高强度螺栓安装与检测技术

高强度螺栓的安装质量直接决定钢结构连接的可靠性。安装不当会导致预拉力不足、夹紧力损失甚至连接失效。根据JGJ 82-2011《钢结构高强度螺栓连接技术规程》，本文详细介绍大六角头螺栓和扭剪型螺栓的安装流程、紧固方法及质量检测要点。

1. 安装前准备

1.1 连接件检查

• 摩擦面状态：摩擦型连接必须检查摩擦面处理方式（喷砂、抛丸、钢丝刷等），摩擦面应干燥、清洁、无油污、无毛刺
• 板件间隙：用塞尺检查板件间隙，≤1mm 为合格；局部允许 ≤3mm，但需用垫片处理
• 孔距偏差：检查螺栓孔径和孔距是否符合规范要求
• 板件平整度：连接板翘曲变形过大会影响夹紧效果

1.2 螺栓检验

• 外观检查：螺纹完整、无损伤、无锈蚀、无裂纹
• 扭矩系数：大六角头螺栓应提供扭矩系数检验报告（对于10.9级，一般为0.110~0.150）
• 复验：现场随机抽取 3 套连接副进行扭矩系数复验，合格后方可使用
• 标记检查：10.9级螺栓头部应有性能等级永久标记

2. 安装流程

2.1 大六角头螺栓安装步骤

1. 初拧：用扳手将螺栓初步拧紧，使板件密贴。初拧扭矩为终拧值的 50%~70%。
2. 复拧：对初拧后的螺栓进行第二次拧紧，达到终拧扭矩的 100%。
3. 终拧：使用标定过的扭矩扳手施加设计扭矩。终拧顺序：先中间后四周，对称施拧。
4. 标记：用不同颜色记号笔在螺母和螺栓头侧面画线标记，便于检查。

2.2 扭剪型螺栓安装步骤

1. 初拧：使用电动扭剪扳手（或手动扳手）初拧，扭矩约为终拧值的 50%。
2. 终拧：使用专用电动扭剪扳手，对准梅花头施加扭矩直至尾部被拧断。
3. 检查：观察梅花头是否完全断裂，断裂位置应在梅花头根部。
4. 补拧：发现未拧断或扭断位置异常时，用扭矩法补拧并记录。

3. 扭矩法紧固计算

扭矩法是大六角头高强度螺栓最常用的紧固方法。

3.1 扭矩计算公式

T = K × P × d

• T：施工扭矩（N·m）
• K：扭矩系数（由厂家提供，现场复验）
• P：螺栓设计预拉力（kN）
• d：螺栓公称直径（mm）

3.2 HS10.9 各规格参考扭矩值

螺栓规格	设计预拉力 P (kN)	扭矩系数 K	施工扭矩 T (N·m)
M16	100	0.130	208
M20	155	0.130	403
M22	190	0.130	542
M24	225	0.130	702
M27	290	0.130	1017
M30	355	0.130	1385

注：上表以 K=0.130 为例，实际以厂家提供的扭矩系数报告为准。

3.3 轴力法（SmartBolt等智能螺栓）

轴力法通过直接测量螺栓的预拉力来控制紧固质量，不受摩擦系数影响：

• 智能螺栓：内置应变计，拧紧时实时显示轴力值
• 优势：精度高、不受温度影响、可记录可追溯
• 缺点：成本较高，目前主要用于重要工程

4. 质量检测与验收

4.1 大六角头螺栓检验项目

检验项目	检验方法	判定标准
螺母转动	在螺母或垫圈上画线，松开螺母 1/3 圈后重新拧紧	与原标记偏差 ≤ 30° 为合格
扭矩系数	随机抽取 3 套，轴力计标定	K 平均值在 0.110~0.150 之间为合格
终拧扭矩	松开螺母 1/3 圈，重新施拧测量	测量值与设计扭矩偏差 ≤ ±10%
外观检查	目视检查标记线是否连贯、清晰	标记线错位 ≤ 1mm

4.2 扭剪型螺栓检验项目

• 梅花头断裂检查：目视检查梅花头是否完全断裂，断裂应在根部
• 初拧检查：检查初拧标记是否完成
• 补拧记录：记录所有补拧情况及原因
• 终拧力矩值：梅花头未拧断时，用扭矩法补拧并测量扭矩值

4.3 常见质量问题及处理

问题现象	可能原因	处理措施
扭矩系数离散性大	螺纹损伤、垫圈方向装反	更换连接副，重新标定
终拧后预拉力不足	扭矩扳手未标定、操作不当	补拧至合格，补拧记录存档
扭剪型梅花头未断裂	扳手功率不足、螺栓锈蚀	换大功率扳手或用扭矩法补拧
螺母无法拧动	螺纹损坏、异物卡死	更换螺栓组，不得强行敲击

5. 施工记录与资料归档

根据 JGJ 82 的要求，高强度螺栓连接应形成完整的施工记录：

• 材料质量证明书：厂家合格证、扭矩系数检验报告
• 施工自检记录：初拧/复拧/终拧完成情况
• 扭矩扳手标定记录：标定证书、有效期限
• 补拧记录：补拧原因、补拧前后扭矩值
• 验收记录：监理验收签字的检验批记录

结论

高强度螺栓安装的核心是控制预拉力，而预拉力的保证依赖于规范的安装流程、标定的扭矩工具和严格的过程检验。无论是扭矩法还是轴力法，施工人员都应经过专业培训并持证上岗。质量检测不是"事后把关"，而应贯穿整个安装过程，确保每一颗螺栓都达到设计要求。