刘道春
湖北十堰东风汽车公司 442001
摘要：高强度螺栓是用特制的扳手上紧螺帽,使螺栓产生巨大而又受控制的预拉力。通过螺帽和垫板,对被连接件也产生了同样大小的预压力在预压力作用下,沿被连接件表面就会产生较大的摩擦力,显然只要轴力小于此摩擦力构件便不会滑移,连接就不会受到破坏,这就是高强度螺栓连接的原理。针对高强度螺栓的功用、类型和应用实例，分析了高强度螺栓的结构特点，介绍了高强度螺栓摩擦型和承压型连接的区别，阐述了高强度螺栓锁固的原理及其应用，提出了高强度螺栓施工的技术要求，同时指出了高强度螺栓连接的施工工艺要求和质量控制方法。
关键词：高强度螺栓 工程结构 固紧施工
Chain with high strength bolts fastening the safety of engineering structures
liudaochun
Hubei Shiyan Dong Feng auto corporation 442001
高强度螺栓是用特制的扳手上紧螺帽,使螺栓产生巨大而又受控制的预拉力。通过螺帽和垫板,对被连接件也产生了同样大小的预压力在预压力作用下,沿被连接件表面就会产生较大的摩擦力,显然只要轴力小于此摩擦力构件便不会滑移,连接就不会受到破坏,这就是高强度螺栓连接的原理。高强度螺栓连接是靠连接件接触面间的摩擦力来阻止其相互滑移的，为使接触面有足够的摩擦力，就必须提高构件的夹紧力和增大构件接触面的摩擦系数构件间的夹紧力是靠对螺栓施加预拉力来实现的，所以螺栓必须采用高强度钢制造，这也就是称为高强度螺栓连接的原因。高强度螺栓连接中,摩擦系数的大小对承载力的影响很大试验表明,摩擦系数主要受接触面的形式和构件的材质影响为了增大接触面的摩擦系数。施工时常采用应喷砂、用钢丝刷清理等方法对连接范围内构件接触面进行处理。随着汽车、机械、能源、轻工、建筑等各个行业的发展,对制造各类螺栓的材料提出了更高的要求,在降低成本的同时,材料还要具有较轻的重量、超高的强度、可靠的韧性、较强的耐腐蚀性、较长的使用寿命和易加工等更优良的性能。因此,开展高强度螺栓钢的研究,开发性能更加优良的高强度螺栓具有重要意义。
根据安装特点分为:大六角头螺栓和扭剪型螺栓,其中扭剪型只在10.9级中使用。根据高强度螺栓的性能等级分为：8.8级和10.9级。其中8.8级仅有大六角型高强度螺栓,在标示方法上,小数点前数字表示热处理后的抗拉强度:小数点后的数字表示屈强比即屈服强度实测值与极限抗拉强度实测值之比。8.8级的意思就是螺栓杆的抗拉强度不小于800MPa,屈强比为0.8；10.9级的意思就是螺栓杆的抗拉强度不小于1000MPa,屈强比为0.9。
普通螺栓一般为4.4级、4.8级、5.6级和8.8级。高强度螺栓一般为8.8级和10.9级，其中10.9级居多。建筑结构的主构件的螺栓连接，一般均采用高强度螺栓连接。普通螺栓可重复使用，高强度螺栓不可重复使用。高强度螺栓一般用于永久连接。高强度螺栓多用于桥梁、钢轨、高压及超高压设备的连接，这种螺栓的断裂多为脆性断裂，应用于超高压设备上的高强度螺栓,为了保证容器的密封,需要施以较大的预应力。
高强度螺栓是预应力螺栓,摩擦型用扭矩扳手施加规定预应力,承压型拧掉梅花头。普通螺栓抗剪性能差，可在次要结构部位使用。普通螺栓只需拧紧即可。
就高强度螺栓连接副的安装而言，务必要按规定的预紧扭矩值及规定的施拧方式（分初拧和终拧）进行施工。高强度螺栓是风力发电机组中极其重要的连接件，它直接影响着风电结构的承载能力、使用寿命与安全性能。因此螺栓的安全设计及校核是风力发电机组结构中非常关键的部分。不少风机倒塌事故是没有拧紧螺栓，即没有达到预紧力和预紧扭矩值，没有真正意义上的紧固到位。在风机运转所产生的强振作用下，产生轴向和横向的交变载荷，造成连接副松动，进而引起螺栓的疲劳和延迟断裂。造成预紧力和预紧扭矩严重不足，螺栓连接副极易松动。在野外环境，且强振动的工作状态下，高强度螺栓发生松动、疲劳、延迟断裂就不足为奇了。风力发电机组由于工作环境条件比较恶劣，一台1.5MW～2MW风机自重达250吨左右，机舱加叶片约130吨靠塔架支撑，所以风电机组三个重要载重部位最重要的：叶轮与轮毂机舱连接高强度螺栓约200套～300套螺栓连接副；主力大盘法兰塔筒连接高强度螺栓约300套左右连接副；特别是地脚基础部分连接用的高强度地脚螺栓连接副，每台风力发电机组大约120～180套，是分别载重130吨机舱组及叶片及整机250吨。这些连接紧固用的高强度螺栓连接副均处于十分关键重要的部位，对风机的安全运行起着至关重要的安全保障作用。目前国外工业发达国家如德国、丹麦、美国、日本等在风机用大直径、高强度螺栓制造方面有几十年成熟历史，质量控制可靠到位，使用安全系数较高。中型风机2MW以上机组未发生因螺栓断裂而引起整机倒塌案例。
三大重要部位在2.5MW以上风机上(自重280吨左右，另5MW～6MW 400吨左右),这些关键部位的大直径高强度螺栓连接副应从国外进口(其他非关键部位则国内采购),以确保风力发电机组运行的安全可靠。在施拧中确保预紧扭矩最低值，这样可预防高强度螺栓因施拧不当，未真正达到紧固要求而造成的延迟断裂等重大隐患问题。造成风电机组倒塌的原因是多方面的，但由于高强度螺栓断裂造成是大概率的。高强度紧固件在风电机组中，安全重要性是不容置疑的，正确的扭矩系数的确定，预紧力和预紧扭矩最低值的规范化，要树立紧固力矩大于使用高强度螺栓屈服强度的80%以上的紧固锁紧理念以及行之有效的安装方法等等。这些是高强度螺栓制造行业共同研究的课题，只有解决好这些问题，才能确保风电机组连接紧固件不失效，才能真正避免高强度螺栓连接副在风电机组中的防疲劳、松动、延迟断裂等事故，保证风电机组的安全可靠运行是行业幸事。[1]
高强度螺栓采用高强度材料制造。高强螺栓的螺杆、螺帽和垫圈都由高强钢材制作，常用45号钢、40硼钢、20锰钛硼钢、35CrMoA等。普通螺栓常用Q235（相当于过去的A3）钢制造。高强度螺栓产品质量技术标准应能充分满足GB3098.1对高强度螺栓的要求，特别是在抗拉强度σb、屈服强度σs、伸长率δ5、收缩率Ψ等基本参数的要求方面是高强度螺栓质量确保合格的硬指标,因此必须要达到其相关规定。
普通螺栓与高强度螺栓的受力性能与计算方法均有所区别的。高强度螺栓的受力首先是通过在其内部施加预拉力P，然后在被连接件之间的接触面上产生摩擦阻力来承受外荷载的，而普通螺栓则是直接承受外荷载的。
结构设计中高强度螺栓直径一般有M16/M20/M22/M24/M27/M30，不过M22/M27为第二选择系列，正常情况下选用M16/M20/M24/M30为主。高强度螺栓在抗剪设计上根据设计要求分为：高强度度螺栓承压型和高强度螺栓摩擦型。摩擦型的承载能力取决于传力摩擦面的抗滑移系数和摩擦面数量，喷砂（丸）后生赤锈的摩擦系数最高，但从实际操作来看，受施工水平影响很大，很多监理单位都提出能否降低标准来确保工程质量。承压型的承载能力取决于螺栓抗剪能力和栓杆承压能力的最小值。在只有一个连接面的情况下，M16摩擦型抗剪承载力为21.6～45.0kN，而M16承压型抗剪承载力为39.2～48.6kN，性能要优于摩擦型。
在安装上，承压型工艺要简单一些，连接面仅需清除油污及浮锈。沿轴杆方向抗拉承载力，在钢结构规范中，摩擦型设计值等于0.8倍预拉力，承压型设计值等于螺杆有效面积乘以材料抗拉强度设计值。在同时承受剪力和杆轴方向拉力时，摩擦型要求是螺栓承受的剪力与受剪承载力之比加上螺杆承受轴力与受拉承载力应力比之和小于1.0，承压型要求是螺栓承受的剪力与受剪承载力之比的平方加上螺杆承受轴力与受拉承载力应力比的平方之和小于1.0，也就是说在同种荷载组合情况下，相同直径的承压型高强度螺栓在设计上的安全储备要高于摩擦型高强度螺栓的。考虑到在强震反复作用下，连接摩擦面可能会失效，这时候的抗剪承载力还是要取决于螺栓抗剪能力和板件承压能力，因此抗震规范规定了高强度螺栓极限受剪的承载力计算公式。尽管承压型在设计数值上占有优势，但由于其属于剪压破坏型式，螺栓孔为类似普通螺栓的孔隙型螺栓孔，在承受荷载作用时的变形远大于摩擦型，所以高强度螺栓承压型主要用于非抗震构件连接、非承受动荷载构件连接、非反复作用构件连接。这两种型式的正常使用极限状态也是有区别的：摩擦型连接是指在荷载基本组合作用下连接摩擦面发生相对滑移；承压型连接是指在荷载标准组合作用下连接件之间发生相对滑移。
高强度螺栓连接具有施工简单、受力性能好、可拆换、耐疲劳、以及在动力荷载作用下不致松动等优点，是很有发展前途的连接方法。高强度螺栓是用特制的扳手上紧螺帽，使螺栓产生巨大而又受控制的预拉力，通过螺帽和垫板，对被连接件也产生了同样的预压力。在预压力作用下，沿被连接件表面就会产生较大的摩擦力，显然，只要轴力小于此摩擦力，构件便不会滑移，连接就不会受到破坏，这就是高强度螺栓连接的原理。
4.高强度螺栓锁固的原理及其应用
铆栓的应用历史相当久远,但铆钉施工过程不仅危险,且专业技术工人难觅，施工时又会产生打击噪音,又因铆栓之强度及夹紧效率较差,施工质量控制困难。近年来由于焊接技术急速进步及高强度螺栓之生产使用,铆栓目前已甚少使用而不易购得,而被高强度螺栓完全取代。普通螺栓又称机械螺栓,系依据ASTM A307的规定生产,一般使用于与耐震设计无关的轻型结构物、次要结构物，或临时固定用途,且不得使用于承受反复载重、震动或疲劳载重之结构物,安装时螺帽锁至紧贴状态即可。高强度螺栓则用于主要结构物,惟大部分设计者鉴于高强度螺栓与普通螺栓价差有限、可用普通螺栓之处又不多,因此为避免施工者采购错误或误用,而全部采用高强度螺栓。
ASTM高强度螺栓之螺头及螺帽皆为六角形头，其中螺帽必须为重型六角形螺帽。JIS规格的高强度螺栓分成六角螺栓头的F系列以及为减轻材料用量及美观需求而发展之圆螺栓头之S系列，圆螺栓头在安装后拆卸较困难。依材料强度之不同,F系列又分成F8T、F10T及F11T三种,S系列则分成S8T及S10T 二种,其中F11T材质因质量较不易控制,仅部份制造商有制造生产。JIS螺栓直径以mm为单位,一般常用之直径规格在12mm～24mm之间。
由过去热浸镀锌经验可知,高强度螺栓在热浸镀锌前处理酸洗过程中会吸收氢气,因此会产生延迟破坏现象,延迟破坏就是高强度螺栓锁固一段时间后发生突然断裂的现象,此金属结晶内蓄积氢气压力过大的结果。延迟破坏在F10T以上之高强度螺栓才会发生，F8T以下不会发生，故摩擦接合用热浸镀锌高强度螺栓只能用F8T以下。高强度螺栓长度及螺牙之决定,一般只须指定螺栓标称直径d及螺栓长度L，螺栓各部尺寸即确定。
螺栓安装所需之长度及螺牙长度在钢结构设计规范及施工规范中并未规定。若采购长度太短则无法使用；太长则因螺牙长度不足而致螺帽锁紧时将会卡在螺牙尽头处而无法夹紧连接之钢板，或突出太长会影响美观及安全。国标对高强度螺栓安装所需之长度定义为,经妥善安装完成后螺栓长度(自螺栓头内侧面至螺栓之尾端间距离)，为螺栓尾端应延伸至螺帽以外或至少与螺帽之外侧面齐平。至于螺牙长度，市售螺栓所提供之螺牙长度与螺栓之长度无关。为了使高强度螺栓锁紧时能有足够的预张力，具有足够的螺牙长度是必要之先决条件。
螺栓孔直径必须比螺栓直径大才可将螺栓安装于定位。螺栓可分成标准孔、超大孔、短槽孔及长槽孔等四种。 标准孔的孔径比螺栓直径大1.5 mm，用于标准孔之螺栓强度可较高，最常使用，但是施工精度要求也较高。当施工精度控制较不容易时，可以视情况放大螺栓孔，扩大孔仍然呈圆形但是孔径加大；短槽孔及长槽孔呈槽状，宽与标准孔直径一样大小，长度则有长短之差别。螺栓锁紧过程会先锁到紧贴状态，所谓紧贴状态系使用冲击板手锁至数次冲击或使用一般板钳用人力锁紧，使得接合面接触至紧密状态。紧密状态下的螺栓内已经承受部分预拉力。所有高强度螺栓在安装时需要施加一个预拉力Tb，此预拉力为螺栓抗拉强度之70%，实际施工时预拉力会高于最小预拉力，因此螺栓在施加预拉力后基本上已经降低。原则上，在不使螺栓破坏，且不致使螺栓产生永久塑性变形,致易产生松弛现象的前提下，螺栓的预拉力愈大愈好。
普通螺栓锁紧程度并无明确的规定，锁紧时所施加之力一般只要达密接状态即可。但因锁紧时未施加预拉力，因此容易出现螺帽松脱现象。防止松脱方法可用弹簧垫圈；或采用双螺帽由外螺帽将内螺帽迫紧以防二螺帽同步旋转而松脱。采用双螺帽时，内螺帽须为重型六角螺帽，外螺帽可用一般六角螺帽或钢板冲压成型之简易弹簧螺帽。一般高强度螺栓不论承压型或摩阻型因锁紧后存有预张力，此预张力引致之接触面正压力可产生抗扭转摩擦阻力，因而可使螺帽不易产生松脱现象，故可不必附加防止松脱之装置。但若是用于特殊用途(例如振动机械或动力车辆等较重要结构)须采用特殊夹头防止螺帽松脱之情况时，则须依夹头需求来决定螺栓及螺牙长度或型式，以便附防止松脱之螺帽夹紧装置。
高强度螺栓施加预拉力的方法有校正扳手法、螺帽旋转法、断尾扭力控制型、或直接拉力指示器。校正扳手法为以控制所施加之扭力大小来控制螺栓之预拉力，是一种以力量控制的螺帽锁紧法，其法为使用校正过之可以显示所施函扭力大小的扳手来锁紧螺栓。校正扳手对螺帽或螺栓头施加扭力的同时也对螺栓施加拉力，所需施加扭力大小与螺栓强度有直接的关系，直径越大或强度越高的螺栓所需施加之扭力也就越大，施加的扭力越大螺栓拉力也就越大。校正扳手上的扭力指示器需要时常校正，以免指示器显示错误致螺帽锁紧作业失败。校正扳手上的扭力指示器至少每天要校正一次，或扳手连续锁紧的螺栓数量达一定数量时亦须重新校正。
螺帽旋转法为先将螺栓锁至密接状态,然后再施加一螺帽旋转量,螺帽旋转等同于对螺栓施函一轴向伸长量,来对螺栓施函预拉力。螺帽旋转量越大螺栓的轴向变形也越大,螺栓的拉力也就越大。螺栓的伸长量除以螺栓夹握长度即为螺栓之平均应变,若欲对螺栓施加相同的应变,则螺栓越长所需的伸长量也就越大。当两个钢板面皆垂直于螺栓轴时,所需螺帽旋转量较小,当钢板面不垂直于螺栓轴且未使用不等厚垫圈时,螺帽或螺栓头与钢板间或垫圈间会产生一缝隙,使所需螺帽旋转量增加。使用不等厚垫圈来填满上述缝隙,则所需旋转量视同无缝隙者。螺帽旋转法是一种位移控制的方法，其精确度不会受到钢材表面或螺牙情况影响。
断尾扭力控制型螺栓简称断尾螺栓，螺栓尾端有一特别设计突出物，当施加于螺栓之扭力达到所需值时，此突出物会断裂，突出物成为一种扭力指示器。断尾扭力控制型螺栓除方便施工外也方便螺栓是否锁紧之判断与检查依据。此型螺栓需使用专用之电动扳手锁紧，旋转端都在螺帽端，因此垫圈置于螺帽端。由于螺栓头不旋转因此可以使用圆头螺栓，S系列螺栓为圆头螺栓，F系列螺栓为六角头螺栓。在锁紧的过程，螺栓的拉力逐渐增加，而垫圈的突起处受到压力而逐渐变形（被压扁），当变形量达到一定值时表示螺栓的拉力即达到所需之预拉力，变形量之量测以缝隙宽度规为之，当缝隙宽度规无法置入螺栓头与垫片间缝隙时，表示垫圈突起处变形达到所需量，亦即螺栓预拉力亦达到所需之大小。
选用适当的螺帽锁紧方法并配合妥善控制锁紧界面之摩擦条件，才能使螺栓发挥正常功能。螺帽若锁紧程度不足，则无法产生预期之张力及摩阻力，容易产生滑动现象，或导致被接合之结构物变形较大；若所施加预张力超量，则很可能导致螺杆及螺牙部位之应力超过弹性界限而易产生松弛现象。因此高强度螺栓在安装或折卸过程均可能会有受损伤痕或螺牙变形，或因受载重致螺杆已有变形情况，此些现象均可能导致不可预期效能折损或破坏，故使用过高强度螺栓不宜再重复使用。目前钢结构建筑物大量采用断尾螺栓，其安装事实上已加入预拉力，尤其是圆头扭矩控制高强度螺栓因拆卸困难而易受损，且已经断尾，无法安装，亦无法重复使用。
5.高强度螺栓施工的技术要求
高强度螺栓施工的技术要求如下：高强螺栓连接副应由制造厂按批配套供应,每个包装箱内都必须配套装有螺栓、螺母及垫圈,包装箱应能满足储运的要求,并具备防水、密封的功能。包装箱内应带有产品合格证书,包装箱外表面应注明批号、规格和数量。在运输、保管及使用过程中应轻装轻卸，防止损伤螺纹，发现螺纹损伤严重或雨淋过的螺栓不应使用。螺栓连接副应成箱在室内仓库保管，地面应有防潮措施，并按批号、规格分类堆放，保管使用中不得混批。高强螺栓连接副包装箱码放底层应架空，距地面高度大于300mm,码高一般不大于5～6层。使用前尽可能不要开箱,以免破坏包装的密封型。开箱取出部分螺栓后也应原封包装好,以免沾染灰尘和锈蚀。
高强度螺栓连接副在安装使用时，工地应按当天计划使用的规格和数量领取，当天安装剩余的也应妥善保管，有条件的话应送回仓库保管。在安装过程中，应注意保护螺栓，不得沾染泥沙等赃物和碰伤螺纹。使用中如发生异常情况，应立即停止施工，经检查确认无误后再行施工。高强度螺栓连接副的保管时间不应超过6个月。当由于停工、缓建的原因，保管周期超过6个月时，若再次使用,须按要求进行扭距系数试验或紧固轴力试验，检验合格后方可使用。高强螺栓连接中连接钢板的孔径略大于螺栓直径，并必须采取钻孔成型方法，钻孔后的钢板表面应平整、孔边无飞边和毛刺，连接板表面应无焊接飞溅物，油污等。
使用时，高强度螺栓的摩擦面,一般结合钢构件表面处理方法一并进行处理，所不同的是摩擦面处理完毕不用涂防锈底漆。摩擦面的处理方法有近十种：喷砂法、化学处理—酸洗法、砂轮打磨法、钢丝刷人工除锈等。
高强螺栓连接的钢结构在施工前，应对钢结构摩擦面的抗滑移系数进行复验。抗滑移面的试验、试件和高强度螺栓的安装、应符合钢结构工程施工及验收规范的规定。试件在发运过程中，在抗滑移面上或孔的位置上所有用油漆写的标志，或沾上的泥土等杂物的，安装时必须加以处理；对处理好的抗滑移面必须加以保护，试件抗滑移面要保持干燥，不应在雨天复验作业，不得改变抗滑移面的出厂状态，并防止变形和碰伤，对因久存产生浮锈的应用钢丝刷清楚，不得随便处理。扭剪型高强螺栓连接在施工前应对连接副实物和摩擦面进行检验和复检，合格后才能进入安装施工。检验或复检应在国家认可的有资质的检测单位进行，试验使用的轴力计应经过计量认证。往构件连接点上安装的高强螺栓，要按设计规定选用同一批量的高强度螺栓、螺母合垫圈的连接副，一种批量的螺栓、螺母合垫圈不能和其它批量的螺栓混同使用。为了保证高强度螺栓安装质量，高强度螺栓紧固前应对高强度螺栓孔进行检查，避免螺纹碰伤，检查被连接件的移位，不平度，不垂直度，磨光顶紧的贴合情况，以及板迭摩擦面的处理，连接间隙，孔眼的同心度，临时螺栓的布放等。
施工前对每一个连接接头,应先用临时螺栓或冲钉定位,为防止损伤螺纹引起扭矩系数的变化，严禁把高强螺栓作为临时螺栓使用。对于一个接头,临时螺栓或冲钉的数量原则上应根据该接头可能承担的荷载计算确定,并应符合下列规定:不得少于安装螺栓总数的1/3;不得少于两个临时螺栓;冲钉穿入数量不宜多于临时螺栓的30%。
高强螺栓的安装应能自由穿入孔，严禁强行穿入，如不能自由穿入时，该孔应用绞刀进行修整，修整后孔的最大直径应小于螺栓直径的1.2倍。修整时，为防止铁屑落入板迭缝中，铰孔前应讲四周螺栓全部拧紧，使板迭密贴后再进行，严禁气割扩孔。高强螺栓的穿入，应在结构中心位置调整后进行，其穿入方向应以施工方便为准，力求一致；安装时应注意垫圈的正反面，即螺母带圆台面的一侧应朝向垫圈有倒角的一侧。
6.高强度螺栓连接的施工工艺要求和质量控制
钢结构安装工程大六角高强度螺栓连接施工前的技术准备如下:
螺栓、螺母、垫圈均应附有质量证明书，并应符合设计要求和国家标准的规定；大六角头高强度螺栓的规格、尺寸及重量应符合规定;大六角高强度螺母的规格、尺寸及重量应符合规定;高强度垫圈的规格、尺寸及重量应符合规定;不同等级的大六角头高强度螺栓的材料性能必须符合规定;不同规格的高强度螺栓的机械性能、拉力应符合规定;大六角头高强度螺栓的硬度应符合规定;大六角头高强度螺栓的连接副是由一个螺栓、二个垫圈、一个螺母组成，螺栓、螺母和垫圈应按规定配套使用。大六角头高强度螺栓验收入库后应按规格分类存放。应防雨、防潮，遇有螺纹损伤或螺栓、螺母不配套时不得使用。大六角头高强度螺栓存放时间过长，或有锈蚀时，应抽样检查紧固轴力，待满足要求后方可使用。螺栓不得粘染泥土、油污，必须清理干净。使用的主要机具有电动扭矩扳手及控制箱、手动扭矩扳手、扭矩测量扳手、手工扳手、钢丝刷、冲子。
高强度螺栓连接摩擦面必须符合设计要求，摩擦系数必须达到设计要求。摩擦面不允许有残留氧化铁皮;摩擦面的处理与保存时间、保存条件应与摩擦系数试件的保存时间、条件相同;施工部位摩擦面应防止被油污和油漆等污染，如有污染必须彻底清理干净。
根据施工技术要求,认真调整扭矩扳手,扭矩扳手的扭矩值应在允许偏差范围之内。施工用的扭矩扳手,其误差应控制在±5%以内,校正用的扭矩扳手,其误差应控制在±3%以内。当施工采用电动扳手时,在调好档位后应用扭矩测量扳手反复校正电动扳手的扭矩力与设计要求是否一致。扭矩值过高，会使高强度螺栓过拧，造成螺栓超负载运行,随着时间过长,会使大六角头高强度螺栓产生裂纹等隐患。当扭矩值过低时,会使高强度螺栓达不到预定紧固值，从而造成钢结构连接面摩擦系数下降，承载能力下降。当施工采用手动扳手时，应每天用扭矩测量扳手检测手动扳手的紧固位置是否正常,检查手动扳手的显示信号是否灵敏，防止超拧或紧固不到位。检查螺栓孔的孔径尺寸,孔边毛刺必须彻底清理。将同一批号、规格的螺栓、螺母、垫圈配好套，装箱待用。
操作作业准备好扳手、临时螺栓、过冲、钢丝刷等工具,主要应对施工扭矩的校正,就是对所用的扭矩扳手,在班前必须校正,扭矩校正后才准使用。大六角头高强度螺栓长度选择，考虑到钢构件加工时采用钢材一般均为正公差,有时材料代用又多是以大代小,以厚代薄居多,所以连接总厚度增加3～4mm的现象很多，因此,应选择好高强度螺栓长度,一般以紧固后长出2～3扣为宜，然后根据要求配好套备用。接头组装对摩擦面进行清理，对板不平直的，应在平直达到要求以后才能组装。摩擦面不能有油漆、污泥，孔的周围不应有毛刺，应对待装摩擦面用钢丝刷清理，其刷子方向应与摩擦受力方向垂直。遇到安装孔有问题时，不得用氧-乙炔扩孔，应用扩孔钻床扩孔，扩孔后应重新清理孔周围毛刺。高强度螺栓连接面板间应紧密贴实，对因板厚公差、制造偏差或安装偏差等产生的接触面间隙，应按规定处理。
钢构件组装时应先安装临时螺栓，临时安装螺栓不能用高强度螺栓代替，临时安装螺栓的数量一般应占连接板组孔群中的1/3,不能少于2个。少量孔位不正，位移量又较少时，可以用冲钉打入定位，然后再上安装螺栓。板上孔位不正，位移较大时应用绞刀扩孔。个别孔位位移较大时，应补焊后重新打孔。不得用冲子边校正孔位边穿入高强度螺栓。安装螺栓达到30%时，可以将安装螺栓拧紧定位。安装高强度螺栓应自由穿入孔内，严禁用锤子将高强度螺栓强行打入孔内。高强度螺栓的穿入方向应该一致，局部受结构阻碍时可以除外,不得在下雨天安装高强度螺栓。高强度螺栓垫圈位置应该一致，安装时应注意垫圈正、反面方向。高强度螺栓在检孔内不得受剪，应及时拧紧。
大六角头高强度螺栓全部安装就位后，可以开始紧固。紧固方法一般分两步进行，即初拧和终拧。应将全部高强度螺栓进行初拧,初拧扭矩应为标准轴力的60%～80%,具体还要根据钢板厚度、螺栓间距等情况适当掌握。若钢板厚度较大,螺栓布置间距较大时,初拧轴力应大一些为好。初拧紧固顺序，根据大六角头高强度螺栓紧固顺序规定，一般应从接头刚度大的地方向不受拘束的自由端顺序进行；或者从栓群中心向四周扩散方向进行。这是因为连接钢板翘曲不牢时,如从两端向中间紧固,有可能使拼接板中间鼓起而不能密贴，从而失去了部分摩擦传力作用。大六角头高强度螺栓初拧应做好标记,防止漏拧。一般初拧后标记用一种颜色,终拧结束后用一种颜色，加以区别。图5-1，是高强度螺栓初拌和终拧的标记。为了防止高强度螺栓受外部环境的影响,使扭矩系数发生变化,故一般初拧、终拧应该在同一天内完成。凡是结构原因,使个别大六角头高强度螺栓穿入方向不能一致，当拧紧螺栓时,只准在螺母上施加扭矩,不准在螺杆上施加扭矩，防止扭矩系数发生变化。
大六角头高强度螺栓施工操作中的工艺检查验收:在施工过程中检查施工工艺是否按施工工艺要求进行，具体工艺检查内容有以下几项：是否用临时螺栓安装，临时螺栓数量是否达到1/3以上;高强螺栓的进入是否自由进入，严禁用锤强行打入;高强度螺栓紧固顺序正确与否，紧固方法是否正确;抽检测定扭矩扳手的扭矩值，是否在设计允许范围之内;检查连接面钢板的清理情况，保证摩擦面的质量可靠;大六角头高强度螺栓的质量检查;用0.3kg小锤敲击法，对高强螺栓进行普查，防止漏拧;进行扭矩检查，抽查每个节点螺栓数的10%。
高强度螺栓连接的施工质量控制方法如下:
连接用紧固标准件外观验收合格，质保资料齐全，复试结果符合设计要求和验收规范的规定，须做下列复验：螺栓实物最小拉力载荷复验；高强度大六角头螺栓连接副扭矩系数复验；高强度螺栓连接摩擦面抗滑移系数试验。
钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副，因其结构特点，施工中梅花杆部分承受反扭矩，因而梅花头部分拧断，即螺栓连接副已施加了相同扭矩，故检查只需目测梅花头拧断即为合格。个别无法使用专用扳手，则按同直径高强度大六角头螺栓检验方法进行。除构造原因外，梅花头在终拧中未拧断数应少于该节点数的5%。高强度螺栓连接使用的施加和控制预加拉力的方法，常用扭矩控制法使用直接显示扭矩的特殊板手，事先测定加在螺栓上的紧固扭矩与导进螺栓中预拉力之间关系，以扭矩值推定预拉力。为补偿拉力可能松弛，施加力矩数值可超过5%～10%。扳手的标定是施工质量控制的重点，进行标定，以明确扭矩指示值。
没有标定过的扳手，不准投进使用，也不予验收它施拧的高强度螺栓；使用前、后必须校正标定和校验，当校验发现扭矩误差超过范围，则用扳手施拧的螺栓应全部重新校正，是欠拧的应实施新施拧，是超拧的螺栓应全部更换，重新按要求施拧；扳手在使用前标定,误差应控制在±3%以内，使用后校验，误差不应超过±5%。[3]
接触面的加工处理，也是施工质量控制的重点,即构件接触面的钢材表面加工,使其接触面外表面的抗滑系数达到设计要求的额定值,一般为0.45～0.55,摩擦面处理方法较多,较好的为喷砂（或抛丸）处理。接触面的间隙应严格控制,当构件与拼接板面间隙大于1.0mm时,抗滑移力就下降10%,因此S≤1.0mm时可不作处理，超过必须进行处理。每个节点所需的临时螺栓和冲钉数目要选用合适，以确保安全和防止构件偏移。一般应不少于节点螺栓总数的1/3，临时螺栓不应少于2个，冲钉数不宜多于临时螺栓的30%。连接用高强度螺栓不得兼作临时螺栓使用。安装、替换高强度螺栓,不得强行敲进，不得气割扩孔。构件接触面应保持干净干燥,不得雨中作业。连接副拧紧分为初拧、终拧，对大型节点分初拧、复拧、终拧。复拧扭矩即是初拧扭矩，初拧、复拧、终拧应在24h内完成；施拧一般应由螺栓群节点中心位置顺序向外拧紧的方法进行，初（复）拧、终拧后应做标志；
初拧（复拧）取值，高强度大六角头螺栓施工初拧扭矩一般为终拧值的50%～60%。
7.结语
高强度螺栓分大六角头高强度螺栓和扭剪型高强度螺栓两种，其连接性能和本身的力学性能都是相同的，仅外形不同，都是以扭矩大小确定螺栓轴向力的大小，不同的是大六角高强度螺栓的扭矩是由施工工具来控制，而扭剪型高强度螺栓的属于自标量型螺栓，其施工紧固扭矩是由螺杆与螺栓尾部梅花头之间的切口直径决定，即靠其扭断力矩来控制。施工时要采用专用电动扳手，该电动扳手配有内外两个套管，外套筒扭螺母，对螺栓施加扭矩，内套筒反向扭梅花头，两个扭矩大小相等，方向相反，至尾部梅花头拧掉，读出预拉力值。在设计时要充分考虑高强螺栓连接部位节点的最小作业空间，两者相比，扭剪型高强度螺栓更具有施工方便，检查直观，受力良好，保证质量等优点，在高层钢结构工程上绝大部分都采用这种形式。在建筑钢结构的施工连接中，采用高强度螺栓是继铆钉电焊连接之后发展起来的一种新兴连接方式，它具有施工简单方便、受力性能好、可拆换、耐疲劳，能满足设计要求，质量可靠,以及在动力荷载作用下不致松动等优点等, 是很有发展前途的连接方法,在新兴的高层钢结构工程中已被广泛采用。
[1]杨忠敏.论我国的汽车紧固件产品与工艺技术发展方向.紧固件技术 2012年第1期44-56页.
[2]宋华;牛丽嫒.汽车紧固件的表面防护技术及其发展方向.2007年第4期 20-21页.
[3] 朱俊.设备安装中的紧固作业和拆装方法.紧固件技术2011年第1期 31-34页.
