連接和密封材料鋼結(jié)構(gòu)相對于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的最大優(yōu)勢是施工工期較短，這意味著能節(jié)約大筆施工費用，縮短工期，提前投入生產(chǎn)，早日收回投資。鋼結(jié)構(gòu)施工之所以快是因為絕大部分結(jié)構(gòu)構(gòu)件都是在工廠預(yù)制，再在施工現(xiàn)場通過高強螺栓、鍍鋅螺栓或自攻螺絲等連接件拼裝而成。隨著鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展，對工廠的預(yù)制水平和施工速度都提出了更高的要求。相應(yīng)地，連接件技術(shù)也不能滯后于鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展，這就對連接件提出了新的要求。本章主要介紹螺栓、錨栓、自攻螺絲等連接件以及鋼結(jié)構(gòu)中常用的密封材料。螺栓螺栓連接是輕鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場連接的主要方式。與現(xiàn)場焊接的連接方式比較，螺栓連接具有施工速度快，不受施工條件、施工天氣的限制等優(yōu)點，且容易保證施工質(zhì)量。但螺栓連接也會增加工廠制作和安裝的成本。螺栓的表示方法是采用螺栓桿強度級別,其性能等級中的小數(shù)點前的數(shù)字表示熱處理后的抗拉強度,小數(shù)點及其以后數(shù)字表示其屈強比。例如，材料性能等級為8.8級的螺栓，其抗拉強度不小于，屈強比為0.8。螺栓分為普通螺栓和高強螺栓兩種。一、普通螺栓普通螺栓一般采用符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《碳素結(jié)構(gòu)鋼》的Q235-A級鋼制作。常用的螺栓直徑有12mm、14mm、16mm、18mm、20mmC級螺栓表面不經(jīng)特別加工，螺栓孔的直徑一般比螺栓桿直徑大1.5～2.0mm。由于螺栓桿與孔之間存在較大的空隙，當(dāng)傳遞剪力時，連接變形較大，故工作性能較差，只宜用于不直接承受動力荷載的次要連接，或安裝時的臨時固定和可拆卸結(jié)構(gòu)的連接等。A級、B級螺栓螺桿直徑與螺栓孔直徑相同，對成孔質(zhì)量要求較高，因此一般鋼結(jié)構(gòu)中很少采用，主要用于機械設(shè)備。二、高強螺栓高強螺栓一般采用45號鋼、40Cr、40B或20MnTiB等鋼制作，并須滿足現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定。當(dāng)前使用的高強螺栓等級和材料見下表（表7-1）。表7-1高強螺栓的等級和材料選用表螺栓種類螺栓等級螺栓材料螺母墊圈適用規(guī)格，mm扭剪型10.9s20MnTiB35號鋼10H45號鋼HRC35~45d=16,20,(22),24大六角頭型10.9s35VB45號鋼35號鋼15MnVTi10H45號鋼35號鋼HRC35~45d=12,16,20,(22),24,(27),3020MnTiBd≤2440Bd≤248.8s45號鋼35號鋼8H45號鋼35號鋼HRC35~45d≤2235號鋼d≤16高強螺栓有扭剪型和大六角頭型兩種，這兩種螺栓的性能都是可靠的，在設(shè)計中可以通用，但其抗剪受力特性卻有所不同。根據(jù)受力特性，高強螺栓也可分為摩擦型高強螺栓和承壓型高強螺栓。摩擦型高強螺栓通過連接板間的摩擦力來傳遞剪力，按板層間出現(xiàn)滑動作為其承載能力的極限狀態(tài)。摩擦型高強螺栓適用于重要的結(jié)構(gòu)和承受動力荷載的結(jié)構(gòu)，以及可能出現(xiàn)反向內(nèi)力構(gòu)件的連接，其孔徑比螺栓的公稱直徑大1.5～2.0mm。承壓型高強螺栓不以連接板間出現(xiàn)滑動作為正常使用的極限狀態(tài)，而以連接的破壞（螺栓或板件的破壞）作為其承載能力的極限狀態(tài)。承壓型高強螺栓的計算方法和構(gòu)造要求與普通螺栓相同，可用于允許產(chǎn)生少量滑移的承受靜荷載結(jié)構(gòu)或間接承受動力荷載的構(gòu)件。當(dāng)允許在某一方向產(chǎn)生較大滑移時，可以采用長圓孔；當(dāng)為圓孔時，其孔徑比螺栓的公稱直徑大1.0～1.5mm以上兩種高強螺栓，除了在設(shè)計計算的考慮和孔徑方面有所不同外，其它在材料、預(yù)拉力（見表7-2）、接觸面的處理以及施工要求等方面均無差異。高強螺栓按材料性能等級可分為8.8級和10.9級兩種，其中10.9級具有更高的受力性能，在鋼結(jié)構(gòu)連接中最為常用。高強度螺栓不宜重復(fù)使用，特別是10.9級的螺栓不得重復(fù)使用。表7-2高強度螺栓的設(shè)計預(yù)拉力P,kN螺栓的性能等級螺栓公稱直徑，mmM16M20M22M24M27M308.810.970100110155135190155225205290250355高強螺栓所采用的鋼材，在熱處理后的機械性能見表7-3。表7-3高強螺栓的性能、等級與所采用的鋼號螺栓種類性能等級所采用的鋼號抗拉強度σbN/mm2屈服強度σ0.2N/mm2伸長率δ5(%)斷面收縮率φ(%)沖擊韌性值αkJ/cm2(kgf·m/cm2)硬度不小于大六角頭高強螺栓8.845號鋼35號鋼830～1030660124578(8)HRC24～3110.920MnTiBB4035VB1040～1240940104259(6)HRC33～39三、螺栓構(gòu)造螺栓在構(gòu)件上的布置和排列，應(yīng)滿足受力、構(gòu)造和施工要求，其中心距和端距應(yīng)滿足表7－4中要求。高強螺栓的排列、布置、間距等要求，均與普通螺栓相同，但在具體布置時，應(yīng)考慮使用擰緊工具進行施工的可能性且有以下特別規(guī)定：當(dāng)環(huán)境溫度高于150`C時，應(yīng)采用隔熱防護措施；當(dāng)不同板厚連接需設(shè)置填板時，填板表面應(yīng)作與母材相同的表面處理；型鋼構(gòu)件的拼接采用高強螺栓連接時，其連接件宜采用鋼板；高強螺栓孔應(yīng)采用鉆孔，不得采用沖孔；在高強螺栓連接范圍內(nèi)，構(gòu)件接觸面的處理方法及所要求的抗滑移系數(shù)值，應(yīng)在施工圖中說明。表7-4螺栓或鉚釘?shù)淖畲?、最小容許距離名稱位置和方向最大容許距離（取兩者的較小者）最小容許距離中心間距外排（垂直內(nèi)力方向或順內(nèi)力方向）8d0或12t3d0中間排垂直內(nèi)力方向16d0或24t順內(nèi)力方向壓力12d0或18t拉力16d0或24t沿對角線方向中心至構(gòu)件邊緣距離順內(nèi)力方向4d0或8t2d0垂直內(nèi)力方向剪切邊或手工氣割邊1.5d0軋制邊自動精密氣割或鋸割邊高強度螺栓其他螺栓或鉚釘1.2d0錨栓錨栓用于上部鋼結(jié)構(gòu)與下部基礎(chǔ)的連接，承受柱彎矩在柱腳底板與基礎(chǔ)間產(chǎn)生的拉力，剪力由柱底板與基礎(chǔ)面之間的摩擦力抵抗，若摩擦力不足以抵抗剪力，則需在柱底板上焊接抗剪鍵以增大抗剪能力。錨栓一頭埋入混凝土中，埋入的長度要以混凝土對其的握裹力不小于其自身強度為原則，所以對于不同的混凝土標(biāo)號和錨栓強度，所需最小埋入長度也不一樣。為了增加握裹力，對于Φ39以下錨栓，需將其下端彎成L型，彎鉤的長度為4D；對于Φ39以上錨栓，因其直徑過大不便于折彎，則在其下端焊接錨固板。錨栓的錨固及構(gòu)造詳見表7-5與表7-6。表7-5-1Q235鋼錨栓選用表錨栓直徑d(mm)錨栓截面有效面積A0(cm)連接尺寸錨固長度及細(xì)部尺寸每個螺栓的受拉承載力設(shè)計值(KN)Ⅰ型Ⅱ型Ⅲ型單螺母雙螺母錨固長度l(mm)錨板尺寸a(mm)b(mm)a(mm)b(mm)當(dāng)基礎(chǔ)混凝土的強度等級為C(mm)t(mm)C15C20C15C20C15C20202224273033363942452.4483.0343.5254.5945.6066.9368.1679.75811.2113.06454550505555606570757575808085909510010511060657075808590951001059095100105110120125130135140500550600675750825900100040044048054060066072078010501125840900630675505540140140202034.342.549.464.378.597.1114.3136.6156.9182.8表7-5-2Q235鋼錨栓選用表錨栓直徑d(mm)錨栓截面有效面積A0(cm)連接尺寸錨固長度及細(xì)部尺寸每個螺栓的受拉承載力設(shè)計值(KN)Ⅰ型Ⅱ型Ⅲ型單螺母雙螺母錨固長度l(mm)錨板尺寸a(mm)b(mm)a(mm)b(mm)當(dāng)基礎(chǔ)混凝土的強度等級為C(mm)t(mm)C15C20C15C20C15C2048525660646872768014.7317.5820.3023.6226.7630.5534.6038.8943.4480859095100105110115120120125130135145150155160165110120130140150160170180190150160170180195205215225235120013001400150016001700180019002000960104011201200128013601440152016007207808409009601020108011401200575625670720770815865910960200200200240240280280320350202020252530303040206.2246.1284.2330.7374.6427.7484.4544.5608.2表7-5-3Q235鋼錨栓選用表錨栓直徑d(mm)錨栓截面有效面積A0(cm)連接尺寸錨固長度及細(xì)部尺寸每個螺栓的受拉承載力設(shè)計值(KN)Ⅰ型Ⅱ型Ⅲ型單螺母雙螺母錨固長度l(mm)錨板尺寸a(mm)b(mm)a(mm)b(mm)當(dāng)基礎(chǔ)混凝土的強度等級為C(mm)t(mm)C15C20C15C20C15C2085909510049.4855.9162.7369.95130140150160180190200210200210220230250260270280212522502375250017001800190020001275135014251500102010801140120035040045050040404545692.7782.7878.2979.3表7-6-1Q345鋼錨栓選用表錨栓直徑d(mm)錨栓截面有效面積A0(cm)連接尺寸錨固長度及細(xì)部尺寸每個螺栓的受拉承載力設(shè)計值(KN)Ⅰ型Ⅱ型Ⅲ型單螺母雙螺母錨固長度l(mm)錨板尺寸a(mm)b(mm)a(mm)b(mm)當(dāng)基礎(chǔ)混凝土的強度等級為C(mm)t(mm)C15C20C15C20C15C20202224273033363942452.4483.0343.5254.5945.6066.9368.1679.75811.2113.064545505055556065707575758080859095100105110606570758085909510010590951001051101201251301351406006607208109009901080117050055060067575062590010001260135010501125755810630675140140202044.154.663.582.7100.9124.8147.0175.6201.8235.1表7-6-2Q345鋼錨栓選用表錨栓直徑d(mm)錨栓截面有效面積A0(cm)連接尺寸錨固長度及細(xì)部尺寸每個螺栓的受拉承載力設(shè)計值(KN)Ⅰ型Ⅱ型Ⅲ型單螺母雙螺母錨固長度l(mm)錨板尺寸a(mm)b(mm)a(mm)b(mm)當(dāng)基礎(chǔ)混凝土的強度等級為C(mm)t(mm)C15C20C15C20C15C2048525660646872768014.7317.5820.3023.6226.7630.5534.6038.8943.448085909510010511011512012012513013514515015516016511012013014015016017018019015016017018019520521522523514401560168018001920204021602280240012001300140015001600170018001900200086593510101080115012251300137014407207808409009601020108011401200200200200240240280280320350202020252530303040265.1316.4365.4425.2481.7549.9622.8700.0781.9表7-6-3Q345鋼錨栓選用表錨栓直徑d(mm)錨栓截面有效面積A0(cm)連接尺寸錨固長度及細(xì)部尺寸每個螺栓的受拉承載力設(shè)計值(KN)Ⅰ型Ⅱ型Ⅲ型單螺母雙螺母錨固長度l(mm)錨板尺寸a(mm)b(mm)a(mm)b(mm)當(dāng)基礎(chǔ)混凝土的強度等級為C(mm)t(mm)C15C20C15C20C15C2085909510049.4855.9162.7369.95130140150160180190200210200210220230250260270280255027002850300021252250237525001530162017101800127513501425150035040045050040404545890.6100611291259自攻螺絲自攻螺絲是一種帶有鉆頭的螺絲，通過專用的電動工具施工，鉆孔、攻絲、固定、鎖緊一次完成。自攻螺絲主要用于一些較薄板件的連接與固定，如彩鋼板與彩鋼板的連接，彩鋼板與檁條、墻梁的連接等，其穿透能力一般不超過6mm，最大不超過12mm。自攻螺絲常常暴露在室外，自身有很強的耐腐蝕能力；其橡膠密封圈能保證螺絲處不滲水且具有良好的耐腐蝕性。自攻螺絲通常用螺釘直徑級數(shù)、每英寸長度螺紋數(shù)量及螺桿長度三個參數(shù)來描述。螺釘直徑級數(shù)有10級和12級兩種，其對應(yīng)螺釘直徑分別為4.87mm和5.43mm；每英寸長度螺紋數(shù)量有14、16、24三種級別，每英寸長度螺紋數(shù)量越多，其自鉆能力越強。自攻螺絲的連接形式一般有以下幾種（見表7-7）：表7-7自攻螺絲連接方式固定方式螺絲規(guī)格自鉆能力（mm）固定總厚度（mm）12-14×5012-14×5512-14×6812-24×656.56.56.512.525-3631-4039-5321-4512-14×2012-14×3012-24×326.56.512.5＜6＜16＜1212-14×2012-14×3012-24×326.56.512.5＜6＜16＜1210-16×164.5＜5密封帶條和密封膏在輕型鋼結(jié)構(gòu)中，屋面材料一般采用具有輕質(zhì)、高強、耐久、防水等性能的建筑材料，如：壓型鋼板、太空板、石棉水泥瓦和瓦楞鐵等。盡管波形高的壓型鋼板具有良好的排水性能，但在板材接縫、天溝、山墻、天窗側(cè)壁及一些出屋面的洞口等處仍是屋面漏水的主要部位。防止屋面漏水的措施除了保證壓型鋼板之間有足夠的搭接長度外，尚需采用彩鋼配件和防水密封膠等材料。本節(jié)將介紹幾種常用的防水密封膠帶、條和密封膏。一、建筑密封材料的分類建筑密封材料按形態(tài)的不同可分為非定型密封材料和定型密封材料兩大類。非定型密封材料常溫下呈膏體狀態(tài)，又稱密封膏，是建筑結(jié)構(gòu)中常用的密封材料。按密封膏的形態(tài)可分為溶劑型、乳液型和多組份反應(yīng)型。按組成材料又可分為改性瀝青密封膏和合成高分子密封膏。定型密封材料是指具有特定形狀的制品，可按密封工程不同部位的不同要求制成密封條、密封帶和密封墊片等。