GB/T 3632 扭剪型高强度螺栓连接副技术规范
GB/T 3632规定了钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副的技术要求，包括螺栓、螺母和垫圈的配套规格。扭剪型高强度螺栓以其独特的梅花头拧断式预紧力控制方式，在钢结构工程中得到了广泛应用。与大六角头高强度螺栓（GB/T 1228）相比，扭剪型螺栓施工更加简便、预紧力一致性更好，已成为国内钢结构工程的主要连接方式之一。
一、扭剪型螺栓结构特点与工作原理
1.1 结构组成
扭剪型高强度螺栓连接副由三部分组成：
- 螺栓体：六角头+杆部+梅花头（拧断头），杆部与梅花头之间设有一道环形切槽（扭剪槽）
- 螺母：高强度六角螺母，表面经过磷化或达克罗处理
- 垫圈：高强度平垫圈，硬度HRC35-45
1.2 预紧力控制原理
施工时使用专用扭剪型电动扳手夹持梅花头，当螺栓预紧力达到设计值时，扭剪槽处的截面积不足以承受扭矩，在梅花头根部被扭断。梅花头拧断即表明预紧力已达标，实现了预紧力的直观控制，消除了扭矩法中摩擦系数离散性对预紧力的影响。
二、规格参数与性能等级
2.1 主要规格尺寸
| 规格 | 螺纹d×P | 螺栓头部对边S（mm） | 梅花头对角e（mm） | 常用长度L（mm） | 垫圈外径D（mm） |
|---|---|---|---|---|---|
| M16 | 16×2.0 | 27 | 24 | 40-100 | 30 |
| M20 | 20×2.5 | 34 | 30 | 45-120 | 37 |
| M22 | 22×2.5 | 36 | 32 | 50-140 | 39 |
| M24 | 24×3.0 | 41 | 36 | 55-160 | 44 |
2.2 性能等级与力学性能
| 组件 | 性能等级 | 抗拉强度Rm（MPa） | 屈服强度Rp0.2（MPa） | 硬度 | 保证载荷 |
|---|---|---|---|---|---|
| M16螺栓 | 10.9S | ≥1040 | ≥940 | HRC33-39 | 255kN |
| M20螺栓 | 10.9S | ≥1040 | ≥940 | HRC33-39 | 395kN |
| M22螺栓 | 10.9S | ≥1040 | ≥940 | HRC33-39 | 480kN |
| M24螺栓 | 10.9S | ≥1040 | ≥940 | HRC33-39 | 560kN |
| 配套螺母 | 10H | ≥1040 | – | HRC28-38 | 保证载荷合格 |
| 配套垫圈 | – | – | – | HRC35-45 | – |
2.3 设计预紧力
| 规格 | 设计预紧力P（kN） | 扭矩系数K参考值 | 施工预紧力（设计值×1.1） |
|---|---|---|---|
| M16 | 110 | 0.11-0.15 | 121kN |
| M20 | 170 | 0.11-0.15 | 187kN |
| M22 | 210 | 0.11-0.15 | 231kN |
| M24 | 250 | 0.11-0.15 | 275kN |
三、施工工艺要求
3.1 安装前准备
- 摩擦面处理：连接板摩擦面需经喷砂（抛丸）处理，抗滑移系数μ≥0.35（喷砂后生赤锈）或μ≥0.45（喷砂后涂无机富锌漆）。摩擦面不得有油污、飞溅、毛刺、氧化皮等影响抗滑移系数的缺陷。
- 螺栓检查：检查螺栓、螺母、垫圈配套完整性，螺纹表面无损伤，梅花头切槽完好无裂纹。
- 穿孔方向：螺栓应能自由穿入螺栓孔，不得强行敲入。孔径比螺栓公称直径大1.5-2.0mm（M16孔径17.5mm，M20孔径21.5mm）。
3.2 拧紧施工
- 初拧：先用普通扳手将螺母拧紧至贴紧板面，消除板间隙。
- 终拧：使用扭剪型电动扳手夹持梅花头，启动扳手至梅花头在扭剪槽处断裂。梅花头拧断时应有明显脆断声，断口平整，无颈缩。
- 拧紧顺序：从接头中央向外缘依次拧紧，对大型节点采用分区对称拧紧，避免板面翘曲导致预紧力不均。
3.3 梅花头拧断质量判定
| 判定项目 | 合格标准 | 不合格表现 | 处理方式 |
|---|---|---|---|
| 断口位置 | 在扭剪槽处断裂 | 从杆部断裂或螺纹处断裂 | 报废更换 |
| 断口形貌 | 平整、无颈缩、晶粒细密 | 粗糙、有颈缩、沿晶断裂 | 检查材料和热处理 |
| 梅花头是否脱落 | 终拧后梅花头自然脱落 | 梅花头未脱落、需二次拧断 | 预紧力不足，更换重新拧紧 |
| 螺母转动 | 终拧时螺母不随螺栓旋转 | 螺母随动（”跑母”） | 检查螺纹配合、更换 |
四、质量检验
4.1 连接副扭矩系数检验
每批次连接副出厂前需抽样检验扭矩系数。取8套连接副为一组，使用轴力计（螺栓力传感器）测定实际预紧力，同时记录扭矩值，计算扭矩系数K = T/(P×d)。要求扭矩系数K = 0.110-0.150，标准差≤0.010。
4.2 施工质量检验
| 检验项目 | 检验方法 | 抽检比例 | 判定标准 |
|---|---|---|---|
| 梅花头拧断检查 | 目视检查每个节点 | 100% | 所有梅花头均已拧断且断口合格 |
| 漏拧检查 | 逐个节点目视检查 | 100% | 无漏拧螺栓 |
| 终拧扭矩复验 | 扭矩扳手复拧法（转角法） | 节点数的10%且≥3个 | 终拧扭矩偏差≤±10% |
| 预紧力抽检 | 轴力计法 | 按设计要求 | 预紧力≥设计预紧力 |
五、与大六角头高强度螺栓（GB/T 1228）的对比
| 对比项 | 扭剪型（GB/T 3632） | 大六角头（GB/T 1228） |
|---|---|---|
| 预紧力控制方式 | 梅花头拧断法（直观） | 扭矩法或转角法 |
| 施工工具 | 专用扭剪型扳手 | 扭矩扳手/液压扳手 |
| 预紧力一致性 | 好（消除了摩擦系数影响） | 受摩擦系数影响较大 |
| 施工效率 | 高（单个操作） | 中（需标定扭矩） |
| 检验便利性 | 目视即可检查（梅花头是否断） | 需扭矩扳手复验 |
| 常用规格 | M16、M20、M22、M24 | M12-M30 |
| 常用等级 | 10.9S | 10.9S、8.8S |
| 拆除后复用 | 不可（梅花头已断） | 可（需重新标定扭矩） |
| 成本 | 螺栓单价稍高，但综合施工成本低 | 螺栓单价低，但需配套扭矩工具 |
六、常见问题与故障处理
6.1 梅花头未拧断
原因：扭剪槽截面积过大（加工误差）、电动扳手功率不足、螺纹咬死导致扭矩过大。
处理：检查扳手夹头是否磨损、确认螺栓质量合格。如确属螺栓问题，更换螺栓，不得使用手动方式强行拧断。
6.2 梅花头提前断裂
原因：扭剪槽截面过小、材料过硬（脆性断裂）。
处理：检查断口形貌，如为脆断且预紧力明显不足（通过轴力计验证），整批螺栓应退回检查。
6.3 高温环境使用
当使用环境温度超过150°C时，10.9S级螺栓的预紧力会因材料蠕变而逐渐衰减。建议采用合金钢高温螺栓专用材料，或改用大六角头螺栓配合热紧工艺进行定期复拧。
七、标准引用与配套标准
- GB/T 3632-2008 钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副
- GB/T 1228-2006 钢结构用高强度大六角头螺栓
- GB/T 1230-2006 钢结构用高强度垫圈
- GB/T 1231-2006 钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件
- JGJ 82-2011 钢结构高强度螺栓连接技术规程
- GB/T 3098.1 紧固件机械性能
相关阅读：大六角头螺栓预紧力控制请参阅GB/T 1228 钢结构连接副安装工艺；扭矩系数详细计算请参阅紧固件扭矩-预紧力关系与控制技术规范。
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