i19級(jí)高強(qiáng)螺栓施工與質(zhì)量控制

1、12.9 級(jí) 大六 角頭 高強(qiáng) 度 螺栓安 裝 質(zhì)量 控制 過程申鳳國(guó) 關(guān)中武 孫亮（中建一局鋼結(jié)構(gòu)工程有限公司）摘 要：俄羅斯聯(lián)邦大廈 A 塔建成后將成為歐洲第一高樓，其中 3236、5965層鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的構(gòu)件，全部采用 12.9 級(jí)大六角頭高強(qiáng)螺栓連接。施工單位在施 工中，積累了大量該型號(hào)高強(qiáng)螺栓施工質(zhì)量控制的經(jīng)驗(yàn)，可為同類工程的施工提供借鑒。本文以59 65層鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層為例，具體介紹了 12.9 級(jí)大六角頭高強(qiáng)螺栓的施工與質(zhì)量控制。關(guān)鍵詞 ：俄羅斯聯(lián)邦大廈 12.9 級(jí)大六角頭高強(qiáng)螺栓 質(zhì)量控制一、俄羅斯聯(lián)邦大廈項(xiàng)目簡(jiǎn)介1項(xiàng)目概況俄羅斯聯(lián)邦大廈位于莫斯科市中心行政區(qū)克拉斯諾波列斯寧斯

2、卡婭沿岸大街，大廈 A 塔為 93 層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)（ 340m），總高度為歐洲第一高樓（ 448m），建 成后是世界上以混凝土為主體結(jié)構(gòu)第一高樓。在 A 塔為了側(cè)面承重和結(jié)構(gòu)墻分壓，在 3236、5965 增加鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)轉(zhuǎn)換層，采用嵌入式鋼結(jié)構(gòu)，將核心筒與周邊 柱子及柱間桁架進(jìn)行連接。在 59-65 鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層轉(zhuǎn)換層的鋼結(jié)構(gòu)包括：布置在結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土外圍邊柱之間的三個(gè)帶狀桁架61TR 1 3；剛接在建筑現(xiàn)澆鋼筋混凝土核心筒的四品轉(zhuǎn)換桁架61TR 6、 7、 8、9；連接轉(zhuǎn)換桁架 TR8 和 TR9的兩個(gè)傳力桁架 61TR 5、12。鋼結(jié)構(gòu)總重約為 3400噸，結(jié)構(gòu)連接：生根于混凝土樓板上的

3、 42 根立柱，采用將支撐板與地腳螺栓連接整體預(yù)埋于混凝土中，轉(zhuǎn)換層安裝時(shí)立柱與支撐板焊接的方法；其余所有構(gòu)件全部為 12.9級(jí)高強(qiáng)度螺栓連接。 59-65 轉(zhuǎn)換層使用強(qiáng)度等級(jí) 12.9的 30高強(qiáng)螺栓，高強(qiáng)螺栓總數(shù)約為 82536顆。2俄羅斯聯(lián)邦大廈 59-65 鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層 12.9 級(jí)大六角頭高強(qiáng)螺栓施工特點(diǎn)59-65 鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層具有五多，四大，一高的特點(diǎn)五多：安裝高強(qiáng)度螺栓數(shù)量多：此工程共計(jì)安裝82536 套；節(jié)點(diǎn)數(shù)量多；節(jié)點(diǎn)連接板數(shù)量多：節(jié)點(diǎn)一側(cè)連接板迭接多達(dá)9 塊，雙側(cè)累計(jì)達(dá)到 18 塊；節(jié)點(diǎn)螺栓群數(shù)量多：節(jié)點(diǎn)連接板一側(cè)安裝螺栓達(dá)424 套（配圖）；高強(qiáng)度螺栓長(zhǎng)度規(guī)格多：此工程安

4、裝使用螺栓長(zhǎng)度規(guī)格共計(jì) 23 種四大：節(jié)點(diǎn)面積大：最大的為 8.3m2 ；節(jié)點(diǎn)板厚度大：多板迭加后累計(jì)厚度達(dá)255mm，安裝使用最長(zhǎng)螺栓為 295 mm ；高強(qiáng)度螺栓直徑大：此工程安裝使用高強(qiáng)度螺栓的直徑是30 mm；扭矩值大：此工程安裝高強(qiáng)度螺栓的終擰扭矩值為2200 N*M 。一高：高強(qiáng)度螺栓的等級(jí)高：此工程安裝使用高強(qiáng)度螺栓等級(jí)為12.9 級(jí)。二、 12.9 級(jí)大六角頭高強(qiáng)螺栓施工與質(zhì)量控制1檢驗(yàn)試驗(yàn)與扭矩值的確定試驗(yàn)過程根據(jù)俄羅斯標(biāo)準(zhǔn) P52643-2006,由門捷列夫試驗(yàn)、測(cè)量檢測(cè)中心國(guó)家聯(lián)邦機(jī)構(gòu)的部門提交) 化學(xué)成份確認(rèn)螺栓的化學(xué)成分符合 4543-71 號(hào)俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)要求。見下

5、表。力學(xué)能性對(duì)整個(gè)螺栓的傾斜墊片的斷裂部分進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果見下表 硬度測(cè)試根據(jù)俄羅斯標(biāo)準(zhǔn) P52627-2006 進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果見下表。 彎曲性進(jìn)行試驗(yàn)依據(jù)俄羅斯標(biāo)準(zhǔn) 9454-78 對(duì)螺栓進(jìn)行試驗(yàn)。結(jié)果見下表。 確定扭矩系數(shù)取 8套螺栓（螺栓 M30x155 ，螺母 M30， 2個(gè)直徑 32mm 的墊片）用液壓檢測(cè)扭力儀器 -40，使用最大扭力進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)所得扭緊系數(shù)如下：0.142；0.140；0.144；0.138；0.145； 0.142； 0.141； 0.143 中間值為 K3=0.142 ，符合俄羅斯國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) P52643-2006（0.14 K3 0.）20。對(duì)于 30螺栓

6、，扭力為 =0.7 RbunxAbn=0.7 12200 5-,36=471.80 . 扭矩值確定大六角高強(qiáng)度螺栓施工扭矩值由下式計(jì)算 =P dxK x =N2-2M0 0P 高強(qiáng)度螺栓施加的預(yù)拉力 d 螺栓表面直徑（ mm）擰緊系數(shù)，通過檢測(cè)工具設(shè)定， =1.05安全系數(shù)。2相關(guān)工序的預(yù)控 桁架工廠預(yù)拼裝為了保證整體構(gòu)件的質(zhì)量，出廠前須進(jìn)行整體預(yù)拼裝。工廠預(yù)拼裝時(shí)應(yīng)該考慮溫度的差別和日照的影響，以及與工地安裝時(shí)溫度的差別。同時(shí)，工廠測(cè)量構(gòu)件尺寸 的鋼尺應(yīng)與現(xiàn)場(chǎng)施工中所用的鋼尺采用同一品牌、規(guī)格，避免不同測(cè)量工具之間的誤差。在預(yù)拼裝過程中，必須做好各連接接口處的標(biāo)記、中心線、 基準(zhǔn)線、標(biāo)高線、

7、水平線標(biāo)記，并用沖釘標(biāo)記，同時(shí)做好各種數(shù)據(jù)的測(cè)量記錄表，提供現(xiàn)場(chǎng)安裝用 對(duì)預(yù)拼裝構(gòu)件的偏差要求見下表。 安裝鋼柱軸線控制本工程采用柱底板與鋼柱分離安裝法，以控制地腳螺栓埋設(shè)過程中產(chǎn)生的偏差和測(cè)量過程中產(chǎn)生的誤差，確保12.9 級(jí)高強(qiáng)度螺栓的一次穿孔率。對(duì)結(jié)構(gòu)柱定位采 用三次測(cè)量定位的方法，即提供軸線控制點(diǎn) 埋設(shè)地腳螺栓（第一次測(cè)量） 澆灌混凝土 地腳螺栓復(fù)測(cè)（第二次測(cè)量） 安裝固定柱腳板 柱腳板上定位最終軸線 （第三次測(cè)量）三 12.9 級(jí)大六角頭高強(qiáng)度螺栓施工過程質(zhì)量控制 施工質(zhì)量控制流程。控制流程見下圖 高強(qiáng)螺栓的保管： 在保管及使用過程中應(yīng)輕裝輕卸，防止損傷螺紋，發(fā)現(xiàn)螺紋損傷嚴(yán)重或生銹的

8、螺栓不得使用 高強(qiáng)度螺栓在使用前不得開箱，以免破壞包裝的密封性，開箱后取出部分螺栓后也應(yīng)原封包裝好，以免沾染灰塵和銹蝕 高強(qiáng)螺栓按當(dāng)天計(jì)劃使用的規(guī)格和數(shù)量領(lǐng)取，當(dāng)天安裝剩余的螺栓應(yīng)妥善保管。 設(shè)專人負(fù)責(zé)發(fā)放，并做好螺栓發(fā)放記錄。 螺栓的領(lǐng)用分節(jié)點(diǎn)按規(guī)格、型號(hào)分批進(jìn)行。 高強(qiáng)度螺栓應(yīng)和臨時(shí)螺栓分別堆放。 螺栓安裝前準(zhǔn)備 施工圖及安裝方案施工，嚴(yán)格遵守相關(guān)規(guī)范規(guī)程。 螺栓使用前確定該型號(hào)螺栓終擰扭矩值或施工轉(zhuǎn)角值 安裝前對(duì)高強(qiáng)度螺栓連接摩擦面進(jìn)行清理，保證干凈無泥土、油污、涂料和結(jié)冰。并對(duì)節(jié)點(diǎn)板進(jìn)行覆蓋存儲(chǔ)。扭矩扳手標(biāo)定施工前對(duì)扭矩扳手校正，其扭矩誤差不大于5% ，校正用的基準(zhǔn)扭矩扳手，其誤差不大

9、于 3，并且作到專人專用。在標(biāo)定前配備一把經(jīng)計(jì)量單位檢驗(yàn)合格的表盤式扭矩扳手，搭設(shè)一個(gè)固定的試測(cè)平臺(tái)。具體步驟如下：a. 將螺栓穿入固定的連接板，擰上六角螺母，用扳手?jǐn)Q緊。b. 將基準(zhǔn)扭矩扳手套在六角螺母上施擰到設(shè)計(jì)扭矩值，作上標(biāo)記。c. 再換上電動(dòng)或手動(dòng)扳手，緊固螺母至扳手停。d. 電動(dòng)或手動(dòng)扳手停止的位置及扭矩值與標(biāo)記進(jìn)行對(duì)比，再通過調(diào)整扳手上的旋鈕，即可得出試測(cè)扳手的正確扭矩值。 安裝 12.9 級(jí)大六角頭高強(qiáng)度螺栓5.1 定位用安裝螺栓更換順序由上至下，由中心向兩側(cè)，每一節(jié)點(diǎn)每一側(cè)更換完畢后，進(jìn)行初擰5.2 首先將節(jié)點(diǎn)剩余螺栓孔用高強(qiáng)度螺栓進(jìn)行安裝，然后取下安裝螺栓，更換為高強(qiáng)度螺栓。

10、如遇孔距偏差應(yīng)及時(shí)上報(bào)項(xiàng)目部相關(guān)人員。修正采用絞刀進(jìn)行擴(kuò)孔， 擴(kuò)孔后的孔徑不超過 1.2d（d 為螺栓直徑 ），由項(xiàng)目部與設(shè)計(jì)院進(jìn)行商討后進(jìn)行處理；5.3 穿入的方向必須一致，保證螺母在翼緣板的外側(cè)方向，如果翼緣板內(nèi)側(cè)截面高度不足，必須保證核心筒外側(cè)方向的螺栓穿入的方向，從內(nèi)向外穿入；5.4 螺栓的初擰：高強(qiáng)度螺栓初擰扭矩值約為終擰扭矩值的70%（ 1700N-m）。采用專用扳手進(jìn)行高強(qiáng)度螺栓施工，班前必須校正，其扭矩誤差不得大于5%，校正用的扭矩扳手，其誤差不得大于 3，并且做到專人專用。初擰完畢后，用記號(hào)筆通過螺栓螺母、墊片及構(gòu)件上劃一道直線（如圖所示）；對(duì)終擰完的螺栓用不同顏色筆作出明顯

11、的標(biāo)記，以防漏擰和重?cái)Q，并供質(zhì)檢人員檢查。5.5 螺栓終擰：本工程高強(qiáng)度螺栓終擰值為 2200 N-m 。高強(qiáng)度螺栓初擰完畢后，用專用工具進(jìn)行終擰，不得用終擰扳手代替初擰扳手使用，不得出現(xiàn)漏擰現(xiàn)象。高強(qiáng)度螺栓檢查扭矩扳手扭矩值或檢查轉(zhuǎn)角值，高強(qiáng)度螺栓實(shí)際轉(zhuǎn)角值與檢測(cè)所得轉(zhuǎn)角值偏差在 10 度之內(nèi)視為終擰合格。高強(qiáng)度螺栓的初擰、終擰，要求在同一天內(nèi)完成；5.6 高強(qiáng)螺栓施擰順序：5.6.1 施擰順序?yàn)橄仁Q鋼柱部分螺栓群，然后施擰上/下弦螺栓群，最后施擰斜腹桿部分螺栓群；5.6.2 螺栓施擰節(jié)點(diǎn)次序：初擰和終擰的次序相同，遵循先上弦后下弦，先梁節(jié)點(diǎn)后柱節(jié)點(diǎn)、四周對(duì)稱進(jìn)行的原則（如圖所示）；5 、

12、12.9 級(jí)大六角頭高強(qiáng)度螺栓檢查驗(yàn)收5.1 施工操作中的工藝檢查。在施工過程中檢查是否按施工工藝要求進(jìn)行，具體工藝檢查內(nèi)容有以下幾項(xiàng)：5.1.1 是否用臨時(shí)螺栓安裝，臨時(shí)螺栓數(shù)量是否達(dá)到 1/3 以上。5.1.2 高強(qiáng)螺栓的穿入是否自由進(jìn)入，嚴(yán)禁用錘強(qiáng)行打入。5.1.3 高強(qiáng)度螺栓緊固順序正確與否，緊固方法是否正確。5.1.4 抽檢測(cè)定扭矩扳手的扭矩值，是否在設(shè)計(jì)允許范圍之內(nèi)。5.1.5 檢查連接面鋼板的清理情況，保證摩擦面的質(zhì)量可靠。5.2 大六角頭高強(qiáng)度螺栓的質(zhì)量檢查。5.2.1 用 0.3kg 小錘敲擊法，對(duì)高強(qiáng)螺栓進(jìn)行普查，防止漏擰。5.2.2 進(jìn)行扭矩檢查，抽查每個(gè)節(jié)點(diǎn)螺栓數(shù)的10

13、%。但不少于一個(gè)。檢查時(shí)先在螺栓端面和螺母上畫一直線，然后將螺母擰松約60 ，再用扭矩扳手重新扭緊，使兩線重合，測(cè)得此時(shí)的扭矩應(yīng)在 0.9Tch 1.1Tch 可為合格。如發(fā)現(xiàn)有不符合規(guī)定的，應(yīng)再擴(kuò)大檢查10% ，如仍有不合格者，則整個(gè)節(jié)點(diǎn)的高強(qiáng)度螺栓應(yīng)重新擰緊。扭矩檢查應(yīng)在螺栓終擰 1h 以后， 24h 之前完成。5.2.3 用塞尺檢查連接板之間間隙，如間隙在 0.5mm 以內(nèi)可不進(jìn)行處理；如間隙在 0.53mm 以內(nèi)，將厚板一側(cè)削成 1/10 緩坡過渡；當(dāng)間隙大于 3mm 時(shí)，應(yīng)加填 板處理（如附圖圖所示）； （注： 0.5mm 以內(nèi)不進(jìn)行處理，依據(jù)俄羅斯當(dāng)?shù)亟ㄖ?guī)范執(zhí)行）針對(duì)因加工制作精

14、度超標(biāo)，致使構(gòu)件端頭截面高度縮小 ，而導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)連接處接觸面縫隙超標(biāo)的質(zhì)量問題進(jìn)行補(bǔ)救。節(jié)點(diǎn)連接處接觸面縫隙超標(biāo)1璉隙中增加與縫隙相同厚度的墊板25.2.4 檢查大六角頭高強(qiáng)度螺栓穿入方向是否一致，檢查墊圈方向是否正確。5.3 高強(qiáng)度大六角頭螺栓連接接頭的外觀質(zhì)量：5.3.1 螺栓穿入方向基本一致，外露長(zhǎng)度不應(yīng)少于 23 扣。5.3.2 已經(jīng)終擰的大六角頭高強(qiáng)度螺栓應(yīng)作好標(biāo)記。5.3.3 已經(jīng)終擰的節(jié)點(diǎn)和摩擦面應(yīng)保持清潔整齊，防止油、塵土污染。5.3.4 已經(jīng)終擰的節(jié)點(diǎn)應(yīng)避免過大的局部撞擊和氧 -乙炔烘烤。5.3.5 的安裝施工應(yīng)避免在雨雪天氣進(jìn)行，以免影響施工質(zhì)量。5.3.6 在安裝過程中如需要擴(kuò)孔時(shí)，一定要注意防止金屬碎屑夾在摩擦面之間，一定要清理干凈后才能安裝5.4 大六角 12.9 級(jí)高強(qiáng)度螺栓安裝使用時(shí)應(yīng)具備以下資料：5.4.1 高強(qiáng)度大六角頭螺栓的出廠合格證。5.4.2 高強(qiáng)度大六角頭螺栓的復(fù)驗(yàn)證明5.4.3 高強(qiáng)度螺栓的初擰、終擰扭矩值。5.4.4 施工用扭矩扳手的檢查記錄。5.4.5 高強(qiáng)度大六角螺栓安裝記錄。5.4.6 施工質(zhì)量檢查驗(yàn)收記錄。四、結(jié)束語通過對(duì)俄羅斯聯(lián)邦大廈 59-65 鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層 12.9 級(jí)大六角頭高強(qiáng)度螺栓的安裝， 在