钢结构 · 黑科技 | 单边高强度螺栓的抗渗效果怎么样?

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前言

单边高强度螺栓是一种新型的高强度螺栓,采用特殊的安装工艺,或对传统高强度螺栓的构造进行改进,从而用于钢管等封闭截面的构件与其他构件的连接,可以在一边采用扳手或其他安装工具来固定和拧紧的高强度螺栓。

单边高强度螺栓可以实现单侧安装、单侧拧紧功能,因而不需要额外加工安装孔,能在不破坏钢管其他部位的前提下,完成螺栓连接。该连接形式节省施工量和人工费,具有现场施工简单方便、焊接量极小的特点。且在一定条件下其力学性能可以做到与传统高强度螺栓相媲美,非常适合应用于钢管结构的连接中。

 图1 单边螺栓安装动图

自上世纪90年代至今,国内外已研制出多种用于钢构件连接的单边紧固件,并较为广泛地应用于各类桥梁、公共建筑等建筑形式中,它们的共性是施工现场不适宜使用明火、或结构构件为抗扭性能良好的钢管结构。

近几年,随着国内单边高强度螺栓各项技术规程的面世与螺栓连接相对于现场焊接技术的优势,单边高强度螺栓越来越多地得到了技术人员与建设者的青睐,逐步应用于钢管柱的拼接与梁柱节点连接、结构加固、厂房设备支架、路灯杆、超薄夹层边梁固定等各类建筑形式。

一、单边高强度螺栓应用案例

下图是新近完工,位于厦门市的一个森林步道。它的构件节点采用了单边高强螺栓的连接形式。

图2 单边螺栓应用-厦门森林步道(高空拼接)

下图是坐落于新西兰基督城的一幢全螺栓连接的装配式钢框架结构房屋。它的梁柱节点连接就采用了单边螺栓连接。

图3单边螺栓应用-装配式钢框架

二、单边高强度螺栓的抗渗性能研究

针对单边高强度螺栓的设计、施工与安装技术均已较为完善。我们近期对单边螺栓连接的抗渗性能做了相应的试验研究。

单边高强度螺栓连接处钢板表面处理方法、除锈等级均应符合设计要求,连接处的钢板表面应平整、无焊接飞溅、无毛刺、无油污。单边高强度螺栓的拧紧应分为初拧、终拧,对于大型节点应分为初拧、复拧和终拧。

我们将几根连有单边高强度螺栓的方钢管短柱分别浸入水中,该螺栓连接是具有自主知识产权的国产高预紧力新型单边螺栓,静置48小时之后,检查方钢管内壁均干燥,螺栓孔周边亦没有渗漏的迹象。

这个试验只是针对施工阶段或室内螺栓节点短期遇水的抗渗性能研究,若节点长期处于潮湿环境或接触腐蚀性气体,应在螺栓拧紧检查验收合格后,用腻子封闭连接处的板缝,必要时采用其他相应的抗渗措施以达到更高的抗渗要求。

图4单边高强螺栓抗渗性能试验

下图为单边螺栓的构造,单边螺栓由螺杆、螺帽和特殊垫片组成。螺杆及螺帽与常规扭剪型高强度螺栓相似。创新分体式垫片变形进入螺孔,然后自动打开。单边螺栓的开孔与普通高强螺栓无异,因此安装后的抗渗性能并不会低于普通的高强螺栓。

图5 单边螺栓构造与安装

随着单边高强度螺栓技术的日臻完善与装配式钢结构的发展,单边高强度螺栓的应用将日益广泛,具有很大的应用前景。