高层钢结构施工方法-土木工程施工

6.4.1 钢结构材料与构件

1. 钢结构材料的种类

目前，在我国钢结构工程中所采用的钢材有普通碳素钢、普通低合金钢和热处理低合金钢三类。其中以Q235，16Mn，16Mnq，15MnVq等几种钢材应用最普遍。Q235钢属于普通碳素钢，具有良好的塑性和韧性; 16Mn钢属于普通低合金钢，强度较高，塑性及韧性好; 16Mnq钢、15MnVq钢为我国的桥梁结构工程用钢材，其强度高，韧性好且具有良好的耐疲劳性能。

钢材的钢种、钢号、强度、机械性能、化学成分以及连接所用的焊接材料、螺栓紧固件等材料必须符合设计要求; 必须满足《钢结构工程施工质量验收规范》 (GB50205)、《高层民用建筑钢结构技术规程》(JGJ99) 和《钢结构工程施工规范》(GB50755) 中的相关规定。

抗震高层建筑物钢结构的钢材性能，还应满足下述要求: ①钢材屈强比不低于1.2，按8度和8度以上抗震设防的结构不低于1.5; ②钢材应具有明显的屈服台阶，伸长率大于20%，且有保持延性的良好可焊性; ③甲、乙类高层建筑物钢结构的钢材屈服点不宜超过其标准值的10%。

承重结构处于外露和低温环境时，其钢材应满足耐大气腐蚀和避免低温冷脆的要求。梁—柱采用焊接连接时，当节点约束较强，板厚大于50mm，并承受沿板厚方向的拉力作用时，应满足板厚方向的伸长率不低于20%～25%的要求，以防止层状撕裂。

2. 钢结构构件

(1) 钢结构构件的截面形式

①柱子。在高层建筑物中，按高度及荷载大小选择柱截面，常用的截面形式有H形、箱形、十字形、圆形等。H型钢分为轻型焊接H型钢和焊接H型钢，其中轻型焊接H型钢的规格为100mm×50mm (高×翼缘宽) ～454mm×300mm; 焊接H型钢的规格为300mm×200mm～1200mm×600mm。箱形柱与梁的连接较简单，受力性能与经济效果较好，因此，应用最为广泛。十字形柱是由两个轧制工字形钢或钢板组合而成，适宜于承受双向弯矩。此外，在矩形、方形、圆形管中浇筑混凝土，形成钢管混凝土组合柱，可以大大提高柱的承载能力且可以避免管壁局部失稳，是一种技术经济性能较好的组合构件。

②梁。高层钢结构的梁，多为轧制或焊接的H型钢梁，在需要时也可以使用复合截面。若高度受限制，可以在型钢梁的最大弯矩区焊接附加翼缘板，或在型钢梁的上翼缘焊接槽钢以增加侧向刚度等。对于荷载较大的梁亦可以采用焊接箱形截面梁。

(2) 钢结构构件的连接方式

钢结构构件的连接方式主要有高强螺栓连接和焊接等。

①柱与柱的连接。柱与柱的连接因柱的截面不同而采用的连接方式不同。H型钢柱可以采用高强螺栓连接或高强螺栓与焊接相结合的混合连接; 箱形截面柱多采用焊接，如图6.4.1所示。

②柱与梁的连接。由于梁截面多为H型钢梁，与柱的连接可以用高强螺栓连接、焊接和混合连接，如图6.4.2所示。

③梁与梁的连接。梁与梁的连接可以采用高强螺栓连接或焊接连接，如图6.4.3所示。

图6.4.1 柱与柱的连接示意图

图6.4.2 柱与梁的连接示意图

1—坡口焊; 2—角焊

图6.4.3 梁与梁的连接示意图

3. 钢构件的制作

钢结构工程与混凝土结构工程的最大不同在于其构件的绝大部分是在加工厂完成的，因此，钢构件的制作质量特别是尺寸精度直接影响钢结构的现场安装。

钢构件在加工厂制作的流程为: 编制构件制作指示书→原材料矫正→放样、号料、切割→制孔→边缘加工→组装和焊接→端部加工和摩擦面处理→除锈和涂装→验收和发运。

(1) 编制构件制作指示书

在制作前应根据设计文件和施工图以及制作条件，编制构件制作施工指示书。其主要内容包括: 施工中所依据的标准和规范; 成品的技术要求; 采用的加工、焊接设备和工艺装备; 焊工和检验人员的上岗资格证明; 制作厂家的管理和质量保证体系; 各类检查表格等。

(2) 矫正

型材在轧制、运输、装卸、堆放过程中，可能会产生表面不平、弯曲、波浪形等缺陷。这些缺陷有的需要在划线下料之前矫正，有的则需在切割之后进行矫正。碳素结构钢和低合金结构钢应注意矫正的环境温度和加热温度，碳素结构钢在环境温度低于-16℃、低合金结构钢在环境温度低于-12℃时，不得进行冷矫正和冷弯曲; 加热矫正时的温度应根据钢材性能选定，但不得超过900℃。因为超过该温度时，钢材表面容易渗碳甚至过烧，而800～900℃属于退火或正火区，是热塑变形的理想温度。低于600℃，则矫正效果不大。为防止加热区钢材脆化，应缓慢冷却 (空冷)，尤其是低合金结构钢更不应骤冷。当采用加热矫正与机械联合矫正时，温度降500～600℃ (接近蓝脆区) 之前应结束矫正。低合金结构钢在加热矫正后应缓慢冷却。矫正后的钢材表面，不应有明显的凹面或损伤，划痕深度不得大于0.5mm，且应不大于该钢材厚度负允许偏差的1/2。

当零件采用热加工成型时，可以根据材料的含碳量，选择不同的加热温度。加热温度应控制在900～1000℃，也可以控制在1100～1300℃; 碳素结构钢和低合金结构钢在温度分别下降到700℃和800℃前，应结束加工; 低合金结构钢应自然冷却。

热加工成型温度应均匀，同一构件不应反复进行热加工; 温度冷却到200～400℃时，严禁捶打、弯曲和成形。

矫正和成型的质量应符合《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205) 和《高层民用建筑钢结构技术规程》(JCJ99) 中的相关规定。

(3) 放样、号料和切割

放样和样板 (样杆) 是号料的依据，应根据批准的施工图进行放样，制作样板或样杆，并规定其允许偏差，便于工序检查。放样应采用经过计量检定的钢尺，并将标定的偏差值计入量测尺寸。尺寸划法应先量全长后分尺寸，不得分段丈量相加，避免误差积累。

放样和号料应预留收缩量 (包括现场焊接收缩量) 及切割、铣端等需要的加工余量，高层钢框架尚应预留弹性压缩量。

切割分为机械剪切、气割、锯切类型。机械剪切用于切割厚度不宜大于12mm的钢板; 气割则用于切割厚度大于12mm的钢板; 锯切用切割宽翼缘型钢。切割时，应根据设备类型、钢材厚度、切割气体等因素选择适合的工艺参数。碳素结构钢在环境温度低于-20℃、低合金结构钢在环境温度低于-15℃时，不得进行剪切、冲孔。气割前钢材切割区域表面应清理干净。

(4) 边缘加工和制孔

切割后的钢板或型钢在焊接组装前需作边缘加工，形成焊接坡口。边缘加工可以采用气割和机械加工方法，对边缘有特殊要求时宜采用精密切割。边缘加工需用样板控制坡口角度和各部尺寸，当采用气割或机械剪切的零部件时，其边缘加工的刨削量不应小于2.0mm。焊缝坡口可以采用气割、铲削、刨边机加工等方法。边缘加工的允许偏差和焊缝坡口的允许偏差应符合《钢结构工程施工规范》(GB50755) 中的相关规定。

制孔可以采用钻孔、冲孔、铣孔、铰孔、镗孔和锪孔等方法，对直径较大或长形孔也可以采用气割制孔。机械制孔或气割制孔后，应清除孔周边的毛刺、切屑等杂物; 孔壁应圆滑，应无裂纹和大于1mm的缺棱。

(5) 组装和焊接

板材、型材由于其长度 (板材包括宽度) 受到限制，往往需要在工厂进行拼接。一个较复杂的构件是由许多零件或部件 (组合牛腿等) 组成的。为减少构件的焊接残余应力，应先进行材料拼接和部件组装，待焊接、矫正后再进行构件的组装、焊接。

焊接工艺评定是保证钢结构焊缝质量的前提，通过焊接工艺评定选择最佳的焊接材料、焊接方法、焊接工艺参数、焊后热处理等，以保证焊接接头的力学性能达到设计要求。首次使用的钢材、焊材及改变焊接方法、焊后热处理等，必须进行焊接工艺评定，工艺评定合格后写出正式的焊接工艺评定报告和焊接工艺指导书，用以指导构件的焊接组装。

钢构件的板件之间焊接接头形式主要有对接接头、T形接头、角接接头、十字接头等。对接接头、T形接头和要求全熔透的角部焊缝，应在焊缝两端设置引弧和引出板，其材料应与焊件相同或通过试验选用。手工焊引出板长度应不小于60mm，埋弧自动焊引出板长度应不小于150mm，引焊到引板上的焊缝长度不得小于引出板长度的2/3。焊接完成后用气割切除引弧和引出板，并修磨平整。

构件组装宜在组装平台、组装支承架或专用设备上进行，组装平台及组装支承架应有足够的强度和刚度，且应便于构件的装卸、定位。在组装平台或组装支承架上宜画出构件的中心线、端面位置线、轮廓线和标高线等基准线。

构件组装可以采用地样法、仿形复制装配法、胎模装配法和专用设备装配法等方法。组装时可以采用立装、卧装等方式。设计要求起拱的构件，应在组装时按规定的起拱值进行起拱，起拱允许偏差为起拱值的0～10%，且应不大于10mm。设计没有要求但施工工艺要求起拱的构件，起拱允许偏差不应大于起拱值的±10%，且不应大于±10mm。

(6) 端部加工和摩擦面处理

钢构件的端部加工应在矫正合格后进行，铣平端面应与轴线垂直。应根据工艺要求预先确定端部铣削量，铣削量不宜小于5mm。端部铣平面的允许偏差分别为: 两端铣平时构件长度: ±2mm; 两端铣平时零件长度: ±0.5mm; 铣平面的平面度: 0.3mm; 两端倾斜度 (正切值): ≤l/1500; 表面粗糙度: 0.03mm。

钢构件摩擦面处理是指使用高强螺栓连接时构件接触面的钢材表面加工，经过加工使其接触处表面的抗滑移系数达到设计要求额定值，一般取0.45～0.55。在施工条件受限制时，局部摩擦面可以采用角向磨光机打磨，打磨方向宜与构件受力方向垂直，范围不应小于螺栓孔径的4倍。通常摩擦面采用喷砂后生赤锈的处理方法，按该方法处理后的摩擦面在出厂前应按批作抗滑移试验，最小值应符合设计要求。

(7) 涂装、编号与发运

在钢材表面涂刷防护涂层，是防止腐蚀的主要手段，其涂料、涂装遍数、涂层厚度均应符合设计要求。当设计对涂层厚度无要求时，宜涂装4～5遍，涂层干漆膜总厚度: 室外应为150μm，室内应为125μm，其允许偏差为-25μm; 涂装工程由工厂和安装单位共同承担时，每遍涂层干漆膜厚度的允许偏差为-5μm。当设计对涂层厚度有要求时，设计最小涂层干漆膜厚度加允许偏差的绝对值即为涂层的要求厚度，其允许偏差取值与设计对涂层厚度无要求时相同。涂装时环境温度一般为5～38℃，相对湿度应不大于85%，构件表面有结露时不得涂装，涂装后4h内不得淋雨。施工图中注明不涂装的部位不得涂装。安装焊缝处应留出30～50mm暂不涂装。

钢构件涂装完毕后，应在构件上标注构件的原编号。大型构件还应标明质量、重心位置和定位标记。

包装应在涂层干燥后进行。包装应保护构件涂层不受损伤，保证构件、零部件不变形、不损坏、不散失，且应符合运输的相关规定。包装箱上应标注构件、零部件的名称、编号、质量、重心和吊点位置等，且应填写包装清单。包装和发运应按照吊装顺序配套进行。

(8) 验收

钢构件制作完成后需按施工图、编制的制作施工指导书以及《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205) 以及《高层民用建筑钢结构技术规程》(JGJ99) 中的规定进行验收。钢构件出厂时，应提交下列资料: 产品合格证; 施工图和设计变更文件，设计变更内容应在施工图中相应部位注明; 制作中对技术问题处理的协议文件; 钢材、连接材料和涂装材料的质量证明书或试验报告; 焊接工艺评定报告; 高强螺栓摩擦面抗滑移系数试验报告; 焊缝无损检验报告及涂层检验资料; 主要构件验收及预拼装记录等。

6.4.2 高层钢结构的安装

1. 结构安装前的准备工作

高层钢结构安装前的准备工作主要有: 编制施工方案，拟定技术措施，构件检查，施工设备、工具、材料准备，组织安装力量等。

(1) 钢结构安装顺序

在制定钢结构安装方案时，主要应根据建筑物的平面形状、高度、单个构件的质量、施工现场条件等来确定施工顺序。高层钢结构宜划分多个流水作业段进行安装，流水作业段宜以每节框架为单位。流水作业段划分应符合下列规定: ①流水作业段内的最重构件应在起重设备的起重能力范围内; ②起重设备的爬升高度应满足下节流水作业段内构件的起吊高度; ③每节流水作业段内的柱长度应根据工厂加工、运输堆放、现场吊装等因素确定，长度宜取2～3个楼层高度，分节位置宜在梁顶标高以上1.0～1.3m处; ④流水作业段的划分应与混凝土结构施工相适应; ⑤每节流水作业段可以根据结构特点和现场条件在平面上划分流水作业区段进行施工。

(2) 起重机械的选择

高层钢结构安装皆用塔式起重机，要求塔式起重机具有足够的起重能力、起重幅度及起重高度，所用钢丝绳要满足起吊高度的要求，起吊速度应能满足安装要求。钢结构吊装作业必须在起重设备的额定起重范围内进行。

(3) 钢结构构件质量验收与堆放

钢结构安装前，必须对所使用的构件进行检查与验收，其主要内容为: ①构件尺寸与外观检查。根据施工图，测量构件的长度、宽度、高度、层高、坡口位置与角度、节点位置，高强螺栓或铆钉的开孔位置、间距、孔数以及构件弯曲、变形、扭曲和碰伤等; ②构件加工精度的检查。包括切割面的位置、角度及粗糙度、毛刺、变形及缺陷，弯曲构件的弧度和高强螺栓摩擦面等; ③焊缝的外观检查和无损探伤检查。

检查验收后的钢构件，应按照安装流水顺序由中转堆场配套运入现场堆放。其堆放场地应平整、坚实、排水良好。构件应分类型、单元、型号堆放，便于清点和预检。堆放构件应确保不变形，无损伤，稳定性好，一般梁、柱叠放不宜超过6层。

(4) 钢柱基础准备

钢结构安装前应对建筑物的定位轴线、基础中心线和标高、地脚螺栓位置等进行检查，并应进行基础检测和办理交接验收。(www.xing528.com)

定位轴线以控制柱为基准。待基础混凝土浇筑完毕后根据控制桩将定位轴线引测到柱基钢筋混凝土底板面上，随后预检定位轴线是否同原定位线重合、封闭，纵、横定位轴线是否垂直、平行。独立柱基的中心线应与定位轴线相重合，并以此为依据检查地脚螺栓的预埋位置。

在柱基中心表面和钢柱底面之间，应有安装间隙作为钢柱安装的标高调整，一般安装间隙为50mm。以基准标高点为依据，对钢柱柱基表面进行标高实测，将测得的标高偏差用平面图表示，作为临时支承标高块调整的依据。

在钢柱吊装之前，应根据钢柱预检 (实际长度、牛腿间距离、钢柱底板平整度等)结果，在柱子基础表面浇筑标高块，以精确控制钢结构上部结构的标高。标高块采用无收缩砂浆并立模浇筑，其强度不宜小于30N/mm2，标高块面必须埋设厚度为16～20mm的钢面板。浇筑标高块之前应凿毛基础表面，以增强粘结。

2. 钢结构构件的吊装与校正

(1) 钢构件的起吊

高层钢结构柱，多以3～4层为一节，节与节之间用坡口焊连接。根据钢柱的质量和起重机的起重量，钢柱的吊装可以采用单机起吊，不宜采用抬吊。单机起吊时需在柱子根部设置垫木，用旋转法吊装，严禁柱根拖地。

钢梁吊装时，一般在钢梁上翼缘处开孔作为吊点。吊点位置取决于钢梁的跨度。对于重量轻的次梁和其他小梁，可以采用多头吊索一次吊装若干根。有时，为了减少高空作业，加快吊装速度，也采用将柱梁在地面组装成排架后进行整体吊装。

(2) 钢构件的校正

柱的校正包括标高、轴线位移、垂直度等。钢柱就位后，其校正顺序是: 先调整标高，再调整轴线位移，最后调整垂直度。柱要按相关规范要求进行校正，标准柱的垂直偏差应校正到零。当上、下节柱发生扭转错位时，可以在连接上、下柱的耳板处加垫板予以调整。

高层钢结构安装中，建筑物的高度可以按相对标高控制，也可以按设计标高控制。采用相对标高安装时，不考虑焊缝收缩变形和荷载对柱的压缩变形，只要求柱全长的累计偏差不大于分段制作允许偏差与荷载对柱的压缩变形值及柱焊接收缩值的总和。采用设计标高控制安装时，每节柱的调整都要以地面第一节柱的柱底标高基准点进行柱标高的调整，要预留焊缝收缩量、荷载对柱的压缩量。同层柱顶标高偏差不超过5mm，否则，应用低碳钢垫板进行标高调整，直至满足要求为止。

高层钢结构柱垂直度校正直接影响到结构安装质量与安全，为了控制误差，通常应先确定标准柱。所谓标准柱即是能够控制框架平面轮廓的少数柱子，一般情况下多选择平面转角柱为标准柱。通常，取标准柱的柱基中心线为基准点，用激光铅直仪以基准点为依据对标准柱的垂直度进行观测。在安装、观测时，为了纠正因钢结构振动产生的误差和仪器安置误差、机械误差等，激光铅直仪每测一次转动90°，在目标上共测4个激光点。以这4个激光点的对角连线的交点为基准，量测其安装误差。为使激光束通过，在激光仪上方的金属或混凝土楼板上皆需固定或埋设一个小钢管，激光仪设置在地下室底板的基准点上。其他柱子的误差量测用丈量法确定，即以标准柱为依据，在角柱上沿柱子外侧拉设钢丝绳组成平面方格封闭状，用钢尺丈量距离，若超过允许范围则需调整。

安装框架主梁时，要根据焊缝收缩量预留焊缝变形量。安装主梁时应对柱子垂直度进行监测，除监测安装主梁的柱子的两端垂直度变化外，还要监测相邻与主梁连接的各根柱子的垂直度变化情况，保证柱子除预留焊缝收缩值外，各项偏差均应符合相关规范中的规定。

3. 钢结构构件的焊接施工

(1) 高层钢结构的焊接施工准备

①气象条件检测。气象条件对焊接质量有较大影响。原则上雨雪天气应停止焊接作业(除非采取相应措施)，当风速超过10m/s时，不准焊接，若有防雨雪及挡风措施，确认可以保证焊接质量，亦可以进行焊接。在-10℃气温条件下，焊缝应采取保温措施并延长降温时间。

②检验焊条、垫板和引弧板。焊条必须符合设计要求的规格，应存放在仓库内且保持干燥。焊条的药皮若有剥落、变质、污垢、受潮、生锈等均不得使用。垫板和引弧板均用低碳钢板制作，间隙过大的焊缝宜用紫铜板。垫板尺寸为: 厚6～8mm，宽50mm; 长度应与引弧板长度相适应。引弧板长50mm左右，引弧长30mm。

③焊条预热。焊条使用前应在300～350℃的烘箱内焙烘1h，然后在100℃温度下恒温保存。焊接时从烘箱内取出焊条，放在具有120℃保温功能的手提式保温桶内带到焊接部位，随用随取，在4h内用完，超过4h则焊条必须重新焙烘，当天用不完者亦应重新烘焙，严禁使用湿焊条。

④焊接工具、设备、电源准备。焊机型号应正确且能正常工作，必要的工具应配备齐全，电源线路要合理且安全可靠，能满足所有焊接工作的需要。

⑤焊缝坡口检查。柱与柱、柱与梁上下翼缘的坡口焊接，电焊前应对坡口组装的质量进行检查，若达不到规定的质量要求，则应返修后再焊接。同时，焊前需对坡口进行清理，去除对焊接有妨碍的水分、油污、锈等。

(2) 高层钢结构的焊接顺序

为了确保焊接质量，减少焊接变形，必须确定正确的焊接顺序。一般情况下应从中心向四周扩展，采用结构对称、节点对称的焊接顺序。某工程的柱子的焊接施工顺序如图6.4.4所示。对于一节(三层) 柱，其竖向焊接顺序应为: 上层主梁焊接→上层压型钢板焊接→下层主梁焊接→下层压型钢板焊接→中层主梁焊接→中层压型钢板焊接→上柱与下柱焊接。

图6.4.4 柱子的焊接施工顺序图

(3) 焊接工艺

柱与柱、柱与梁之间的焊接多为坡口焊。柱与柱的接头焊接，应由两名焊工在相对两面等温、等速对称施焊。加引弧板时，先焊第一个两相对面，焊层不宜超过4层，切除引弧板，清理焊缝表面，然后焊第二个两相对面，焊层可达8层，再换焊第一个两相对面，如此循环直至焊满整个焊缝。不加引弧板焊接时，一个焊工可以焊两面，也可以两个焊工从左向右逆时针方向转圈焊接。每焊一遍后要认真清渣。焊到柱棱角处要放慢施焊速度，使柱棱成为方角。

梁与柱的接头焊缝有两种方法，一种方法是先焊H型钢的下翼缘板，再焊上翼缘板，梁的两端应先焊一端，待其冷却至常温后再焊另一端; 另一种方法是先焊上翼缘板，下翼缘板两端先焊一端板厚的二分之一，待另一端满焊后，再焊完余下部分。梁柱接头焊接时，必须在焊缝的两端头加引弧板。

(4) 焊缝质量检验

钢结构的焊缝质量应满足《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205)、《钢结构工程施工规范》(GB50755) 以及《高层民用建筑钢结构技术规程》中的相关规定。

①外观检查。焊缝质量的外观检查，应按设计文件规定的标准在焊缝冷却后进行; 由低合金结构钢焊接而成的大型梁柱结构以及厚板焊接件，应在完成焊接24h以后进行。要求焊缝表面均匀、平滑，无褶皱、间断和未满焊，且与基本金属平缓连接，严禁有裂纹、夹渣、焊瘤、烧穿、弧坑、针状气孔和熔合性飞溅等缺陷。若发现有裂纹疑点，可以用磁粉探伤或着色渗透探伤进行复检。

②无损伤检验。图纸和技术要求全熔透的焊缝，应进行X射线检验或超声波检验。

4. 高层钢结构的高强螺栓连接施工

高强螺栓连接是目前土木建筑工程中钢结构最主要的连接方式之一，在国内许多著名的超高层建筑中，均大量采用。高强螺栓连接具有传力均匀、接头承载能力大、抗疲劳强度高、结构安全可靠、施工方便等特点。

(1) 高强螺栓连接副

高强螺栓连接副由螺栓杆、螺母和垫圈组成。螺栓用20Mn Ti B钢制作; 螺母用15Mn VB钢或35号钢制作; 垫圈用45号钢制作。高强螺栓连接副分扭矩型和扭剪型两类。扭矩型高强螺栓连接副由一个螺栓杆、一个螺母和两个垫圈组成，用定扭矩扳手进行初拧和终拧。扭剪型高强螺栓连接副由一个螺栓杆、一个螺母和一个垫圈组成，用定扭矩扳手初拧，用扭剪型高强螺栓扳手终拧。

(2) 高强螺栓的连接方式

高强螺栓的连接方式分为摩擦型连接、承压型连接和张拉型连接三种。在实际工程中，还经常采用混用连接和并用连接。

①摩擦型连接。摩擦型高强螺栓连接的传力特点是拧紧螺母后，螺栓杆产生强大拉力，把接头处各层钢板压紧，以抗滑移力来传递内力。抗滑移力的大小是由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。当环境温度升高后，摩擦型连接的高强螺栓的设计承载力相应降低，如环境温度为100～150℃时，设计承载力应降低10%。

②承压型连接。高强螺栓的承压型连接，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之间产生的承压力来传递应力的一种连接方法。在一般荷载作用下，其受力机理和摩擦型高强螺栓相同。当特殊荷载 (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。

③张拉型连接。高强螺栓接头受外力作用时，螺栓杆只承受轴向拉力。在螺栓拧紧后，钢板之间产生的压力使板层处于密贴状态，螺栓在轴向拉力作用下，板层之间压力减小，外力完全由螺栓承担。当外力作用超过螺栓的预拉力时，板层之间就相互离开，此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。

④混用连接和并用连接。在高强螺栓的接头中，同时有几种方式承受外力，这些连接中有高强螺栓的摩擦型连接和承压型连接并用; 有高强螺栓连接和焊接混用等。混用连接为一个接头中的几种外力分别由各自的连接承担。并用连接则为一个接头中几种连接承受一种外力。例如梁与柱的接头，梁的翼缘板和柱采用焊接连接，用以承受弯矩; 梁的腹板与柱用高强螺栓连接，用以承受剪力和轴力。

(3) 高强螺栓连接的施工

①一般要求。实际工程中所用的高强螺栓必须有出厂质量保证书，且应按相关规定进行检验和验收。高强螺栓应存放在干燥、通风、避雨、防潮的仓库内，且不得污损。安装时，应按当天需用量领取，当天没用完的螺栓，必须装回容器内加以妥善保管。安装高强螺栓时，接头摩擦面上不允许有毛刺、铁屑、油污、焊接飞溅物，摩擦面应干燥，无结露、积霜、积雪，且不得在雨天进行安装。使用定扭矩扳手紧固高强螺栓前，应对其进行校核，合格后方能使用。

②连接构件的螺栓孔加工。高强螺栓的螺栓孔应钻孔成型，孔边应无飞边、毛刺。连接件的栓孔的精度应为H15，栓孔孔径应符合表6.4.1中的规定。栓孔孔距偏差应满足表6.4.2中的规定。

表6.4.1 高强螺栓孔径的允许偏差

表6.4.2 高强螺栓孔间距离的允许偏差

③高强螺栓的安装与紧固。高强螺栓应自由穿入螺栓孔内，当板层发生错孔时，应用铰刀扩孔修整，修整后孔的最大直径不得大于原孔径再加2mm; 扩孔数量不得超过一个接头螺栓孔的1/3。严禁用气割进行高强螺栓孔的扩孔修整工作。

一个接头的多颗高强螺栓穿入方向应一致，垫圈有倒角的一侧应朝向螺栓头和螺母，螺母有圆台的一面应朝向垫圈，螺母和垫圈不应装反。在槽钢、工字钢翼缘上安装高强螺栓时，其斜面应使用斜度相协调的斜垫圈。

一个接头上的高强螺栓，应从螺栓群中部开始安装，逐个拧紧。当接头既有高强螺栓连接又有电焊连接时，是先紧固还是先焊接，应按设计要求规定的顺序进行。当设计无规定时，应按先紧固后焊接的施工工艺顺序进行，即先终拧完成后再焊接焊缝。

高强螺栓的紧固是采用专门扳手拧紧螺母，使螺栓杆内产生要求的拉力。实际工程中，常用的大六角头高强螺栓一般用扭矩法和转角法拧紧。

扭矩法拧紧应分为初拧、复拧、终拧。初拧扭矩为施工扭矩的50%左右，复拧扭矩等于初拧扭矩，终拧扭矩等于施工扭矩。一般情况下可以采用初拧和终拧两次拧紧。初拧扭矩用终拧扭矩的60%～80%，其目的是通过初拧，使接头各层钢板达到充分密贴。再用终拧扭矩将螺栓拧紧。

转角法也是按初拧和终拧两次进行。初拧用扭矩扳手以终拧扭矩的30%～50%进行，使接头各层钢板达到充分密贴，再在螺母和螺栓杆上面通过圆心画一条直线，然后用扭矩扳手转动螺母一个角度，使螺栓达到终拧要求。转动角度的大小在施工前由试验确定。

扭剪型高强螺栓紧固也分初拧和终拧两次进行。初拧用扭矩扳手，以终拧扭矩的50%～80%进行，使接头各层钢板达到充分密贴，再用电动扭剪型扳手把梅花头拧掉，使螺栓杆达到设计所要求的轴力。

④高强螺栓连接的检查。对于大六角头高强螺栓，先用小锤 (0.3～0.5kg) 逐个敲检，若发现欠拧、漏拧，应及时补拧; 超拧应更换。然后对每个节点螺栓数的10% (不少于1个) 进行扭矩检查，即先在螺母与螺杆的相对应位置画一细直线，然后将螺母退回30°～50°，再拧至原位并测定扭矩，该扭矩与检查扭矩的允许偏差为检查扭矩的±10%。若有不符合规定的，应再扩大检查10%，若仍有不合格者，则整个节点的高强螺栓应重新拧紧。扭矩检查应在终拧后1h以后，24h之前完成。

扭剪型高强螺栓可以采用目测法进行检查，即目测检查螺检尾部梅花头是否拧掉。

6.4.3 高层钢结构安装的安全措施

①高层钢结构安装时，应按规定在建筑物外侧搭设水平安全网和垂直安全网。第一层水平安全网离地面5～10m，挑出网宽6m，先用粗绳大眼网作支承结构，上铺细绳小眼网。在钢结构安装工作面下设第二层水平安全网，挑出网宽3m。第一、二层水平安全网应随钢结构安装进度向上移动，即两者相差一节柱距离，网下层已安装好的钢结构的各层外侧，设置垂直安全网，且沿建筑物外侧封闭严密。同时，在建筑物内部的楼梯、各种洞口位置，均应设置水平防护网、防护挡板或防护栏杆。

②附在柱、梁上的爬梯、走道、操作平台、高空作业吊篮、临时脚手架等，应与钢构件连接牢靠。

③操作人员需在水平钢梁上行走时，必须系好安全带，安全带要挂在钢梁上设置的安全绳上，安全绳的立杆钢管必须与钢梁连接牢固。

④高空操作人员携带的手动工具、螺栓、焊条等小件物品，必须放在工具袋内。

⑤随着安装高度的增加，各类消防设施应及时上移，一般不得超过两个楼层。

⑥各种用电设备要有接地装置，电力用具的接地电阻不得大于4Ω，各种用电设备和电缆，要经常检查，以保证其绝缘性。进行电焊、气焊、栓钉焊等明火作业时，应配备专职人员值班。

⑦风力大于5级、雨、雪等天气和构件有积雪、结冰、积水时，应停止高空钢结构的安装作业。