《钢结构高强度螺栓连接技术规程》JGJ 82-2011

1总则

1.0.1 为在钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及质量验收中做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量，制定本规程。

1.0.2 本规程适用于建筑钢结构工程中高强度螺栓连接的设计、施工与质量验收。

1.0.3 高强度螺栓连接的设计、施工与质量验收除应符合本规程外，尚应符合国家现行有关标准的规定。

2 术语和符号

2.1 术 语

2.1.1 高强度大六角头螺栓连接副 heavy-hex high strength bolt assembly
由一个高强度大六角头螺栓，一个高强度大六角螺母和两个高强度平垫圈组成一副的连接紧固件。

2.1.2 扭剪型高强度螺栓连接副 twist-off-type high strength bolt assembly
由一个扭剪型高强度螺栓，一个高强度大六角螺母和一个高强度平垫圈组成一副的连接紧固件。

2.1.3 摩擦面 faying surface
高强度螺栓连接板层之间的接触面。

2.1.4 预拉力(紧固轴力) pre-tension
通过紧固高强度螺栓连接副而在螺栓杆轴方向产生的，且符合连接设计所要求的拉力。

2.1.5 摩擦型连接 friction-type joint
依靠高强度螺栓的紧固，在被连接件间产生摩擦阻力以传递剪力而将构件、部件或板件连成整体的连接方式。

2.1.6 承压型连接 bearing-type joint
依靠螺杆抗剪和螺杆与孔壁承压以传递剪力而将构件、部件或板件连成整体的连接方式。

2.1.7 杠杆力(撬力)作用 prying action
在受拉连接接头中，由于拉力荷载与螺栓轴心线偏离引起连接件变形和连接接头中的杠杆作用，从而在连接件边缘产生的附加压力。

2.1.8 抗滑移系数 mean slip coefficient
高强度螺栓连接摩擦面滑移时，滑动外力与连接中法向压力(等同于螺栓预拉力)的比值。

2.1.9 扭矩系数 torque-pretension coefficient
高强度螺栓连接中，施加于螺母上的紧固扭矩与其在螺栓导入的轴向预拉力(紧固轴力)之间的比例系数。

2.1.10 栓焊并用连接 connection of sharing on a shear load by bolts and welds
考虑摩擦型高强度螺栓连接和贴角焊缝同时承担同一剪力进行设计的连接接头形式。

2.1.11 栓焊混用连接 joint with combined bolts and welds
在梁、柱、支撑构件的拼接及相互间的连接节点中，翼缘采用熔透焊缝连接，腹板采用摩擦型高强度螺栓连接的连接接头形式。

2.1.12 扭矩法 calibrated wrench method
通过控制施工扭矩值对高强度螺栓连接副进行紧固的方法。

2.1.13 转角法 turn-of-nut method
通过控制螺栓与螺母相对转角值对高强度螺栓连接副进行紧固的方法。

2.2 符 号

2.2.1 作用及作用效应
F——集中荷载；
M——弯矩；
N——轴心力；
P——高强度螺栓的预拉力；
Q——杠杆力(撬力)；
V——剪力。

2.2.2 计算指标
?——钢材的抗拉、拉压和抗弯强度设计值；
?bc——高强度螺栓连接件的承压强度设计值；
?bt——高强度螺栓的抗拉强度设计值；
?v——钢材的抗剪强度设计值；
?bv——高强度螺栓的抗剪强度设计值；
Nbc——单个高强度螺栓的承压承载力设计值；
Nbt——单个高强度螺栓的受拉承载力设计值；
Nbv——单个高强度螺栓的受剪承载力设计值；
σ——正应力；
τ——剪应力。

2.2.3 几何参数
A——毛截面面积；
Aeff——高强度螺栓螺纹处的有效截面面积；
Af——一个翼缘毛截面面积；
An——净截面面积；
Aw——腹板毛截面面积；
a——间距；
d——直径；
d0——孔径；
e——偏心距；
h——截面高度；
hf——角焊缝的焊脚尺寸；
Ⅰ——毛截面惯性矩；
l——长度；
S——毛截面面积矩。

2.2.4 计算系数及其他
k——扭矩系数；
n——高强度螺栓的数目；
ni——所计算截面上高强度螺栓的数目；
nv——螺栓的剪切面数目；
nf——高强度螺栓传力摩擦面数目；
μ——高强度螺栓连接摩擦面的抗滑移系数；
Nv——单个高强度螺栓所承受的剪力；
Nt——单个高强度螺栓所承受的拉力；
Pc——高强度螺栓施工预拉力；
Tc——施工终拧扭矩；
Tch——检查扭矩。

3 基本规定

3.1 一般规定

3.1.1 高强度螺栓连接设计采用概率论为基础的极限状态设计方法，用分项系数设计表达式进行计算。除疲劳计算外，高强度螺栓连接应按下列极限状态准则进行设计：
1 承载能力极限状态应符合下列规定：
1)抗剪摩擦型连接的连接件之间产生相对滑移；
2)抗剪承压型连接的螺栓或连接件达到剪切强度或承压强度；
3)沿螺栓杆轴方向受拉连接的螺栓或连接件达到抗拉强度；
4)需要抗震验算的连接其螺栓或连接件达到极限承载力。
2 正常使用极限状态应符合下列规定：
1)抗剪承压型连接的连接件之间应产生相对滑移；
2)沿螺栓杆轴方向受拉连接的连接件之间应产生相对分离。

3.1.2 高强度螺栓连接设计，宜符合连接强度不低于构件的原则。在钢结构设计文件中，应注明所用高强度螺栓连接副的性能等级、规格、连接类型及摩擦型连接摩擦面抗滑移系数值等要求。

3.1.3 承压型高强度螺栓连接不得用于直接承受动力荷载重复作用且需要进行疲劳计算的构件连接，以及连接变形对结构承载力和刚度等影响敏感的构件连接。
承压型高强度螺栓连接不宜用于冷弯薄壁型钢构件连接。

3.1.4 高强度螺栓连接长期受辐射热(环境温度)达150℃以上，或短时间受火焰作用时，应采取隔热降温措施予以保护。当构件采用防火涂料进行防火保护时，其高强度螺栓连接处的涂料厚度不应小于相邻构件的涂料厚度。
当高强度螺栓连接的环境温度为100℃～150℃时，其承载力应降低10％。

3.1.5 直接承受动力荷载重复作用的高强度螺栓连接，当应力变化的循环次数等于或大于5×10 4次时，应按现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017中的有关规定进行疲劳验算，疲劳验算应符合下列原则：
1 抗剪摩擦型连接可不进行疲劳验算，但其连接处开孔主体金属应进行疲劳验算；
2 沿螺栓轴向抗拉为主的高强度螺栓连接在动力荷载重复作用下，当荷载和杠杆力引起螺栓轴向拉力超过螺栓受拉承载力30％时，应对螺栓拉应力进行疲劳验算；
3 对于进行疲劳验算的受拉连接，应考虑杠杆力作用的影响；宜采取加大连接板厚度等加强连接刚度的措施，使计算所得的撬力不超过荷载外拉力值的30％；
4 栓焊并用连接应按全部剪力由焊缝承担的原则，对焊缝进行疲劳验算。

3.1.6 当结构有抗震设防要求时，高强度螺栓连接应按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011等相关标准进行极限承载力验算和抗震构造设计。

3.1.7 在同一连接接头中，高强度螺栓连接不应与普通螺栓连接混用。承压型高强度螺栓连接不应与焊接连接并用。

3.2 材料与设计指标

3.2.1 高强度大六角头螺栓(性能等级8.8s和10.9s)连接副的材质、性能等应分别符合现行国家标准《钢结构用高强度大六角头螺栓》GB/T 1228、《钢结构用高强度大六角螺母》GB/T 1229、《钢结构用高强度垫圈》GB/T 1230以及《钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件》GB/T 1231的规定。

3.2.2 扭剪型高强度螺栓(性能等级10.9s)连接副的材质、性能等应符合现行国家标准《钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副》GB/T 3632的规定。

3.2.3 承压型连接的强度设计值应按表3.2.3采用。

表3.2.3 承压型高强度螺栓连接的强度设计值(N/mm2)

3.2.4 高强度螺栓连接摩擦面抗滑移系数μ的取值应符合表3.2.4-1和表3.2.4-2中的规定。

表3.2.4-1 钢材摩擦面的抗滑移系数μ

注：1 钢丝刷除锈方向应与受力方向垂直；
2 当连接构件采用不同钢号时，μ应按相应的较低值取值；
3 采用其他方法处理时，其处理工艺及抗滑移系数值均应经试验确定。

表3.2.4-2 涂层摩擦面的抗滑移系数μ

注：1 当设计要求使用其他涂层(热喷铝、镀锌等)时，其钢材表面处理要求、涂层厚度以及抗滑移系数均应经试验确定；
2 *当连接板材为Q235钢时，对于无机富锌漆涂层抗滑移系数μ值取0.35；
3 防滑防锈硅酸锌漆、锌加底漆(ZINGA)不应采用手工涂刷的施工方法。

3.2.5 每一个高强度螺栓的预拉力设计取值应按表3.2.5采用。

表3.2.5 一个高强度螺栓的预拉力P(kN)

3.2.6 高强度螺栓连接的极限承载力取值应符合现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011有关规定。

4 连接设计

4.1 摩擦型连接

4.1.1 摩擦型连接中，每个高强度螺栓的受剪承载力设计值应按下式计算：

Nbv＝k1k2nfμP (4.1.1)

式中：k1——系数，对冷弯薄壁型钢结构(板厚t≤6mm)取0.8；其他情况取0.9；
k2——孔型系数，标准孔取1.0；大圆孔取0.85；荷载与槽孔长方向垂直时取0.7；荷载与槽孔长方向平行时取0.6；
nf——传力摩擦面数目；
μ——摩擦面的抗滑移系数，按本规程表3.2.4-1和3.2.4-2采用；
P——每个高强度螺栓的预拉力(kN)，按本规程表3.2.5采用；
Nbv——单个高强度螺栓的受剪承载力设计值(kN)。

4.1.2 在螺栓杆轴方向受拉的连接中，每个高强度螺栓的受拉承载力设计值应按下式计算：

Nbt＝0.8P (4.1.2)

式中：Nbt——单个高强度螺栓的受拉承载力设计值(kN)。

4.1.3 高强度螺栓连接同时承受剪力和螺栓杆轴方向的外拉力时，其承载力应按下式计算：

式中：Nv——某个高强度螺栓所承受的剪力(kN)；
Nt——某个高强度螺栓所承受的拉力(kN)。

4.1.4 轴心受力构件在摩擦型高强度螺栓连接处的强度应按下列公式计算：

式中：A——计算截面处构件毛截面面积(mm2)；
An——计算截面处构件净截面面积(mm2)；
?——钢材的抗拉、拉压和抗弯强度设计值(N/mm2)；
N——轴心拉力或轴心压力(kN)；
N′——折算轴力(kN)，

n——在节点或拼接处，构件一端连接的高强度螺栓数；
n1——计算截面(最外列螺栓处)上高强度螺栓数。

4.1.5 在构件节点或拼接接头的一端，当螺栓沿受力方向连接长度l 1大于15d 0时，螺栓承载力设计值应乘以折减系数

当l 1大于60d 0时，折减系数为0.7，d 0为相应的标准孔孔径。

4.2 承压型连接

4.2.1 承压型高强度螺栓连接接触面应清除油污及浮锈等，保持接触面清洁或按设计要求涂装。设计和施工时不应要求连接部位的摩擦面抗滑移系数值。

4.2.2 承压型连接的构造、选材、表面除锈处理以及施加预拉力等要求与摩擦型连接相同。

4.2.3 承压型连接承受螺栓杆轴方向的拉力时，每个高强度螺栓的受拉承载力设计值应按下式计算：

Nbt＝Aeff?bt (4.2.3)

式中：Aeff——高强度螺栓螺纹处的有效截面面积(mm2)，按表4.2.3选取。

表4.2.3 螺栓在螺纹处的有效截面面积Aeff(mm2)

4.2.4 在受剪承压型连接中，每个高强度螺栓的受剪承载力，应按下列公式计算，并取受剪和承压承载力设计值中的较小者。
受剪承载力设计值：

式中：nv——螺栓受剪面数目；
d——螺栓公称直径(mm)；在式(4.2.4-1)中，当剪切面在螺纹处时，应按螺纹处的有效截面面积Aeff计算受剪承载力设计值；
∑t——在不同受力方向中一个受力方向承压构件总厚度的较小值(mm)。

4.2.5 同时承受剪力和杆轴方向拉力的承压型连接的高强度螺栓，应分别符合下列公式要求：

4.2.6 轴心受力构件在承压型高强度螺栓连接处的强度应按本规程第4.1.4条规定计算。

4.2.7 在构件的节点或拼接接头的一端，当螺栓沿受力方向连接长度l1大于15d0时，螺栓承载力设计值应按本规程第4.1.5条规定乘以折减系数。

4.2.8 抗剪承压型连接正常使用极限状态下的设计计算应按照本规程第4.1节有关规定进行。

4.3 连接构造

4.3.1 每一杆件在高强度螺栓连接节点及拼接接头的一端，其连接的高强度螺栓数量不应少于2个。

4.3.2 当型钢构件的拼接采用高强度螺栓时，其拼接件宜采用钢板；当连接处型钢斜面斜度大于1/20时，应在斜面上采用斜垫板。

4.3.3 高强度螺栓连接的构造应符合下列规定：
1 高强度螺栓孔径应按表4.3.3-1匹配，承压型连接螺栓孔径不应大于螺栓公称直径2mm。
2 不得在同一个连接摩擦面的盖板和芯板同时采用扩大孔型(大圆孔、槽孔)。

表4.3.3-1 高强度螺栓连接的孔径匹配(mm)

3 当盖板按大圆孔、槽孔制孔时，应增大垫圈厚度或采用孔径与标准垫圈相同的连续型垫板。垫圈或连续垫板厚度应符合下列规定：
1)M24及以下规格的高强度螺栓连接副，垫圈或连续垫板厚度不宜小于8mm
2)M24以上规格的高强度螺栓连接副，垫圈或连续垫板厚度不宜小于10mm
3)冷弯薄壁型钢结构的垫圈或连续垫板厚度不宜小于连接板(芯板)厚度。
4 高强度螺栓孔距和边距的容许间距应按表4.3.3-2的规定采用。

表4.3.3-2 高强度螺栓孔距和边距的容许间距

注：1 d0为高强度螺栓连接板的孔径，对槽孔为短向尺寸；t为外层较薄板件的厚度；
2 钢板边缘与刚性构件(如角钢、槽钢等)相连的高强度螺栓的最大间距，可按中间排的数值采用。

4.3.4 设计布置螺栓时，应考虑工地专用施工工具的可操作空间要求。常用扳手可操作空间尺寸宜符合表4.3.4的要求。

表4.3.4 施工扳手可操作空间尺寸

5 连接接头设计

5.1 螺栓拼接接头

5.1.1 高强度螺栓全栓拼接接头适用于构件的现场全截面拼接，其连接形式应采用摩擦型连接。拼接接头宜按等强原则设计，也可根据使用要求按接头处最大内力设计。当构件按地震组合内力进行设计计算并控制截面选择时，尚应按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011进行接头极限承载力的验算。

5.1.2 H型钢梁截面螺栓拼接接头(图5.1.2)的计算原则应符合下列规定：

图5.1.2 H型钢梁高强度螺栓拼接接头
1—角点1号螺栓

1 翼缘拼接板及拼接缝每侧的高强度螺栓，应能承受按翼缘净截面面积计算的翼缘受拉承载力；
2 腹板拼接板及拼接缝每侧的高强度螺栓，应能承受拼接截面的全部剪力及按刚度分配到腹板上的弯矩；同时拼接处拼材与螺栓的受剪承载力不应小于构件截面受剪承载力的50％；
3 高强度螺栓在弯矩作用下的内力分布应符合平截面假定，即腹板角点上的螺栓水平剪力值与翼缘螺栓水平剪力值成线性关系；
4 按等强原则计算腹板拼接时，应按与腹板净截面承载力等强计算；
5 当翼缘采用单侧拼接板或双侧拼接板中夹有垫板拼接时，螺栓的数量应按计算增加10％。

5.1.3 在H型钢梁截面螺栓拼接接头中的翼缘螺栓计算应符合下列规定：
1 拼接处需由螺栓传递翼缘轴力Nf的计算，应符合下列规定：
1)按等强拼接原则设计时，应按下列公式计算，并取二者中的较大者：

式中：Anf——一个翼缘的净截面面积(mm2)；
Af——一个翼缘的毛截面面积(mm2)；
n1——拼接处构件一端翼缘高强度螺栓中最外列螺栓数目。
2)按最大内力法设计时，可按下式计算取值：

式中：h1——拼接截面处，H型钢上下翼缘中心间距离(mm)；
M1——拼接截面处作用的最大弯矩(kN·m)；
N1——拼接截面处作用的最大弯矩相应的轴力(kN)。
2 H型钢翼缘拼接缝一侧所需的螺栓数量n应符合下式要求：

n≥Nf/Nbv (5.1.3-4)

式中：Nf——拼接处需由螺栓传递的上、下翼缘轴向力(kN)。

5.1.4 在H型钢梁截面螺栓拼接接头中的腹板螺栓计算应符合下列规定：
1 H型钢腹板拼接缝一侧的螺栓群角点栓1(图5.1.2)在

式中：e——偏心距(mm)；
Iwx——梁腹板的惯性矩(mm4)，对轧制H型钢，腹板计算高度取至弧角的上下边缘点；
Ix——梁全截面的惯性矩(mm4)；
M——拼接截面的弯矩(kN·m)；
V——拼接截面的剪力(kN)；

χi——所计算螺栓至栓群中心的横标距(mm)；
yi——所计算螺栓至栓群中心的纵标距(mm)。

3 在拼接截面处弯矩M与剪力偏心弯矩Ve、剪力V和轴力N作用下，角点1处螺栓所受的剪力Nv应满足下式的要求：

5.1.5 螺栓拼接接头的构造应符合下列规定：
1 拼接板材质应与母材相同；
2 同一类拼接节点中高强度螺栓连接副性能等级及规格应相同；
3 型钢翼缘斜面斜度大于1/20处应加斜垫板；
4 翼缘拼接板宜双面设置；腹板拼接板宜在腹板两侧对称配置。

5.2 受拉连接接头

5.2.1 沿螺栓杆轴方向受拉连接接头(图5.2.1)，由T形受拉件与高强度螺栓连接承受并传递拉力，适用于吊挂T形件连接节点或梁柱T形件连接节点。

图5.2.1 T形受拉件连接接头
1—T形受拉件；2—计算单元

5.2.2 T形件受拉连接接头的构造应符合下列规定：
1 T形受拉件的翼缘厚度不宜小于16mm，且不宜小于连接螺栓的直径；
2 有预拉力的高强度螺栓受拉连接接头中，高强度螺栓预拉力及其施工要求应与摩擦型连接相同；
3 螺栓应紧凑布置，其间距除应符合本规程第4.3.3条规定外，尚应满足e1≤1.25e2的要求；
4 T形受拉件宜选用热轧剖分T型钢。

5.2.3 计算不考虑撬力作用时，T形受拉连接接头应按下列规定计算确定T形件翼缘板厚度与连接螺栓。
1 T形件翼缘板的最小厚度tec按下式计算：

式中：b——按一排螺栓覆盖的翼缘板(端板)计算宽度(mm)；
e1——螺栓中心到T形件翼缘边缘的距离(mm)；
e2——螺栓中心到T形件腹板边缘的距离(mm)。
2 一个受拉高强度螺栓的受拉承载力应满足下式要求：

Nt≤Nbt (5.2.3-2)

式中：Nt——一个高强度螺栓的轴向拉力(kN)。

5.2.4 计算考虑撬力作用时，T形受拉连接接头应按下列规定计算确定T形件翼缘板厚度、撬力与连接螺栓。
1 当T形件翼缘厚度小于tec时应考虑橇力作用影响，受拉T形件翼缘板厚度te按下式计算：

3 考虑撬力影响时，高强度螺栓的受拉承载力应按下列规定计算：
1)按承载能力极限状态设计时应满足下式要求：

Nt＋Q≤1.25Nbt (5.2.4-3)

2)按正常使用极限状态设计时应满足下式要求：

Nt＋Q≤Nbt (5.2.4-4)

5.3 外伸式端板连接接头

5.3.1 外伸式端板连接为梁或柱端头焊以外伸端板，再以高强度螺栓连接组成的接头(图5.3.1)。接头可同时承受轴力、弯矩与剪力，适用于钢结构框架(刚架)梁柱连接节点。

图5.3.1 外伸式端板连接接头
1—受拉T形件；2—第三排螺栓

5.3.2 外伸式端板连接接头的构造应符合下列规定：
1 端板连接宜采用摩擦型高强度螺栓连接；
2 端板的厚度不宜小于16mm，且不宜小于连接螺栓的直径；
3 连接螺栓至板件边缘的距离在满足螺栓施拧条件下应采用最小间距紧凑布置；端板螺栓竖向最大间距不应大于400mm；螺栓布置与间距除应符合本规程第4.3.3条规定外，尚应满足e1≤1.25e2的要求；
4 端板直接与柱翼缘连接时，相连部位的柱翼缘板厚度不应小于端板厚度；
5 端板外伸部位宜设加劲肋；
6 梁端与端板的焊接宜采用熔透焊缝。

5.3.3 计算不考虑撬力作用时，应按下列规定计算确定端板厚度与连接螺栓。计算时接头在受拉螺栓部位按T形件单元(图5.3.1阴影部分)计算。
1 端板厚度应按本规程公式(5.2.3-1)计算。
2 受拉螺栓按T形件(图5.3.1阴影部分)对称于受拉翼缘的两排螺栓均匀受拉计算，每个螺栓的最大拉力Nt应符合下式要求：

式中：M——端板连接处的弯矩；
N——端板连接处的轴拉力，轴力沿螺栓轴向为压力时不考虑(N＝0)；
n2——对称布置于受拉翼缘侧的两排螺栓的总数(如图5.3.1中n2＝4)；
h1——梁上、下翼缘中心间的距离。
3 当两排受拉螺栓承载力不能满足公式(5.3.3-1)要求时，可计入布置于受拉区的第三排螺栓共同工作，此时最大受拉螺栓的拉力Nt应符合下式要求：

式中：n3——第三排受拉螺栓的数量(如图5.3.1中n3＝2)；
h3——第三排螺栓中心至受压翼缘中心的距离(mm)。
4 除抗拉螺栓外，端板上其余螺栓按承受全部剪力计算，每个螺栓承受的剪力应符合下式要求：