山西呂梁 033315)

螺栓在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中有著舉足輕重的作用。螺栓的種類很多，大致可以分為錨栓即地腳螺栓，普通螺栓和高強螺栓。通過對各種螺栓的詳細描述，使設(shè)計及施工人員在遇到各種螺栓時有了進一步的認識，避免不必要的錯誤發(fā)生。

1 錨栓(地腳螺栓)

地腳螺栓通常用在鋼柱的柱腳，設(shè)備基礎(chǔ)的支座;地腳螺栓的種類很多，大致分為棘錨栓(構(gòu)造錨栓)、彎鉤錨栓，直鉤錨栓，帶螺栓連接錨板錨栓，帶焊接錨板錨栓，帶加勁板錨栓，通長套管錨栓，雙頭螺紋錨栓，T形頭錨栓，槽鋼錨架T形頭錨栓，各種錨栓的選用可參見HG/T 21545-2006的總說明。我們在設(shè)計中設(shè)備基礎(chǔ)所用的地腳螺栓一般按照工藝專業(yè)所提的條件進行埋設(shè)，但應(yīng)滿足一些構(gòu)造措施，一次性埋入素混凝土基礎(chǔ)的螺栓中心至基礎(chǔ)邊緣的距離不宜小于4d，且不小于150 mm。若不能滿足需要在基礎(chǔ)邊緣配置加強鋼筋，受力地腳螺栓的埋深不宜小于20d。我們應(yīng)在圖紙中按工藝所提條件注明地腳螺栓的材質(zhì)，常見的有Q235A，Q345，Q345R，16Mn等。剛接柱腳所用的地腳螺栓只承受拉力，剪力靠抗剪鍵來承擔，地腳螺栓的抗拉強度與地腳螺栓的材質(zhì)有關(guān)，當?shù)啬_螺栓按材質(zhì)采用Q235時，其抗拉強度為140 N/mm2，采用Q345時，其抗拉強度為180 N/mm2，螺栓的抗拉強度可通過查表，或進行簡單計算，計算公式為:

對于有水平推力的獨立管架，水平推力不大時，可根據(jù)地腳螺栓的個數(shù)、間距，以及抗拉承載力進行簡單的抗彎計算，通常情況下地腳螺栓材質(zhì)可選用Q235-B，具體選材跟環(huán)境溫度及強度有關(guān)。地腳螺栓的材質(zhì)還應(yīng)與連接構(gòu)件的材質(zhì)相匹配，比如用于連接材質(zhì)為Q235的吊車梁的地腳螺栓的材質(zhì)也用Q235，材質(zhì)為Q345的吊車梁的地腳螺栓的材質(zhì)也用Q345。我們在設(shè)計圖紙中應(yīng)寫明地腳螺栓的材質(zhì)。

2 普通螺栓

普通螺栓大致上可以分為A，B，C三級。A級和B級均為精制螺栓，加工精度相對比較高，C級為粗制螺栓。其螺栓表面粗糙，所以抗拉強度較低，并且由于螺栓桿和螺栓孔之間存在著較大的間隙，當螺栓受到剪力作用時，會產(chǎn)生比較大的剪切滑移，所以連接變形的較大，但是因為其安裝方便，而且能夠有效的傳遞拉力，所以一般可以用于沿螺桿受拉的連接當中，或者是一些相對次要結(jié)構(gòu)的抗剪連接或者是安裝時的臨時就位固定等。這種螺栓在我們工程中主要用來做安裝螺栓，A級，B級為精制螺栓，其受拉受剪性能比較好，但是由于制作和安裝相對復(fù)雜，價格也相對偏高，在鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用當中比較少見。所以在工程中常用到的普通螺栓就是用來做安裝螺栓的C級螺栓，不考慮其受力作用，在圖紙中除了標明螺栓的直徑還應(yīng)標明螺栓的種類。

螺栓留孔大小與螺栓的公稱直徑有關(guān)，當螺栓直徑不大于16 mm時，螺栓孔徑大于螺栓直徑1 mm，當螺栓直徑大于16 mm時，螺栓孔徑大于螺栓直徑1．5 mm。

3 高強螺栓

高強度螺栓按現(xiàn)行國家標準，大六角頭高強螺栓的規(guī)格為M12～M30，其性能等級分為8．8級和10．9級，剪扭型高強螺栓規(guī)格為M16～M24，其性能等級只有10．9級(鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范條文說明3．3．8．3)。高強螺栓的連接方式主要有兩種類型:一種是只是通過摩擦接觸面上的摩擦阻力來傳力，它以所受到的剪力不超過摩擦力作為設(shè)計值來進行計算，稱這種連接方法為摩擦型連接方法;第二種是受剪時允許接觸面發(fā)生一定的相對滑移，以達到破壞時的極限承載力作為設(shè)計值來進行計算，稱這種連接方法為承壓型連接方法。摩擦型連接方法的剪切變形相對較小，處于彈性工作階段，施工相對簡單，可以拆卸并重新安裝，耐疲勞性能比較好，所以比較適合用于承受動力荷載的結(jié)構(gòu)類型。承壓型連接方法由于其承載力大大高于摩擦型，連接比較緊促，然而剪切變形較大，所以不能直接用于承受動力荷載的結(jié)構(gòu)當中，所以在工業(yè)設(shè)計中高強螺栓的連接主要采用摩擦型連接。采用摩擦型連接方式連接的抗剪構(gòu)件中，每個高強螺栓所承受的承載力設(shè)計值應(yīng)按下列公式進行計算:

其中，nf為傳力摩擦面數(shù)目;μ為摩擦面抗滑移系數(shù);p為高強螺栓的預(yù)拉力。

在螺栓桿軸方向受拉時的連接中，其中每個高強螺栓的承載力設(shè)計值取Nbv=0．8p。

當高強度螺栓摩擦型連接同時承受摩擦面間的剪力和螺栓桿軸方向的外拉力時，其承載力計算公式為:

摩擦型連接螺栓的抗剪承載力設(shè)計值與摩擦面的抗滑移系數(shù)μ及高強螺栓的預(yù)拉力p成正比，摩擦抗滑移系數(shù)與構(gòu)件的鋼號以及連接處構(gòu)件接觸面的處理方法有關(guān)。噴砂及噴砂后生赤銹抗滑移系數(shù)大，但有可能接觸面被腐蝕，噴砂后涂無機富鋅漆防腐蝕性能好但抗滑移系數(shù)小，螺栓承載力低，常用到的表面處理方法是噴砂，或噴砂后生赤銹?？够葡禂?shù)與連接件的鋼號有關(guān)，當連接件的鋼號不是同一種時，按低鋼號考慮。高強螺栓的螺孔應(yīng)該采用鉆孔的成孔方式。摩擦型螺栓連 接的高強螺栓孔徑應(yīng)比其公稱直徑 d大1．5 mm～2．0 mm，承壓型螺栓連接的高強螺栓孔徑應(yīng)比其公稱直徑d大1．0 mm～1．5 mm。所以在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，在圖紙中應(yīng)該寫明高強螺栓的性能等級、螺栓的連接形式、構(gòu)件表面的處理方法以及抗滑移系數(shù)等的具體內(nèi)容。

4 結(jié)語

在鋼結(jié)構(gòu)制圖中螺栓的表示方法詳見GB/T 50105-2001建筑結(jié)構(gòu)制圖標準。該標準無地腳螺栓的表示方法，通常用粗十字號表示。

[1] GB 50017-2003，結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S］．

[2] GB 50011-2001，建筑抗震設(shè)計規(guī)范[S］．

[3] 《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊》編委會．鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊[M］．第3版．北京:中國建筑工業(yè)出版社，2001．