朱朋輝

(常州市建筑科學研究院集團股份有限公司 江蘇常州 213000)

高強度螺栓連接摩擦面的抗滑移系數是摩擦型高強度螺栓承載力主要設計參數之一，直接影響構件的承載力。抗滑移系數試驗作為鋼結構施工質量驗收規(guī)范中的強制條文，其試驗結果必須符合設計要求。但在日常檢測中，發(fā)現影響高強度螺栓連接摩擦面抗滑移系數的檢測存在三個方面的誤區(qū)。

1 所有高強螺栓都必須做抗滑移系數的檢測

在日常檢測中，曾經收到委托送檢的樣品試件為：M20的螺栓連接厚度t1、t2均為8、6mm，寬b為 100mmQ的235鋼板，設計抗滑移系數為0.45。接到樣品，我就提出該試件鋼板厚度過薄不符合要求，不能試驗。原因是我們抗滑移的試件達到的芯板也就是t1的屈服強度荷載為F=ReH*S0=188kN而我們要達到抗滑移系數為0.45所需的荷載為NV=μ*nf*（i=1,m）=284kN，也就是說在實驗過程中就會發(fā)現抗滑移試件的芯板和蓋板未發(fā)生相對滑移時，芯板先發(fā)生屈服變形甚至縮頸斷裂，不能反映摩擦面狀態(tài)檢測出該試件的抗滑移荷載。這樣的樣品試件是怎么形成的呢？經了解，該工程項目中用到了M20*45的高強螺栓用來連接次梁和系桿用的，監(jiān)理單位就嚴格按照規(guī)范要求，一定要用這種螺栓來做抗滑移系數的檢測。這就形成了高強螺栓抗滑移檢測的一個誤區(qū)，高強度螺栓大多依靠壓緊力所產生的靜摩擦力來抵抗外界荷載；既然是摩擦力，當然有摩擦系數，在這里就是“抗滑移系數”。高強螺栓抗滑系數指的是：安裝高強螺栓部位，由高強螺栓連接在一起的構件間的接觸面之間的摩擦系數。接觸面之間須有足夠的摩擦系數才能保證高強螺栓安裝擰緊后具有足夠的摩擦力。上述所用的高強螺栓在構件的受力體系中僅僅有軸向拉力，起連系作用，接觸面都沒有，何來的抗滑移系數呢？另外，我們現行的規(guī)范對抗滑移系數的說法比較含糊，其實抗滑移系數實驗檢測的根本目的是檢測構件表面的除銹能力，高強螺栓在抗滑移系數檢測體系中起得僅僅是輔助作用，無論用何種規(guī)格的螺栓，鋼構件的表面處理能力都一樣，高強螺栓和抗滑移系數有必然的聯(lián)系，但沒有必要的因果關系，所以用到高強螺栓項目必須做抗滑移系數檢測是一個誤區(qū)。

2 同一項目，同一處理工藝，不同規(guī)格的高強螺栓分開檢測抗滑移系數誤區(qū)

在實際檢測過程中，我們也碰到過這種現象，一個只有300多t的鋼結構項目，抗滑移系數居然委托試驗檢測了8組，理由是該項目用了8種不同規(guī)格（M20,M24,M27,長度不一致也算）的高強螺栓，是重點項目，業(yè)主監(jiān)理嚴格要求。其實他們嚴重混淆了高強螺栓和抗滑移這兩個概念，首先從規(guī)范角度來說，高強螺栓根據GB/T1231-2006,同一廠家的同一性能等級、材料、爐號、螺紋規(guī)格、長度（當螺紋長度≤100mm時，長度相差≤15mm；螺栓長度＞100mm時，長度相差≤20mm，可視為同一長度）、機械加工、熱處理工藝、表面處理工藝的螺栓視為同批，代表批量3000套?？够葡禂蹈鶕礼B50205-2001《鋼結構工程施工質量驗收規(guī)范》明確規(guī)定制造廠和安裝單位應分別以鋼結構制造批為單位進行抗滑移系數檢驗.制造批可按分部（子分部）工程劃分規(guī)定的工程量每2000t為一批,不足2000t可視為一批，選用兩種或兩種以上表面處理工藝時，每種處理工藝應單獨檢驗。從高強螺栓和抗滑移系數的規(guī)范要求我們可以看出，抗滑移系數檢測我們針對的不是高強螺栓而是構件的表面處理工藝，根本不需要用高強螺栓的批次來進行抗滑移實驗。其次我們從理論角度來說，古典摩擦定律又稱阿蒙頓庫倫定律告訴我們；(1)摩擦力與法向荷載成正比；(2)摩擦因數與接觸面積無關；(3)摩擦因數與滑動速度無關；(4)靜摩擦因數大于動摩擦因數。經過現代無數專家學者研究發(fā)現，其理論存在缺項，總結歸納為(1)當法向荷載較大時摩擦力與法向荷載呈非線性關系，法向載荷越大，摩擦力增加的越快；(2)有一定屈服點的材料（如金屬）其摩擦阻力才與接觸面積無關，粘彈性材料的摩擦力與接觸面積有關；(3)精確測量，摩擦力與速度有關，金屬與金屬的摩擦力隨速度的變化不大。通過以上理論可知，摩擦面臨界靜摩擦力與高強螺栓緊固軸力不成正比，高強螺栓的緊固軸力越大，摩擦面臨界靜摩擦力增加的越快，在緊固軸力一定的情況下，抗滑移系數也就越大。所以從理論上來說，在鋼板同種材質，同一摩擦面處理工藝的條件下，采用直徑最小的高強螺栓連接，測得的抗滑移系數最小。如果實測合格，則理論上其他大規(guī)格的螺栓連接板也合格。在實際影響高強螺栓連接摩擦面的系數的因素很多，大規(guī)格高強螺栓連接的受力更大一些。對于重點大型項目，也有必要做，綜上所述，在同一工程，同一摩擦面處理工藝的前提下，只做最小和最大兩個規(guī)格的高強螺栓的抗滑移檢測，就能滿足工程要求。

3 同一試件，同一表面處理工藝，反復處理就可以提高抗滑移系數的誤區(qū)

抗滑移系數檢驗用的試件應由制造廠加工，試件與所代表的鋼結構件應為同一材質、同批制作、采用同一摩擦面處理工藝和具有相同的表面狀態(tài)，并應用同批同一性能等級的高強度螺栓連接副，在同一環(huán)境下存放。曾經有個施工單位的人問我，他們在某檢測單位送檢的一組樣品規(guī)格為M20*75的螺栓連接厚度t1、t2分別為20、10mm，寬b為100mm的Q345B鋼板，設計抗滑移系數為0.45，連續(xù)送了三次都不合格，該怎么辦？我仔細地了解了他們的樣品制作工程，幫他們分析了原因，原來他們在下料的時候，隨意找了幾塊厚度相同的同批號的鋼板,直接從鋼板邊緣開始加工了12塊鋼板，再進行拋丸除銹等表面處理后，隨機組合成三套抗滑移試件去檢測單位送檢。目前我們國內的鋼板都是采用的負公差，針對同一批號的鋼板，能保證它們的厚度在厚度負公差允許范圍內，但不能保證厚度是一致；同時由于鋼板邊緣在鋼板成型的時候存在“咬邊”現象，存在明顯的厚度差。這樣就直接導致試件組裝時鋼板摩擦面不能完全接觸，減小了摩擦面的接觸面積，致使檢測結果偏低。由于這種先天性的頑疾存在，后期你再怎么按照規(guī)范，反復表面處理，也不能糾正這種鋼板自身的厚度差帶來的后果，摩擦力是靠摩擦面緊密接觸而產生的，試件鋼板摩擦面之間還有空隙，根本沒有接觸，任憑你表面處理再好，還怎么能產生摩擦力呢？針對這個問題，我給施工單位提了整改建議：(1)加工的芯板（t1）和蓋板（t2）要分別取自符合材質要求的同一塊足夠面積的平整的鋼板,如果條件不允許，至少保證同一套滑移板是在同一塊鋼板上；(2)同一套滑移板上（抗滑移試件3套/組試樣形式）的兩塊芯板（t1）和蓋板（t2）一定要取自鋼板軋制平行方向上；(3)鋼板邊緣50mm不??；(4)取好的鋼板要在不影響鋼板表面（如鋼板側邊）做好表面處理不掉的唯一性標識；(5)表面處理完的試塊要用軟性材料分別包裝，送檢時提供每組抗滑移試件12塊鋼板的標識，要求組裝次序（1-2，3-4,5-6）。

他們按照此次方案來重新制作了抗滑移試件，成功的通過了檢測，并在以后的項目檢測中也屢試不爽。

綜上所述，目前我們現行規(guī)范對抗滑移系數的說法比較含糊，影響抗滑移系數的因素也很多，個人認為，試件制作是最關鍵的，而科學的取樣又是重中之重。合理選用材料、認真加工，摩擦面抗滑移系數也會有很大的提高。