螺栓球节点网架高强螺栓拧紧检测方法
徐州京都建筑工程有限公司工程技术管理中心
马吉春
螺栓球节点网架由节点球、杆件、套筒和高强螺栓构成。

节点间轴线尺寸是由两个球的半径、杆件长度（含封板或锥头）和两个套筒长度决定的。

高强螺栓从内部把螺栓球、套筒和杆件连为一体，见图 1。

高强螺栓是否拧紧到位，外表无法检测。

螺栓球节点网架有可能在拼装好后，个别节点因螺纹配合过紧、顶丝被剪断和人为因素等，高强螺栓未拧到位（即假拧紧，见图 2）。

这种情况在杆件受压的情况下，对网架的安全不会产生太大的影响；但当杆件受拉时，杆件在拉力方向上失去约束，甚至使网架严重变形、产生下挠。

这种情况如多处出现，网架安全就会出现问题。

如何检测高强螺栓是否拧到位，一直没有很好的解决办法。

有些施工单位通过锤头敲击听声音来辨别，不是很可靠。

在认真研究了螺栓球节点网架有关标准和各零件构造以后，提出如下解决办法。

即在套筒上有顶丝孔的一侧的同一轴线上的适当位置钻一个φ 4～6 的孔（见图 4），通过该孔用有测深度功能的游标卡尺检测高强螺栓键槽。

当高强螺栓拧不到位时（图 2），其测量深度t1为套筒平面到高强螺栓表面的尺寸或更深一些的尺寸：t1=（s－D）/2 式中，s为套筒两平面间厚度，D为高强螺栓直径。

当高强螺栓拧到位时（图 3），其测量深度 t 为套筒上平面到高强螺栓键槽底面的尺寸： t =（s－D）/2＋t2 式中，t2为键槽深度。

1、套筒检测孔位置的确定
螺栓球节点网架中，高强螺栓的拧紧过程是依套筒和其上的顶丝共同作用下进行的。

套筒旋转通过顶丝带动高强螺栓旋转。

高强螺栓旋转过程中逐步沿轴线向螺栓球中心移动，而套筒和顶丝只在球和杆件之间转动，不作轴向移动。

在高强螺栓拧紧过程中，高强螺栓相对顶丝和套筒有个相对移动的过程，整个移动距离在高强螺栓上键槽的长度范围内。

在安装前，顶丝所在的位置是在键槽靠近有螺纹的一端，安装完毕时就移到键槽靠螺帽的一端。

依此，就可以确定测量孔的位置。

测量孔应位于顶丝孔同一平面上的同一轴线上，与其距离为Lt 的位置，可依以下公式计算。

Lt = 1.1 D－(L－L1－L2—m＋a) 式中，L为高强螺栓长度，L1为键槽一端离螺帽的
距离，L2为键槽长度，m为套筒长度，a为顶丝孔离近端的尺寸。

建议把该办法纳入标准中。

如被批准纳入，只需把《钢网架螺栓球节点用高强螺栓》（GB/T1G939—1997）中附录 A 作一定变动即可。

变动后，附录 A 中的图用图 4 代替，
2、套筒钻孔后对强度的影响
受压件在其断面上钻孔以后，会产生应力集中现象，在交变应力作用下，其持久极限会明显降低，影响使用寿命。

但螺栓球节点网架中的套筒只在静荷载下工作，其材质又是塑性材料，故对寿命不会产生什么影响，只要其承压强度满足设计要求即可。

尽管如此，还是对部分套筒进行了压力试验。

取φ 20，φ 30，φ 39 三种规格的套筒各3 件。

依其截面积和设计值计算出其承压值，依此值进行压力试验，看套筒上钻的孔有无变形。

由表 2 可见，试验结果均无影响。

试验记录表 2
套筒规格截面面积（mm2）设计强度（N/mm2）压力（kN）变形
φ20 604.8 210 127.0 无
φ301322.1 210 277.6 无
φ392125.0 295 626.9 无
其他说明
（1）在网架安装时，检验一个高强螺栓拧紧情况以后，立即用腻子把孔堵住，并刷油漆。

（2）检验人员在检测时一定要认真，保证测量深度达到要求数值。

因为在螺栓拧不到
位时，测量螺纹处也会比t1 大，但不到t，这时不要误判为已拧到位。

（3）关于原标准中的问题。

在这次研究中发现，高强螺栓标准中有几个规格的高强螺栓的键槽位置尺寸不太合理。

造成套筒安装在高强螺栓上以后，高强螺栓螺纹外露太长。

如M56×4, M52, M 48, M45, M39的螺纹外露分别是22，21，25，22mm。

外露太长不便于保护螺纹，同时给安装带来不少困难，杆件不便于就位，建议在修改标准时给予调整。

原因分析关联图
调整后的附表 A 及和各种螺栓检测合格深度要求（mm）表 1。