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装配式钢结构需要这样一种黑科技 ——单边螺栓技术(Blind Bolt Technology)

本文授权转载自公众号预制建筑网(id:yuzhijianzhuwang),喜鹊房屋
作者:夏晶


装配式建筑在国内正如火如荼的开展,各种创新技术也层出不穷。但钢结构梁柱连接节点一直采用栓焊连接方式为主,现场焊接工作量巨大,焊接质量无法保证。但一种新的技术有望改变这种局面,这种技术就是小编今天为各位介绍的黑科技——单边螺栓连接技术。

 

众所周知,在装配式建筑中,钢管截面的使用非常广泛,经常作为柱、支撑,亦或其它杆件的首选截面形式。钢管截面的连接相较于H型钢截面的连接麻烦一些,钢管结构构件截面封闭,要进入到钢管内部拧紧螺栓非常困难,如果能在不破坏钢管其他部位的前提下,采用高强度螺栓连接,则可大大减少使用具有高度技术要求的焊工等技术力量,单边螺栓连接在保证连接节点强度和使用安全的前提下,节省了施工量和人工费,加快了工期。

 

 

 

单边螺栓技术的应用

 

 

下图是坐落于新西兰基督城的一幢全螺栓连接的装配式钢框架结构房屋。它具有装配式建筑的所有优点:环保、快捷、经济、结构合理、使用灵活。它的梁柱节点连接就采用了单边螺栓连接。





汉广电创新产业园项目中的大雨棚,近期也完成了单边螺栓的安装工作,效果良好:

武汉广电施工现场
 


采用全螺栓连接的别墅项目,现场完全免焊,一天即可完成结构安装。

图表 1 四川别墅

 

 

单边螺栓技术的缘起

 

世界上最遥远的距离不是生与死,
而是螺栓近在眼前,
扳手只能在外边



比这更遥远的距离是,
螺栓在外边,
螺母在里边,
近在咫尺,
却无法相拥相恋
 
 

 

上两幅图很好地诠释了传统螺栓连接在施工中碰到的问题。这样的问题其实不仅仅存在于装配式钢结构,钢管与其他构件的连接节点都可能碰到这样的问题,甚至在桥梁结构中这样的施工问题也屡见不鲜。

 

小编发现方/矩形钢管柱用于装配式钢结构具有优势,但装配式连接不便阻碍了预制装配化进程,限制了钢管在装配式钢结构中的应用。小编也对国外的单边螺栓产品进行了广泛的调查对比,发现国外已有的单边螺栓,也即Blind Bolt不但价格昂贵,且不满足我国抗震规范要求——《建筑抗震设计规范》GB50011-2010第8.2.8条规定:高强度螺栓连接不得滑移。

 

小编还了解到,同济大学已对国外的单边螺栓进行了试验分析,发现国外单边螺栓产品无法满足我国的抗震规范的要求。

 

 

 

具有自主知识产权的国产高预紧力新型单边螺栓

 

 

在这样的情形下,同济大学研发出具有自主知识产权的国产高预紧力新型单边螺栓系列产品。这一系列的专利产品是具有原创性(拥有十余项国家发明专利)、构造简单(加工精度要求低)、成本经济、安装快捷、可实现无滑移的摩擦型高强螺栓连接。



单边螺栓安装示意
 

同济大学对此螺栓进行了一系列的试验,并与国外的产品进行了性能对比,试验结果表明:螺栓全过程保持高预紧力,全栓梁柱连接节点能满足节点刚接连接的要求





 

 

单边螺栓简介

 
 

该单边螺栓的螺杆及螺帽与常规扭剪型高强度螺栓相似,并采用分体式垫片,分体式垫片在进入螺孔后打开。设计计算方法等同于普通高强度螺栓,一般采用10.9级。



 

单边螺栓的其它应用
 
 
 受力状态下不能焊接的情况
 
由于桥梁在受力状态下不能焊接,这时候螺栓连接就有优势。使用单边螺栓,可以确保现场不需要考虑不方便连接的情况,从而可以简化业主的决策。
 
 不方便动火的地方
 
一般在超市里面、桥梁下方常常有行人,或者需要办理动火证,需要等待夜间才能施工等焊接作业比较麻烦的情况下,使用螺栓连接就具有优势。
 
路灯、防撞栏(可更换)等附属结构(疲劳受力情况)。
 
抗扭场景:拱形桥。
 
 
 
封闭矩形钢管的抗扭性能更好,这时候就有单边螺栓的使用需求。
 
中国装配式建筑的设计与施工开展时间不长,正需要各种创新的黑科技来提升装配式建筑的竞争力。80后90后不愿意当焊接工人的现实决定了采用全螺栓连接是装配式结构发展的趋势。“单边螺栓”正是这样一种黑科技,助力装配式钢结构的加速发展。
 

 

 

 

 

 


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