钢结构高强螺栓施工技术解析：HS与TS螺栓的性能差异与应用要点

钢结构高强螺栓施工技术解析：HS与TS螺栓的性能差异与应用要点

摘要：在现代钢结构工程中，HS（大六角高强）螺栓与TS（扭剪型高强）螺栓作为关键连接构件，其性能特点与施工工艺直接影响结构安全。本文将系统解析两类螺栓的技术特性，并重点阐述其在施工中的关键控制要点。

一、结构特性对比分析

1. HS螺栓系统

- 组件构成：螺栓（大六角头）+螺母+双垫圈组合

- 力学特性：采用10.9级或8.8级高强钢材（45#钢/高锰钢），经调质热处理后屈服强度达940MPa

- 作用机理：通过施加预紧力（≥设计拉力值的75%）建立结构面间静摩擦力，实现抗剪连接

2. TS螺栓系统

- 组件构成：T型头螺栓+螺母+单垫圈

- 结构创新：独特环形凹槽设计实现扭矩自控，终紧时通过断裂扭矩环完成施工验证

- 工艺优势：降低扭矩偏差率至±5%以内，较传统方法提升施工精度30%

二、施工工艺控制要点

1. 标准化施工流程

初紧阶段：采用冲击型电动扳手（扭矩系数0.11-0.15）完成50%预紧力施加

终紧控制：

- HS螺栓：扭矩法施工，使用经标定扭矩扳手（精度±3%）

- TS螺栓：转角法施工，专用扭剪扳手实现扭矩-转角双重控制

2. 关键工艺参数

表1 典型施工参数对比

| 参数项       | HS10.9螺栓 | TS10.9螺栓 |

|--------------|------------|------------|

| 预紧力(kN)   | 170-220    | 160-210    |

| 终紧扭矩(N·m)| 980-1200   | 断颈控制    |

| 摩擦系数μ    | ≥0.45      | ≥0.40      |

3. 质量验收标准

- 扭矩抽检率：节点螺栓数的5%且≥10套

- 接触面间隙：≤0.3mm（用0.3mm塞尺检测）

- 延迟断裂监测：终紧后24h复测扭矩衰减≤5%

三、工程应用选择原则

1. 荷载特征适应性

- 动载结构（桥梁/吊车梁）：优先选用HS螺栓（疲劳强度提升25%）

- 抗震结构：TS螺栓更优（耗能能力提升15%）

2. 施工条件匹配性

- 高空作业：推荐TS螺栓（施工效率提高40%）

- 大直径连接（≥M30）：宜用HS螺栓（预紧力控制更稳定）

四、技术发展前瞻

新型智能螺栓系统已实现预紧力实时监测，通过内置传感器可无线传输螺栓应力状态。BIM技术集成应用使螺栓施工误差率降至1‰以下，推动钢结构连接进入数字化控制新阶段。

结论：在港珠澳大桥等重大工程实践中，HS与TS螺栓的精准应用已形成完善的施工技术体系。工程人员应依据结构特性、荷载条件和施工环境，结合实时监测技术，科学选择并规范实施高强螺栓连接工艺，确保钢结构工程的安全性与耐久性。

[1] GB 50205-2020 钢结构工程施工质量验收标准

[2] JGJ 82-2011 钢结构高强度螺栓连接技术规程

[3] 美国AISC 360-16钢结构规范（螺栓连接章节）