摩擦型高强螺栓连接中扩大孔的应用

在钢结构实际安装过程中，经常会遇到如建筑物纵方向的次桁架、吊车梁辅助桁架等连接，因纵向尺寸难于控制，在现场安装时会出现麻烦。这就涉及到该部分构件的螺栓孔径的扩大问题，螺栓孔径和螺杆之间的差值应限制在多大范围合适？径差限制严格，对结构质量有好处，然而径差取得太小会给施工带来麻烦。

规范规定摩擦型高强螺栓的径差是1.5～2mm。为便于现场顺利安装，有时需把孔径放大或加长。而放大和加长并不是随意的，需对放大和加长后对高强螺栓性能的影响进行研究。

对此，美国人很早就做了实验。发现最大的影响系降低了连接的预紧力值、因接触面变小而板的压缩变形大、摩擦面抗滑移系数降低以及滑动加大等。

推荐《美国钢结构设计规范》AISC 中有关“摩擦型螺栓连接中使用扩大孔”的内容，便于在工程实际应用中既规范化操作又能保证质量。

说明：

1、从表中看扩大孔径是根据螺栓直径在标准孔基础上有规律加大。单位为mm。

2、螺栓孔一个方向加长，这样的长孔称为槽孔。

3、槽孔分短槽孔和长槽孔。两者的宽度都只比螺栓杆大2mm，短槽孔的长度可以比上述放大孔限值加上2mm，长槽孔的长度大于短槽孔，但不得超过螺栓杆直径的2.5倍。

4、槽孔和放大孔类似，按螺帽螺旋角度控制的预拉力比用正常孔时降低。至于滑动量，若把槽孔的长边垂直于受力方向，就和正常孔没有区别。

5、放大孔和长短槽孔都可用于摩擦型连接，槽孔长边可以放在任意方向。但用于承压型高强螺栓时，必须使长边垂于受力方向。

6、放大孔和短槽孔都可用于全部板件连接，但长槽孔只能用于相接触的两块板中的一块。

7、受剪计算：由于上述摩擦型螺栓性能降低原因，承载能力应乘孔形系数：

对标准孔：     取1.0

对扩大孔或短槽孔：取0.85

对长槽孔：     取0.70

主要参照陈绍蕃《钢结构设计原理》

1、螺栓孔径和杆径之间的差值应限制在多大范围内是一个容易引起争议的问题，径差限制严格，对结构质量有好处，然而径差取得太小会给施工带来麻烦。

在构件上制孔时，孔中心位置总有误差，两个需要连接的构件上孔中心误差不同，在工地安装时会遇到困难。需厂内预拼装以便修整，保证安装顺利。

规范规定摩擦型螺栓1.5~2mm，其他国家情况：欧洲多国和日本径差规定不超过2mm，美国1.6mm。

2、为便于顺利安装而又省去预拼装配工序，有时需把孔径放大或加长。放大和加长孔对高强螺栓性能影响需要研究。

最大影响是降低了连接的夹紧力，即预紧力。如对M2.5的螺栓在板接触后再转半圈，则径差为6.4mm者预紧力比1.5mm者平均降低15%，但还能满足最低要求。当径差放大到7.9mm，预紧力达不到最低要求值。

低的原因有三：

1）螺栓头、帽或其垫圈和板接触面积小了，它们间的压力加大，板的压缩变形大，同样转动半圈，螺栓伸长不够，预拉力达不到要求值。

孔径放大要有一个限制，否则接触面太小会把板压坏。同时还必须给螺栓头和帽都配上硬质垫圈。

2）放大孔径还能使摩擦面抗滑移系数降低。降低原因仍然是接触面压力大，把板表面原来存在的微小起伏压平。

3）是摩擦被克服后的滑移加大，然而螺栓的极限承载能力并不降低。