高强螺栓连接是一种优越的钢结构连接形式。具有结构简单、拆装更换方便、抗力、抗疲劳、无松动等优点。因此，它已成为塔式起重机（以下简称塔机）首选的主要连接方式。

由于塔吊在完成一次施工任务后需要拆卸，下次使用时需要重新安装，因此拆卸下来的高强螺栓能否在下次安装时再次使用，并能多次重复使用存在疑问。

由于紧固件的使用关系到塔吊工作的安全和施工单位的经济效益，因此有必要对高强度螺栓的重复利用有一个清醒的认识。建筑行业标准JG/T5057.40-1995有明确规定，高强度螺栓、螺母使用后应拆卸重复使用，一般不超过两次。然而，一些从事塔机设计和施工管理的人员并没有真正理解其中的原因，以致于目前标准的执行情况并不理想。

据调查，上海90%以上的塔机高强度紧固件允许反复使用直至断裂，这对塔机的安全工作存在潜在危险。

调查中发现的另一个问题是，执行标准的相关工程技术人员从疲劳寿命的角度对标准中的规定进行了不恰当的解读，即提出一般意义上的塔吊用高强度螺栓的疲劳寿命。安全使用是关于 因此，对于工期在18个月左右的塔吊，高强螺栓只能重复使用两次，而对于工期短的塔吊，高强螺栓可以重复使用的次数要多一些。

从紧固原理看高强螺栓的再利用

高强度螺栓连接有摩擦式、拉力式和承压式三种。塔式起重机中使用的前两种连接方式是利用连接板之间的摩擦来传递载荷。为了获得比一般拉力螺栓连接更好的连接强度、连接刚度和连接效率，塔机上的高强度螺栓必须以正确的方式拧紧，以准确获得较高的连接预紧力。

高强度螺栓常用的紧固方法有扭矩法和角度法。扭矩法是根据拧紧扭矩M和预紧力之间的关系来计算的。在高强度螺栓出现之前已知： M = k·d·Fsp 其中k为扭矩系数，d为螺纹的公称直径。

所谓扭矩法就是以扭矩系数为定值，通过控制紧固扭矩来控制预紧力的紧固方法。显然，这种方法在计算时必须始终保持扭矩系数的恒定值。否则，即使施加的拧紧力矩非常准确，也不可能得到准确的预紧力，但试验和现场经验已经证实，力矩系数具有不稳定的性质。当拧紧的螺栓接头松开并重新拧紧时，扭矩系数会下降。

图1为日本的试验结果，扭矩系数随着反复拧紧次数的增加而减小，这是由于摩擦面在反复拧紧时被磨光，摩擦系数降低所致。此外，高强度螺栓紧固件的腐蚀、润滑、温度和湿度都会影响扭矩系数。就腐蚀而言，显而易见的是，塔机使用的高强度螺栓紧固件，经过多次重复使用后螺栓螺母等级标准，其腐蚀情况会有很大的不同，必然会引起扭矩系数的较大变化。

由于扭矩系数不稳定，重复使用高强度螺栓很容易造成预紧力不足，或过紧，甚至造成螺栓断裂，所以不建议重复使用高强度螺栓。但显然，如果能够准确掌握扭矩系数的变化值，并据此调整拧紧力矩，也可以精确控制预紧力，进而实现重复使用。

拧紧螺母时，螺母的旋转角度与螺栓的轴向力（即预紧力）存在一定的关系，如图2所示，因此可以控制预紧力通过拧紧时螺母旋转角度的大小，也就是所谓的转角法。

用角度法拧紧时，先转动螺母，直到螺栓的轴向力超过A点（相当于被连接件的紧密接触程度），称为初紧，然后以此为起始位置最后拧紧螺母至额定角度，一般规定为1/2圈或3/4圈。此时螺栓轴向力不仅达到规定的保证载荷（我国规定的保证载荷略低于屈服极限）而且超过r点达到塑性区域。

因为在rM之间的塑性区域，螺母旋转角度误差产生的螺栓力很小，为获得预定的预紧力提供了保证，即通常存在的螺母拧紧度的误差施工期间几乎可以忽略不计。预加载错误。Ar之间，相同尺寸的螺母旋转角度误差对应的螺栓轴向力存在相当大的误差，因此不宜拧紧到该区域，即拧紧时螺母拧紧程度的误差施工会造成很大的误差。预加载错误。

由此可见，转角法对螺栓预紧力的精确控制必须以螺栓轴向力超过弹性极限为前提。在这种情况下，不宜反复使用高强度螺栓。图 3 显示了从美国 A490 高强度螺栓试验中获得的代表性结果。可以看出设计

所需的最小预紧力仅在第一次和第二次使用时达到，在随后的使用中预紧力急剧下降，因为反复拧紧累积的塑性变形已经使其不再有足够的变形能力来承受初次后的附加最终拧紧拆卸，即其拧紧能力或螺母的旋转力急剧下降。也有试验指出，镀锌螺栓的拧紧能力比非镀锌螺栓降低的多，所以在美国是绝对不允许重复使用镀层的高强度螺栓的。

综上所述，高强度螺栓无论采用扭矩法还是角度法紧固，在反复使用后普遍存在预紧力无法准确控制的风险，从而降低其可靠性和安全性。连接。JG/T5057。4 0 -1995规定，使用后拆下的高强度螺栓、螺母，重复使用不得超过2次。

需要指出的是，一些塔吊的高强度螺栓已经多次重复使用，没有出现任何问题。这往往是因为很多建筑商实际上只像普通螺栓一样使用高强螺栓，而没有应用高强螺栓。预紧力没有严格控制和仔细检查，显然不是真正意义上的高强度螺栓连接。

3 高强螺栓疲劳寿命估算

塔机工作不频繁，按有限寿命设计其高强度螺栓是可行的，但存在如何正确估算疲劳寿命的问题。在外荷载仅为侧向荷载的摩擦型高强连接中，高强螺栓本身一般不存在疲劳问题，但在承受轴向外荷载的张拉型连接中，则存在疲劳问题螺栓。以下是塔式起重机上常用的。以12.9级M33高强度螺栓为例，估算其疲劳寿命。

张拉式高强螺栓连接在承受轴向脉动循环载荷时，螺栓受到非对称循环单向拉力，最小载荷为预紧力Fsp。通过文本

(6)宇极高强螺栓寿命

一般塔吊的工作循环次数可设定在一年21000次。如果以此作为高强度螺栓的年寿命要求，12.9级M33高强度螺栓的疲劳寿命可按5*10的5次方计算，约等于24年。以上对疲劳寿命的估算比较粗略，但估算高强度螺栓寿命的数量级还是可取的。

可见，塔吊高强度螺栓的疲劳寿命远超过五年。因此，从疲劳寿命的角度，用塔吊经历的工程时间长短来解释螺栓重复使用次数是一种误解。

塔吊上使用的高强度螺栓的抗拉强度极限在以上。一般来说，强度越高的零件对应力集中越敏感，越容易产生疲劳破坏。此外，塔吊所承受的横向变风荷载、螺栓所遭受的电腐蚀和锈蚀等都会影响高强螺栓的疲劳寿命。，从这个角度来看，有必要对高强度螺栓的疲劳问题给予足够的重视。

同时，我们还要注意高强度螺栓的两个特点。一是采用滚压法制造，应力集中大大降低；即使波动较大，也可以保持较小的应力振幅。

国外试验结果表明，影响高强螺栓疲劳强度的主要因素是应力幅值，而平均应力和下限应力影响不大，因此较高的预紧力对其疲劳极为有利强度（即高强度螺栓螺栓应精确施加高预紧力的原因之一）。

长期的实践也证明，在高强度螺栓连接中，高强度螺栓本身疲劳而连接损坏的情况极为罕见。有时，强度级别高的高强度螺栓在使用过程中会出现脆裂现象，但这种情况经常发生。延迟断裂而非疲劳断裂（塔吊用高强螺栓的强度极限在以下，延迟断裂的可能性不高，详见相关专着）。

综上所述，高强度螺栓的重复使用次数一般不受螺栓疲劳寿命的限制，主要受精确预紧要求的限制。由于预紧力值直接关系到高强度螺栓连接的性能，塔机施工管理者必须按照行业标准对高强度螺栓的重复使用进行有效管理。

影响螺栓疲劳强度的因素？

影响连接件疲劳强度的因素很多螺栓螺母等级标准，如材料、结构、尺寸、工艺、螺纹间隙、载荷分布、应力幅值、力学性能等。

首先是选择合适的材料和热处理工艺，保证材料的强度和塑性指标符合标准。材料中没有影响强度的缺陷，例如低倍率下的晶间缺陷。这是最重要的，螺栓连接的强度主要取决于螺栓的强度。

1.改善螺纹牙间载荷分布不均匀

工作时，螺栓齿应伸长一些，螺母齿应受压较短。膨胀和收缩的间距变化差异在靠近支撑面的第一圈最大，应变和应力最大，其余圈（间距P）依次减小。.

a) 悬挂螺母——强度↑40%（螺母也受拉，配合螺栓的变形，使载荷均匀分布）

b) 环槽螺母——强度↑30%（螺母被拉紧贴近轴承面）

c) 内斜螺母——强度↑20%（接触环减小，载荷向上移动）

d) (b) (c) 组合螺母 - 强度 ↑ 40%

e) 不同材质的搭配——强度↑40%

2.降低螺栓应力幅

1）降低螺栓刚度

措施：采用立杆、细杆、弹性螺栓等。

2）增加法兰刚性

措施：使用高硬度垫片，或直接拧在铸铁上

3.减少应力集中

螺纹根部、端部、螺栓头与螺栓杆的过渡处等处可能会出现应力集中。

1）过渡处增加圆角

2）改底切↑20~40%（在螺纹末端）

3）卸载槽

4) 卸载过渡结构。

4、采用合理的制造工艺

1）螺栓采用挤压法（滚压法）制造，疲劳强度↑30~40%

2）冷作硬化，表层有残余应力（压缩），氰化、渗氮、喷丸等，可提高疲劳强度。

3）热处理后滚丝，效果更好，强度↑70~100%，该方法具有优质、高产、低耗的特点。

4) 控制单个螺距误差和累积螺距误差。

螺栓疲劳强度降低的原因有哪些？

螺栓连接是机械制造和机械设备安装中广泛使用的一种连接形式。但由于人们不易发现螺栓的疲劳损伤，又难以预防，多年来，国内因螺栓疲劳断裂而导致的重大事故时有发生。因此，越来越多的人开始关注螺栓的损伤研究。螺栓疲劳强度降低的原因如下：

(1)车螺纹时，将毛坯外质量好的金属削掉，留下质量差的金属部分作为螺栓杆，没有合理利用优质金属晶体，减少螺纹力量。

(2)由于螺纹根部存在小的加工圆角和大的应力梯度，造成应力集中。

(3)螺纹根部表面粗糙度值高于螺纹斜面表面粗糙度值。

(4)车削螺纹有相互平行、垂直于螺纹轴线的刀痕，刀痕之间有微观裂纹。由于车削螺栓的螺纹在其根部，且有上述影响疲劳强度的因素，若有交变载荷，则首先产生疲劳源，螺栓疲劳破坏加速。

为什么增加螺栓长度会增加螺栓的疲劳强度？

只能用于高强度螺栓（预紧螺栓），增加螺栓的长度会降低螺栓的刚度，施加工作力时螺栓分担的工作力FSA会减小，交变应力会减少，疲劳强度会相应增加。

高强螺栓与普通螺栓的受力有什么区别？

高强螺栓的受力与普通螺栓没有区别，都是以拉力为主。钢结构螺栓和扭剪螺栓不同于普通螺栓。钢结构螺栓和扭剪螺栓不仅要承受拉力，还要承受剪力。

高强度螺栓的种类有哪些？各自的优点和缺点是什么？

高强螺栓在承受剪切力时，根据设计和受力要求的不同，可分为摩擦型高强螺栓和承压型高强螺栓。摩擦式高强度螺栓连接始终保持板片接触面之间的摩擦力不被克服，不会产生相对滑移，因此整体性和刚性好，变形小，受力可靠，抗疲劳。

主要用于直接承受动载荷结构的安装连接，以及部分构件的现场拼接和高空安装连接。承压高强螺栓连接在受剪力作用时，利用克服摩擦力后继续增大的连接承载力，故其设计承载力高于摩擦式螺栓，因此也可以节省螺栓总量；但摩擦型高。与强度螺栓连接相比，其整体性和刚性差，变形大，动力性能差，实际强度储备小；

仅用于承受静载荷或间接动载荷的结构中允许有一定滑动变形量的连接。高强度螺栓连接的缺点是在材料、扳手、制造和安装等方面有一些特殊的技术要求，价格相对昂贵。

高强度螺栓的强度是多少？

8.8级已经是高强度螺栓了。目前我国采用的高强度螺栓性能等级为8.8S和10.9S。小数点前数字8或10表示热处理后螺栓的最小抗拉强度“”的近似值。

两者的实际抗拉强度分别为-和-；小数点后0.8或0.9表示螺栓处理后的屈强比（即螺栓的条件屈服抗拉强度与最小抗拉强度之比）S表示螺栓，H表示螺母，螺母分为两个等级：8H和10H。