[发明专利]一种钢结构工程高强度螺栓及其使用方法

说明书

技术领域

本发明属于机械领域，它主要用于钢结构连接和固定，具体涉及钢结构工程高强度螺栓及其使用方法。

背景技术

在钢结构的预制安装中，大量使用高强度六角头螺栓，高强度六角头螺栓连接的预拉伸力是衡量螺栓连接可靠性的重要指标，为了使螺栓达到所要求的预拉伸力，目前国内普遍采用的方法是转角紧固法和力矩紧固法。

转角紧固法的原理是由螺栓的伸长量来确定螺栓的轴向力（预拉伸力），而螺栓的伸长量则由螺帽的转角量来判断。转角法需先将螺栓锁紧至“密贴”状态，消除板叠缝隙的影响，然后再在此基础上，通过施加螺帽旋转量来对螺栓施加预拉伸力，此时螺帽旋转等同于对螺栓施加轴向伸长量。

力矩紧固法的原理是通过使用专用的测力扳手或是定力扳手，在螺母一侧对螺母施拧，令其旋转并向螺栓方向紧固，最终达到将拧紧力矩转化为螺栓的预拉伸力的目的。与转角法一样，力矩法也要在连接件达到“密贴“接触状态时才能进行，例如“密贴”。否则将导致螺栓拉伸力不足和接头松动。

转角法和力矩法施工工艺复杂，工作效率低，而且施工质量不易控制，实际应用中对安装工人的技术水平和实际经验要求较高。

上述两种方法存在扭矩对预拉伸力的影响，时有发生螺栓漏紧现象，造成安全事故隐患。

发明内容

为了避免上述现象的发生，本发明提供一种高强度螺栓及其紧固方法。

本发明的技术方案是：

一种钢结构工程高强度螺栓，包括螺杆、螺母、垫圈，其特征是垫圈有两个，一个是普通垫圈，另一个是压力指示垫圈，所述压力指示垫圈包括与普通垫圈相同材质的钢外壳，外壳为环形密封空腔，空腔内部设有硅氧树脂液体。外壳的一个环面靠近外缘上均布冲压出4～6个直径4毫米的凸起。凸起位置的金属壁的厚度比外壳其它位置的金属壁的厚度要薄1/3～2/3。

所述普通垫圈是GB/T1230钢结构用高强度垫圈。

本发明的压力指示垫圈如同一个小型压力计，可以在螺栓紧固过程中测量螺栓预拉伸力。当螺栓紧固到压力指示垫圈承受最小预拉伸力的1.1 ～1.2倍时，压力指示垫圈内部的硅氧树脂会喷出，表明该螺栓已紧固到位。

本发明不存在扭矩对预拉伸力的影响，不会发生螺栓漏紧，安装工人只需目测就能判断螺栓是否紧固到位。

一种钢结构工程高强度螺栓的使用方法，包括下述内容：

    ⑴ 当螺母被旋转，压力指示垫圈位于螺栓头下方时，应在螺母下方设置普通垫圈；

    ⑵ 当螺母被旋转，压力指示垫圈位于螺母下方时，应在螺母和压力指示垫之间设置普通垫圈；

    ⑶ 当螺栓头被旋转，压力指示垫圈位于螺母下方时，应在螺栓头下方设置普通垫圈；

    ⑷ 当螺栓头被旋转，压力指示垫圈位于螺栓头下方时，应在螺栓头和压力指示垫圈之间设置普通垫圈；

 ⑸ 压力指示垫圈的校验步骤：

① 将螺杆、螺母、压力指示垫圈及普通垫圈装入轴力计；

②在5～10秒时间内，使用扳手将螺栓紧固到其规定最小预拉伸力的1.1～1.2倍；螺栓预拉力值应控制在下表一所规定的范围内。

表一  高强螺栓预拉力值（KN）

；

③观察压力指示垫圈的外观、硅氧树脂流出量以及压力指示垫圈底部周围喷射出硅氧树脂的位置点数；

压力指示垫圈上喷射出硅氧树脂的凸起点数不少于压力指示垫圈接触面凸起点数减一，例如压力指示垫圈上有5个凸起点，那就至少要在4个凸起点处喷射出硅氧树脂；

重复这个实验数次并从视觉上清楚螺栓紧固到位必须喷射出多少量的硅氧树脂。最后，可以将轴力计的指示表盘盖住，紧固螺栓直到目测认为压力指示垫喷射出的硅氧树脂量达到要求后停止，然后掀开检查轴力计所示的预拉伸力是否达到。

（6）正确装配钢结构工程高强度螺栓，首先将所有钢结构工程高强度螺栓初紧到“密贴”工况。“密贴”工况，就是通过一个人用短扳手，单手施以全力获得，或者使用冲击扳手冲击几下即可(可以观察到螺母转动由快变慢)。初紧的目的是使接点板叠的摩擦面紧密接触，拧螺栓应从节点刚性最大的部分到自由边顺序地进行。先紧的螺栓可能会因后紧的螺栓而松弛，因此，有必要按同样的次序复拧一遍，以使所有的螺栓最终都达到“密贴”工况（所述“密贴”工况，即高强度螺栓头和垫圈与钢结构之间不存在间隙），对大型接点尤其应当如此。  

“密贴”初拧从连接刚性最大的部分开始，然后系统地进行。