高层建筑钢结构连接技术

出处：按学科分类—工业技术 中国建材工业出版社《建筑工程施工实用技术手册》第694页（1615字）

高层建筑钢结构的连接是其主要的一项施工技术，其连接方法关系到施工速度、连接质量和工程费用。目前常用的钢结构连接方法主要有：螺栓连接、铆钉连接、高强度螺栓连接、销钉连接、自攻钉连接、焊接及栓焊连接等。螺栓连接、铆钉连接等均属于传统的钢结构连接方法，这里不再讲述。下面介绍目前技术先进、应用广泛的高强度螺栓连接。

钢结构高强度螺栓连接，是20世代60年代发展起来的连接新技术，它具有施工方便、可拆可换、传力均匀、无应力集中、接头刚性好、承载能力大、疲劳强度高、螺母不松动、安全可靠等优点，已成为取代铆接和部分焊接的一种主要的现场连接方法，成为钢结构工程应用最广泛、最重要的连接方法之一。

高强度螺栓的连接方式，可分为摩擦型连接、承压型连接和张拉型连接三种(图12－14)。建筑钢结构中还经常采用混用连接和并用连接。

图12－14 高强度螺栓的连接方式

(a)摩擦型连接；(b)承压型连接；(c)张拉型连接

(一)摩擦型连接

高强度螺栓的连接，一般常指摩擦型连接，它借助于螺栓紧固产生的强大轴力夹紧板束，靠接触面之间产生的抗剪摩擦力传递螺栓轴线方向相垂直的应力，这种连接方式，螺栓只受拉不受剪。

抗剪摩擦力的大小是根据钢板表面的粗糙程度和螺栓杆对钢板施加压力的大小来决定的，钢板表面的粗糙程度又与摩擦面处理的方法有关。高强度螺栓拧紧后，产生抗滑移力的接触面积是很小的，经过多次试验，其抗滑移力受力区在螺栓孔周围8～12mm范围内，受力区与钢板的厚度成正比，钢板越薄，其受力区越小；钢板越厚，受力区越大。

(二)承压型连接

高强度螺栓的承压型连接，是在螺栓拧紧后所产生的抗滑移力及螺栓杆在螺孔内和连接钢板间产生的承压力来传递应力的一种连接方法。在一般荷载作用时，其受力机理和摩擦型高强螺栓相同。当产生特殊荷载(如地震荷载)作用时，摩擦承载力和螺栓杆与钢板的承压力共同作用，从而提高了接头的承载能力。这种接头要求螺栓直径和螺栓孔直径间的尺寸要尽量接近，如精制螺栓那样，甚至把螺栓杆做成凹凸不平的打入式异型螺栓。

(三)张拉型连接

高强度螺栓接头受外力作用时，螺栓杆只承受轴向拉力，犹如钢管的法兰接头，钢梁及支撑端头的法兰连接等。张拉型连接的接头，在螺栓拧紧后，钢板间产生的压力使板层处于密贴状态，螺栓在轴向拉力的作用下，板层间的压力减少，外力完全由螺栓承担。当外力作用超过螺栓的预拉力时，板层间就互相离开，发生离间时的荷载称为离间荷载。高强螺栓的张拉连接，其外力应小于离间荷载，使接头不产生缝隙，保证接头有一定的刚度。

(四)混用连接和并用连接

在高强度螺栓的接头中，同时有几种连接方法承受外力，如高强螺栓的摩擦型连接和承压型连接并用，高强螺栓连接和焊接混用，高强螺栓连接和铆接并用等。混用连接时，一个接头中几种外力由各自的连接分别承受；并用连接时，一个接头中几种连接承受一种外力。

在高层建筑钢结构施工中，梁和柱的接头，梁的翼缘板和柱子用电焊连接来承受弯矩，梁的腹板和柱子用高强螺栓连接来承受剪力和轴向力。在钢结构的扩建改建工程中，作为加固补强时，常用并用连接。