高強螺栓摩擦型連接結構及其連接節點性能優化方法
【專利摘要】本發明涉及一種高強螺栓摩擦型連接結構及其連接節點性能優化方法，高強螺栓摩擦型連接結構包括若干鋼梁和連接蓋板，連接蓋板的外表面設有噴鋁層，連接蓋板通過螺栓分別固設于若干對接的鋼梁上，鋼梁的連接處設有噴漆層，連接蓋板覆蓋于噴漆層上。本發明的有益效果是：噴涂漆層和噴涂漆層形成的摩擦面增加了連接蓋板與待連接的鋼梁的摩擦系數和抗滑移系數，從而提高了連接節點的抗剪承載力；熱噴涂鋁對鋼鐵基體有重保護作用，使連接節點具有較強的整體耐腐蝕性；由于鋁是一種活性很強的金屬，很容易與氧結合，生成一層致密、堅硬的氧化保護層，有效地防止鋁涂層進一步氧化，具有更長的保護周期，不需要長年維修保養，避免了人工成本浪費。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本發明屬于鋼結構施工領域，尤其涉及一種高強螺栓摩擦型連接結構及其連接節 點性能優化方法。 高強螺栓摩擦型連接結構及其連接節點性能優化方法
【背景技術】
[0002] 目前建筑鋼結構中，高強螺栓摩擦型連接節點是最為常見的栓接節點形式之一。 一般情況下，高強螺栓摩擦型連接節點的連接處構件接觸面有四種不同處理方法，對應的 抗滑移系數也不同，但整體都偏小。因為抗滑移系數不高，所以目前使用的高強螺栓摩擦型 連接節點的抗剪承載力也不高，滿足不了部分特殊工程的要求。并且，這些連接節點防腐蝕 性能差，連接構件接觸面容易發生腐蝕，接觸面一旦發生腐蝕，連接節點承載性能將急劇下 滑。所以在建筑鋼結構竣工后，仍然需要長年定期維修與保養，造成很大浪費。
【發明內容】
[0003] 本發明要解決的問題在于提供一種提高高強螺栓摩擦型連接節點抗剪承載力和 防腐蝕性能的優化方法，旨在解決抗剪承載力不足、防腐蝕性能差，而且需要長年維修養 護，造成浪費等的缺陷。
[0004] 本發明的目的是這樣實現的：一種高強螺栓摩擦型連接結構，包括若干鋼梁和連 接蓋板，所述連接蓋板的外表面設有噴鋁層，所述連接蓋板通過螺栓分別固設于若干對接 的鋼梁上，所述鋼梁的連接處設有噴漆層，所述連接蓋板覆蓋于所述噴漆層上。
[0005] 進一步地，所述鋼梁為工字型鋼，其數量為兩根，所述連接蓋板固設于所述兩根工 字型鋼的腹板上。
[0006] 進一步地，所述連接蓋板的數量為兩塊，其分別固設于所述若干對接鋼梁的連接 處兩側。
[0007] 上述高強螺栓摩擦型連接結構的連接節點性能優化方法，包括以下工藝步驟：首 先，在若干待連接鋼梁的連接處噴涂漆層、在連接蓋板的外表面上噴涂鋁層；然后，將所述 連接蓋板通過高強螺栓固設于若干對接的鋼梁的連接處。
[0008] 進一步地，所述若干待連接鋼梁的連接處先進行噴砂或噴丸工藝處理后，再噴涂 漆層。
[0009] 進一步地，所述漆層為無機富鋅漆層。
[0010] 進一步地，所述連接蓋板的外表面先進行噴砂或噴丸工藝處理后，再進行噴涂鋁 層。
[0011] 進一步地，所述噴鋁工藝采用線材火焰噴涂，采用氧-乙炔焰作為熱源，鋁線材作 為嗔涂材料。
[0012] 進一步地，噴鋁層b分3?4道完成，每層噴鋁層b厚度均勻，前一層與后一層進 行90°或45°交叉噴涂。
[0013] 本發明的有益效果是：與現有技術相比，該高強螺栓摩擦型連接節點的性能優化 方法在腹板的連接處噴涂漆層，連接蓋板的外表面噴涂鋁層，連接蓋板通過高強螺栓分別 固設于若干對接的鋼梁上，具有以下的技術效果：
[0014] 1、連接蓋板與待連接的鋼梁的接觸面分別為噴漆層和噴鋁層，噴漆層和噴鋁層形 成的摩擦面具有較高的摩擦系數和抗滑移系數，從而增加了連接蓋板與待連接的鋼梁的摩 擦系數和抗滑移系數，從而提高了連接節點的抗剪承載力。
[0015] 2、熱噴涂鋁對鋼鐵基體有雙重保護作用。一方面，可以像涂料那樣（尤其是經過 封閉處理的涂層）起著物理覆蓋作用，將鋼鐵與水和空氣等腐蝕介質隔離開來，從而起到 防護作用。另一方面，由于鋁的電化學性能比較活潑，電極電位比鐵低，在這個腐蝕電池中， 鋁是負極，鐵則為正極，鋁失去電子，變成離子進入電介質溶液中而被腐蝕，其自由電子流 向鋼鐵，使鋼鐵極化而受到保護。因此，使連接節點具有較強的整體耐腐蝕性。
[0016] 3、由于噴涂時鋁呈熔融液滴噴射到經過糙化處理的鋼鐵表面上，熔滴有較大的熱 能，獲得比有機涂料層更牢固的結合強度，而且鋁是一種活性很強的金屬，很容易與氧結 合，生成一層致密、堅硬的氧化保護層，有效地防止鋁涂層進一步氧化，具有更長的保護周 期，不需要長年維修保養，避免了人工成本浪費。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017] 圖1是本發明高強螺栓摩擦型連接結構的立面示意圖；
[0018] 圖2是沿圖1中A-A線的剖視示意圖；
[0019] 圖3是沿圖1中B-B線的剖視示意圖；
[0020] 圖4是圖1中C部分的局部放大示意圖。
【具體實施方式】
[0021] 如圖1至圖4所示，是本發明中高強螺栓摩擦型連接結構的一較佳實施例，該高強 螺栓摩擦型連接結構包括若干鋼梁2和連接蓋板1。連接蓋板1的外表面設有噴鋁層b，連 接蓋板1通過螺栓3分別固設于若干對接的鋼梁2上。
[0022] 本實施例中，鋼梁2為工字型鋼，其數量為兩根，每一鋼梁2包括翼緣21和腹板 22,鋼梁2梁端腹板22上開設有標準螺栓孔（圖中未示出），鋼梁2的連接處設有噴漆層 a。連接蓋板1的尺寸和厚度與鋼梁2腹板22相適應，其固設于兩根工字型鋼梁2的腹板 22上，并覆蓋于噴漆層a上。連接蓋板1上開設有與鋼梁2梁端腹板22相應的標準螺栓孔 (圖中未示出）。本實施例中，噴漆層a為無機富鋅漆層，其具有較好的防腐蝕作用和較強 的附著力。
[0023] 本發明中高強螺栓摩擦型連接節點的性能優化方法為：首先，取兩根鋼梁2、兩塊 連接蓋板1，在腹板22的連接處進行噴砂或者噴丸工藝后噴涂無機富鋅漆形成噴漆層a，連 接蓋板1外表面進行全方位噴砂或者噴丸工藝后噴涂鋁形成噴鋁層b ;然后，取若干高強螺 栓3,將兩塊連接蓋板1通過高強螺栓3分別固設于兩根對接的鋼梁2的腹板22兩側，將高 強螺栓3依次穿過連接蓋板1、鋼梁2的腹板22和連接蓋板1，并按照設計要求進行擰緊安 裝。
[0024] 噴丸與噴砂都是使用高壓風或壓縮空氣作動力，將其高速的吹出去沖擊工件表面 達到清理效果，工件表面污物被清除掉，工件表面被微量破壞，表面積大幅增加，從而增加 了工件與噴漆層a、噴鋁層b的結合強度。
[0025] 本實施例中，連接蓋板1的噴鋁層b是通過熱噴鋁工藝制成的，熱噴鋁工藝流程 為：先進行除油脫脂，再噴砂除銹、除塵，然后熱噴鋁，并進行過程中檢測和孔隙率檢測，最 后對表面進行清理。
[0026] 上述熱噴鋁前表面處理的具體過程如下：1)噴砂除銹。表面噴鋁前進行噴砂除 銹，除銹結果應達到國家規范Sa2. 5級的要求；表面粗糙度達到80 μ m以上；2)除塵處理。 噴砂除銹后應采用吸塵器對金屬面進行除塵處理。
[0027] 經噴砂除銹合格的金屬表面，不得用手觸摸，并盡快進行噴涂，晴天時間間隔不得 超過12h，雨天或潮濕的天氣不得超過2h，否則應重新進行表面處理。
[0028] 上述熱噴鋁采用線材火焰噴涂，采用氧-乙炔焰作為熱源，鋁線材作為噴涂材料。 噴涂時，供給噴槍的氧氣和乙炔的壓力和流量應能在規定的工作參數范圍內連續調節，每 個氧氣與乙炔管道上的接頭應擰緊，不得有氣體泄漏。氧氣純度> 99. 2%，乙炔氣純度 > 96. 5%。供給噴槍的氧氣、乙炔、壓縮空氣的壓力及流量應根據鋁絲的熔化程度進行調 整，壓力控制范圍為：氧氣為0. 3?0. 6MPa，常用0. 4MPa;乙炔氣為0. 05?0. IMPa，常用 0. 07MPa ;壓縮空氣為0. 5?0. 6MPa。
[0029] 鋁線材必須保持表面清潔、無油、無折痕。鋁線材直徑為Φ 3mm，鋁純度在99. 5% 以上。
[0030] 噴槍點火時，槍口不能對著被噴金屬表面，等火焰、鋁絲的送絲速度調整好后，鋁 絲的霧化程度達到規定要求時，才能開始噴鋁作業。噴鋁時，噴槍與工件的噴涂角度為 60?90° ,最小不能低于45° ;噴槍與罐內表面的噴涂距離應為120?150mm，最大距離不 得超過200mm ;噴槍移動速度應為300?400mm/s，移動速度要均勻；鋁絲送絲速度為2? 2. 2m/min，以保證錯絲能充分烙化。
[0031] 每層噴鋁層b厚度應均勻，一般為100?300μπι，噴鋁層b應分3?4道完成。前 一層與后一層必須進行90°或45°交叉噴涂，相鄰噴涂區應有1/3寬度的搭接。其分層噴 鋁間隔時間不得超過1小時。噴鋁時應防止工件表面有局部過熱或涂層局部過厚等現象， 噴鋁過程中，不得用手撫摸被噴涂的表面。連接蓋板1噴鋁施工采用由一段開始逐層進行， 板高< 1500mm時，一次性完成噴砂、噴錯作業；板高> 1500mm時，每層噴砂部分要留500mm 以上不噴鋁，到端部1000mm段時，一次性完成噴砂、噴鋁作業。
[0032] 熱噴鋁施工時，應有專業檢查人員進行外觀、溶化程度及厚度檢查。保證外觀合 格、厚度不得低于設計規定的最小厚度值1〇〇 μ m。噴鋁層b孔隙率的檢查的具體方法如下： 清除噴鋁層b表面的油污、塵土并進行干燥，然后用浸有20g/1000ml的氯化鉀溶液的試紙 覆蓋在噴涂層b上5?lOmin，試紙上出現的蘭色斑點不應多于1?3點/cm 2為合格。
[0033] 由于連接蓋板1是使用在連接節點上，在保證孔隙率的前提下，噴鋁工作完成后 不進行封孔，避免摩擦系數降低。
[0034] 上述熱噴鋁操作的環境溫度不宜低于15°C，相對濕度不宜大于80%，嚴禁在潮濕 構件表面進行施工，罐內通風排氣要暢通，照明要用防爆燈具。
[0035] 本發明高強螺栓摩擦型連接節點的性能優化方法在腹板22的連接處進行噴砂或 噴丸工藝后噴涂無機富鋅漆形成噴漆層a，連接蓋板1的外表面設有噴鋁層b，連接蓋板1 通過高強螺栓3分別固設于若干對接的鋼梁2上，其具有以下的技術效果：
[0036] 1、連接蓋板1與待連接的鋼梁2的接觸面分別為噴漆層a和噴鋁層b，噴漆層a和 噴鋁層b形成的摩擦面具有較高的摩擦系數和抗滑移系數，從而增加了連接蓋板1與待連 接的鋼梁2的摩擦系數和抗滑移系數，從而提高了連接節點的抗剪承載力。
[0037] 2、熱噴涂鋁對鋼鐵基體有雙重保護作用。一方面，可以像涂料那樣（尤其是經過 封閉處理的涂層）起著物理覆蓋作用，將鋼鐵與水和空氣等腐蝕介質隔離開來，從而起到 防護作用。另一方面，由于鋁的電化學性能比較活潑，電極電位比鐵低，在這個腐蝕電池中， 鋁是負極，鐵則為正極，鋁失去電子，變成離子進入電介質溶液中而被腐蝕，其自由電子流 向鋼鐵，使鋼鐵極化而受到保護。因此，使連接節點具有較強的整體耐腐蝕性。
[0038] 3、由于熱噴涂時鋁呈熔融液滴噴射到經過糙化處理的鋼鐵表面上，熔滴有較大的 熱能，獲得比有機涂料層更牢固的結合強度，而且鋁是一種活性很強的金屬，很容易與氧結 合，生成一層致密、堅硬的氧化保護層，有效地防止鋁涂層進一步氧化，具有更長的保護周 期，不需要長年維修保養，避免了人工成本浪費。
[0039] 以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精 神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1. 一種高強螺栓摩擦型連接結構，其特征在于，包括若干鋼梁和連接蓋板，所述連接蓋 板的外表面設有噴鋁層，所述連接蓋板通過螺栓分別固設于若干對接的鋼梁上，所述鋼梁 的連接處設有噴漆層，所述連接蓋板覆蓋于所述噴漆層上。
2. 如權利要求1所述的高強螺栓摩擦型連接結構，其特征在于，所述鋼梁為工字型鋼， 其數量為兩根，所述連接蓋板固設于所述兩根工字型鋼的腹板上。
3. 如權利要求1或2所述的高強螺栓摩擦型連接結構，其特征在于，所述連接蓋板的數 量為兩塊，其分別固設于所述若干對接鋼梁的連接處兩側。
4. 一種高強螺栓摩擦型連接結構的連接節點性能優化方法，包括以下工藝步驟：首 先，在若干待連接鋼梁的連接處噴涂漆層、在連接蓋板的外表面上噴涂鋁層；然后，將所述 連接蓋板通過高強螺栓固設于若干對接的鋼梁的連接處。
5. 如權利要求4所述的高強螺栓摩擦型連接結構的連接節點性能優化方法，其特征在 于，所述若干待連接鋼梁的連接處先進行噴砂或噴丸工藝處理后，再噴涂漆層。
6. 如權利要求4或5所述的高強螺栓摩擦型連接結構的連接節點性能優化方法，其特 征在于，所述漆層為無機富鋅漆層。
7. 如權利要求4所述的高強螺栓摩擦型連接結構的連接節點性能優化方法，其特征在 于，所述連接蓋板的外表面先進行噴砂或噴丸工藝處理后，再進行噴涂鋁層。
8. 如權利要求4所述的高強螺栓摩擦型連接結構的連接節點性能優化方法，其特征在 于，所述噴鋁工藝采用線材火焰噴涂，采用氧-乙炔焰作為熱源，鋁線材作為噴涂材料。
9. 如權利要求4所述的高強螺栓摩擦型連接結構的連接節點性能優化方法，其特征在 于，噴鋁層b分3?4道完成，每層噴鋁層b厚度均勻，前一層與后一層進行90°或45°交 叉噴涂。
【文檔編號】E04B1/64GK104088370SQ201410232837
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年5月29日 優先權日:2014年5月29日
【發明者】陳振明, 吳曦 申請人:中建鋼構有限公司