钢结构设计标准中高强度螺栓预拉力的规定及控制要点

《钢结构设计标准》GB50017-2017根据螺栓的性能等级和直径规定了每根高强度螺栓的预紧力。《施工规范》还进一步规定了高强度螺栓在拧紧时不得过紧或欠紧。这些规定的目的就是为了控制高强度螺栓的预紧力。

高强度螺栓的应用，无论是剪力螺栓连接、拉力螺栓连接还是拉剪螺栓连接，主要都是依靠螺栓对板叠施加强大的法向压力，也就是紧固的预紧力，即使是承压连接也要部分利用这一性能，因此控制预紧力是保证高强度螺栓连接质量的关键因素。

为了使高强度螺栓获得尽可能大的预紧力，应最大限度地发挥材料的潜力，确定预紧力值，使螺栓产生的预紧应力接近钢材的屈服强度，以达到最佳的经济效果。

但考虑到材料的不均匀性，必须乘以0.9的材料系数减少。同时，为了补偿螺栓拧紧后松动，造成预紧力的损失，《施工规范》规定最终拧紧扭矩增加预紧力10%（见）），因此还必须乘以0.9的过紧系数。

另外，在拧紧螺栓时，除了沿螺栓轴线方向产生拉应力外，在螺栓内部还会产生剪应力，因此还必须用减小的应力来考虑其影响。

一般在正常施工条件下，即螺母与螺栓或垫圈之间涂抹润滑脂（黄干油）或交货状态下原有润滑脂未干时，可除以系数1.2考虑其影响（施工时应满足此条件，最佳润滑材料为二硫化钼MoS2润滑剂）。

据此，高强螺栓的预拉力值应按下式确定，并取5kN的倍数，制作设计表格（见《钢结构设计标准》表11.4.2-2）：

P = 0.9 x 0.9 x 负电荷 Ae / 1.2 = 0.675 负电荷 Ae

在哪里：

fy——螺栓热处理后的最小屈服强度（公称屈服点）

Ae——螺栓螺纹处的有效面积

由此可见，如果螺栓过紧，螺栓的预紧应力可能超过材料的屈服强度，使螺栓产生塑性变形而松弛；如果过紧，又达不到规定的预紧力。因此《施工规范》规定螺栓的最终拧紧扭矩偏差不得超过±10%，否则过紧的应补紧，过紧的应更换。