轉(zhuǎn)角法施工鍍鋅高強螺栓關(guān)鍵技術(shù)

中建三局集團有限公司（滬） 上海 200129

1 轉(zhuǎn)角法施工簡介

常規(guī)施工中通常采用扭矩法對高強螺栓連接副施加扭矩力，依靠扭矩力帶動螺桿螺紋旋入螺母中來增加螺桿軸拉力，壓緊連接部件。扭矩法簡單易行，是常規(guī)高強螺栓常用施工方法。但高強螺栓熱浸鋅之后，扭矩系數(shù)離散性極大，嚴重超出規(guī)范要求，需要重新測定其扭矩系數(shù)，但施工中的扭矩系數(shù)的確定非常困難。為彌補扭矩法在熱浸鋅高強螺栓施工中存在的上述質(zhì)量缺陷，我們在工程實際中采用了轉(zhuǎn)角法進行熱浸鍍鋅高強螺栓施工[1]。

轉(zhuǎn)角法是先用一個較小的初擰值進行初擰，然后畫出起始線和終擰線，用扳手直接將螺母擰轉(zhuǎn)一個角度，利用轉(zhuǎn)動角度來控制螺栓螺桿預(yù)拉力，使得起始線與終擰線重合，使螺桿預(yù)拉力達到標準值后壓緊連接部件，稱為扭矩-轉(zhuǎn)角法，簡稱轉(zhuǎn)角法[2]。

由于初擰值的存在，轉(zhuǎn)角法施工對熱浸鋅高強螺栓連接副預(yù)拉力的控制穩(wěn)定程度仍然受到扭矩系數(shù)的影響，但由于初擰力度很小（所產(chǎn)生的預(yù)拉力值只相當于設(shè)計值的10%），因此與扭矩法相比，初擰值的影響非常小。且轉(zhuǎn)角法施工簡單、快速、易于保證施工質(zhì)量，因此，轉(zhuǎn)角法是熱浸鋅高強螺栓施工的首選方法[3]。

2 工程應(yīng)用實例

2.1 工程概況

常州現(xiàn)代傳媒中心工程主塔樓結(jié)構(gòu)高度245.05 m，上面聳立一座高88 m的鋼發(fā)射塔，塔頂標高333.05 m，（圖1）。鋼塔塔柱采用箱型柱，最大箱型柱截面為500 mm×500 mm×30 mm×30 mm，最小箱型柱截面為250 mm×150 mm×22 mm×22 mm，桅桿采用φ299 mm×12 mm的圓管，避雷針截面為φ60 mm×3.5 mm，并在其頂上設(shè)一黃銅尖錐，鋼塔鋼構(gòu)件材質(zhì)為Q345C，總用鋼量約360 t。為確保外露鋼構(gòu)件防腐，所有鋼構(gòu)件采用熱浸鍍鋅長效防腐技術(shù)。鋼構(gòu)件之間主要連接形式為螺栓連接，塔柱、斜桿、橫桿、桅桿、H型鋼梁等采用8.8級熱浸鋅高強螺栓。

圖1 鋼塔全景

2.2 鍍鋅高強螺栓概況

本工程鋼塔塔柱拼接、斜桿法蘭連接、橫桿法蘭連接、桅桿連接、H型鋼梁連接等均采用8.8級熱浸鋅高強螺栓，共12 000 套。螺栓連接面摩擦抗滑移系數(shù)在0.35以上，經(jīng)反復(fù)試驗、論證，最終確定采用轉(zhuǎn)角法施工熱浸鋅高強螺栓。螺栓標準采用美標ASTM A325M 8.8，螺母標準采用美標ASTM A563M 10級，墊片標準采用ASTM F436M HRC28-45，熱浸鋅標準采用美標ASTM A153。

1）塔柱拼接節(jié)點。塔柱拼接節(jié)點采用φ30 mm的8.8級熱浸鋅高強螺栓，使用一個半螺母防松。每個塔柱拼接節(jié)點熱浸鋅高強螺栓數(shù)量為144 副（圖2）。

圖2 塔柱拼接典型節(jié)點

2）斜桿法蘭連接。斜桿法蘭連接采用φ20 mm、φ24 mm、φ30 mm的8.8級熱浸鍍鋅高強螺栓（圖3、圖4）。

圖3 法蘭連接標準平面

圖4 斜桿法蘭連接三維示意

3）桅桿連接。桅桿連接采用φ16 mm、φ20 mm、φ24 mm的8.8級熱浸鍍鋅高強螺栓（圖5、圖6）。

圖5 桅桿連接剖面

圖6 桅桿連接平面

4）普通鋼梁連接。鋼塔平臺處的鋼梁連接采用φ16 mm、φ20 mm、φ24 mm的8.8級熱浸鍍鋅高強螺栓（圖7）。

圖7 普通鋼梁連接節(jié)點

2.3 轉(zhuǎn)角法施工工藝流程

試驗確定初擰扭矩值、終擰轉(zhuǎn)角角度→高強螺栓性能檢測（扭矩扳手調(diào)試）→安裝高強螺栓、設(shè)定初擰值進行初擰→用油漆筆做好初擰后的位置記號和終擰角度記號→終擰、將螺母擰到規(guī)定的角度值→移除設(shè)備→完成高強螺栓施工

2.4 轉(zhuǎn)角法施工關(guān)鍵技術(shù)

1）試驗確定初擰扭矩值、終擰轉(zhuǎn)角角度。將螺栓螺桿靠近螺帽處用砂紙磨光，貼上應(yīng)變片，將其連接到應(yīng)變測試儀上，用扭矩扳手初擰螺栓到10%的設(shè)計預(yù)拉力值，記錄下此時的扭矩值。對初擰完成后的螺栓連接副畫線（鋼板、墊圈及螺母三者一線），用扳手施擰到所需的施工預(yù)拉力，記錄下線與線的錯位角度。根據(jù)以上步驟，測出抽取的8 套螺栓連接副的初擰扭矩值及終擰轉(zhuǎn)角角度，計算出這8 套螺栓的平均初擰扭矩值及平均終擰轉(zhuǎn)角角度，作為施工的依據(jù)。

2）初擰。根據(jù)試驗數(shù)據(jù)及第三方檢測結(jié)果設(shè)定螺栓的初擰值，將扭矩扳手套筒與螺母套好進行初擰，當扭矩扳手響動時就達到設(shè)定的初擰值，停止作業(yè)，完成初擰，并畫出初始線。根據(jù)試驗確定的終擰轉(zhuǎn)角角度畫出終止線，初始線與終止線的夾角與試驗確定的轉(zhuǎn)角角度相同。

3）畫線標記。初擰完成后，取下套筒，用油漆筆在螺栓上做好初擰完成后的記號（記為A，鋼板、墊圈、螺母三者一線）作為終擰起始線，在此記號往螺母旋緊方向再做一記號（記為B）作為終擰終止線的參考線（圖8）。

圖8 初擰后做標記

4）終擰。繼續(xù)擰緊螺栓，使得螺母上的記號A與鋼板上終止線記號B基本重合，確保記號A在螺桿上的畫線與在螺母上的畫線的相對角度達到要求，完成終擰（圖9）。

5）終擰后檢查：螺母旋轉(zhuǎn)量、有無共轉(zhuǎn)、對旋轉(zhuǎn)不足的螺栓補擰到規(guī)定旋轉(zhuǎn)量，對發(fā)生共轉(zhuǎn)、余長不足、超擰的螺栓重新更換。

6）移除設(shè)備，完成高強螺栓轉(zhuǎn)角法施工，戴上半個螺母，使用短柄扳手將其擰緊即可，繼續(xù)進行下一熱浸鋅高強螺栓施工。

圖9 終擰螺栓

3 施工注意事項

1）熱浸鋅高強螺栓與普通高強螺栓施擰方法不同，采用轉(zhuǎn)角法施工時，同樣分初擰和終擰，初擰由初擰扭矩值控制，終擰由終擰轉(zhuǎn)角角度控制。

2）轉(zhuǎn)角法施工熱浸鋅高強螺栓應(yīng)重點控制的要素：初擰扭矩值及終擰轉(zhuǎn)角角度的確定；初擰及畫線的控制；扳手的選用；關(guān)鍵控制工序為初擰、畫線、終擰。

3）初擰扭矩值和終擰轉(zhuǎn)角角度應(yīng)結(jié)合高強螺栓廠家提供的質(zhì)保書數(shù)據(jù)并經(jīng)試驗確定。

4）高強螺栓的初擰和終擰應(yīng)按照緊固順序進行：從螺栓群中央開始，依次向外側(cè)進行緊固。

5）進行螺栓的復(fù)檢時，檢查初擰后在螺母與相對位置所畫的終擰起始線和終止線所夾的角度是否達到規(guī)定值。如果檢驗時發(fā)現(xiàn)螺栓緊固強度未達到要求，則需要檢查擰固該螺栓所使用的扳手的擰固力矩[4,5]。

4 結(jié)語

熱浸鋅高強螺栓轉(zhuǎn)角法施工技術(shù)的成功應(yīng)用確保了常州現(xiàn)代傳媒中心屋頂鋼塔安全、順利地安裝完成，目前，發(fā)射天線已安裝調(diào)試完成，投入正式運營。