
高强螺栓摩擦面,指的是摩擦型高强度螺栓连接中两块钢板相互压紧、靠摩擦力传递剪力的接触表面(工程上亦称“板叠接触面”或 faying surface);所谓“涂层摩擦面”,是指该接触面在喷砂(丸)后按设计文件涂覆了一层防锈涂料(通常为无机富锌或防滑防锈硅酸锌漆)的连接面。它的核心设计参数是抗滑移系数 μ——使摩擦面产生滑移的外力与垂直于摩擦面的螺栓预拉力之和的比值。
TL;DR:三句话结论
- 默认不能涂。GB 50205-2020 第 6.3.7 条明确:除设计要求外,摩擦面不应涂漆;油污、浮锈、飞边毛刺同样禁止存在。
- 能涂的前提是“设计写明 + 试验取值”。只有无机富锌类涂层在标准表格里有直接可取的 μ 值(JGJ 82-2011:喷砂后涂无机富锌漆 Q235 取 0.35、Q355 及以上取 0.40);聚氨酯富锌底漆、醇酸铁红底漆按 GB 50205-2020 条文说明,实测平均值仅在 0.2 左右,设计取值只有 0.15。
- 涂了就要重做试验。含涂层摩擦面必须与构件同材质、同工艺、同表面状态制作试件,先完成涂装、再加载测滑移,每 5 万套螺栓为一批、每种处理工艺 3 组试件,实测值不得低于设计值。
一、关键数据
- 抗滑移系数 μ(JGJ 82-2011 表 3.2.4):喷砂(丸)0.45(Q235)/0.50(Q345、Q390、Q420);喷砂后生赤锈 0.45/0.50;喷砂后涂无机富锌漆 0.35/0.40;钢丝刷清除浮锈或未处理的干净轧制面 0.30/0.35。
- 涂层摩擦面的实测下限(GB 50205-2020 第 6.3.2 条条文说明):聚氨酯富锌底漆或醇酸铁红底漆 μ 平均值约 0.2,取 0.15 有足够可靠度;锌加类富锌底漆(ZINGA)试验结果可可靠取 0.45;防滑防锈硅酸锌漆已在铁路桥梁中长期应用。
- 单栓受剪承载力设计值:Nvb = 0.9 · nf · μ · P,其中 nf 为传力摩擦面面数(单剪 1、双剪 2),P 为预拉力设计值。
- 10.9S 级螺栓预拉力 P:M16 = 100 kN、M20 = 155 kN、M22 = 190 kN、M24 = 225 kN。
- 除锈与粗糙度:涂层摩擦面钢材表面除锈等级应满足设计要求,工程上按 ISO 8501-1 的 Sa 2½ 控制,锚纹深度 Rz 常见取值区间 40~75 μm。
- 涂层厚度:涂层摩擦面的涂层最小厚度应满足设计要求;主体钢结构防腐涂层在设计无要求时的干漆膜总厚度为室外 150 μm、室内 125 μm,允许偏差 −25 μm(GB 55006-2021 第 7.3.1 条)。
- 检验批量:抗滑移系数每 5 万套高强度螺栓用量划为一个检验批,不足 5 万套视为一批;两种及以上表面处理工艺(含涂层摩擦面)时,每种工艺均需单独检验,每批 3 组试件(GB 50205-2020 附录 B.0.7)。
- 加载与设备精度:先加 10% 抗滑移设计荷载并持荷 1 min,再以 3~5 kN/s 平稳加荷至滑移;试验机示值误差应在 1% 以内,贴电阻片螺栓、压力传感器与电阻应变仪标定误差应在 2% 以内。
- 施工环境:喷砂与涂装时相对湿度不宜大于 85%,钢材表面温度应高于露点 3 ℃ 以上。
- 温度折减:高强度螺栓连接的环境温度为 100 ℃~150 ℃ 时,其承载力应降低 10%(JGJ 82-2011 第 3.1.4 条)。
二、摩擦传力为什么“怕漆”
2.1 摩擦型与承压型的分工
摩擦型连接靠板面摩擦力传力,以“不发生相对滑移”为承载能力极限状态;承压型连接允许接触面滑移,由螺杆抗剪与孔壁承压共同承载,且不得用于直接承受动力荷载重复作用、需作疲劳计算的构件。承压型连接按 JGJ 82-2011 第 4.2.1 条要求“保持接触面清洁或按设计要求涂装”,设计和施工时不提出抗滑移系数指标;摩擦型连接则相反,μ 是决定节点能否承担设计剪力的核心参数。这也是为什么同一栋厂房的梁柱节点和一般次构件,摩擦面要求可能完全不同。
2.2 一层漆膜改变 μ 的三条路径
- 界面被替换:未涂时是“钢对钢”的粗糙峰接触,涂覆后变成“涂层对涂层”界面,滑移发生在强度更低的树脂层内,μ 随之下滑。
- 锚纹被填平:喷砂形成的 Rz 40~75 μm 粗糙峰一旦被流平性好的涂料灌满,机械咬合作用减弱,摩擦面退化为“复制”了涂层表面的形貌。
- 涂层被压溃与磨平:预拉力(如 M20 10.9S 的 155 kN)将涂层压入凹坑,反复加载后涂层在板边与孔周被磨平、压溃、局部剥落,滑移荷载随之下降。
因此,摩擦面涂装的目标不是“顺手做一层防锈”,而是在允许的性能损失范围内换取防腐寿命——这必须通过标准取值或试验来证明,而不是靠经验判断。
三、规范边界:默认不涂,设计明确才可涂
3.1 默认规则
GB 50205-2020 第 6.3.7 条规定:高强度螺栓连接摩擦面应保持干燥、整洁,不应有飞边、毛刺、焊接飞溅物、焊疤、氧化铁皮、污垢等,除设计要求外摩擦面不应涂漆。这里的“涂漆”包括车间底漆、防锈底漆、中间漆与面漆在内的任何有机涂层。
3.2 谁在做强制要求
GB 50205-2020 第 6.3.1 条(制作与安装单位应分别进行摩擦面(含涂层摩擦面)抗滑移系数试验和复验,现场处理的摩擦面应单独试验)原为强制性条文;《钢结构通用规范》GB 55006-2021 自 2022 年 1 月 1 日起实施并作为全文强制性工程建设规范,同步废止了 GB 50205-2020 第 6.3.1 条等强制性条文,其要求由 GB 55006-2021 第 7.1.3 条承接:连接处钢板表面处理方法与除锈等级应符合设计文件要求,摩擦型高强度螺栓连接摩擦面处理后应分别进行抗滑移系数试验和复验,结果应达到设计文件中关于抗滑移系数的指标要求。JGJ 82-2011 第 3.1.7、4.3.1、6.1.2、6.2.6、6.4.5、6.4.8 条的强制性条文也按同一方式被替代。工程执行时,应以现行全文强制规范为底线、以设计文件为直接依据。
3.3 涂层摩擦面必须“先涂装、后试验”
GB 50205-2020 第 6.3.2 条要求涂层摩擦面的钢材表面处理应达到设计要求、涂层最小厚度应满足设计要求;条文说明进一步明确,热喷铝、镀锌、喷锌、有机富锌及其他底漆处理的涂层摩擦面,其抗滑移系数值需有可靠依据,只有无机富锌漆可直接依据《钢结构设计标准》GB 50017 取值。落到操作上就是三句话:涂件与构件同步处理、同步涂装、同步存放;试件必须代表真实状态;用未涂装试件或“小样”代替是不成立的。
四、涂层摩擦面 μ 取值对照
| 摩擦面处理方式 | μ 取值 Q235 | μ 取值 Q345 及以上 | 取值来源 | 防腐能力与现场要点 |
|---|---|---|---|---|
| 喷砂(丸)后不涂(生赤锈或干净面) | 0.45 | 0.50 | JGJ 82-2011 表 3.2.4 | μ 高但无防护,须在 4 h 内进入下道工序,靠安装后封边补涂 |
| 喷砂(丸)后生赤锈 | 0.45 | 0.50 | JGJ 82-2011 表 3.2.4 | 锈层均匀粗糙;锈蚀不均或起皮时不得按此取值 |
| 喷砂(丸)后涂无机富锌漆 | 0.35 | 0.40 | JGJ 82-2011 表 3.2.4 | 兼作阴极保护,需控制膜厚与充分固化,不宜手工涂刷 |
| 防滑防锈硅酸锌漆 | 依据可靠数据或试验(铁路桥梁有长期应用记录) | GB 50205-2020 第 6.3.2 条条文说明 | 专为摩擦面设计的品种,须与预涂/封闭做法配套 | |
| 锌加类富锌底漆(ZINGA) | 0.45(国内外试验结果) | GB 50205-2020 第 6.3.2 条条文说明 | 锌颗粒较细;不应采用手工涂刷的施工方法 | |
| 聚氨酯富锌底漆 / 醇酸铁红底漆 | 实测平均约 0.2,设计取 0.15 | GB 50205-2020 第 6.3.2 条条文说明 | μ 折损明显,一般不用于摩擦型连接摩擦面 | |
| 热喷铝、镀锌等金属覆盖层 | 处理工艺与 μ 值均应经试验确定 | GB 50017 / JGJ 82-2011 表 3.2.4 注 | duplex 体系常见矛盾点,试验前不得默认沿用富锌数据 | |
说明:表中数值为标准规定的取值,用于设计与检验批判定;不同钢号连接构件按较低值取值,钢丝刷除锈方向应与受力方向垂直。任何未列入标准的处理工艺,都必须以本工程的抗滑移系数试验结果作为设计依据。
五、少 0.10 个 μ 值,节点要多几颗螺栓
以 M20、10.9S(P = 155 kN)、双摩擦面(nf = 2)的 Q355 钢节点为例:
- 喷砂后不涂,μ = 0.50:Nvb = 0.9 × 2 × 0.50 × 155 = 139.5 kN/颗;
- 喷砂后涂无机富锌漆,μ = 0.40:Nvb = 0.9 × 2 × 0.40 × 155 = 111.6 kN/颗;
- 误用普通有机底漆,μ = 0.15:Nvb = 0.9 × 2 × 0.15 × 155 = 41.9 kN/颗。
结论是直接的:从 μ = 0.50 降到 0.40,单栓承载力下降约 20%,承担同一设计剪力时螺栓数量要增加约 25%(1 ÷ 0.8 − 1),节点板尺寸、孔距与扳手操作空间都会跟着变;若按 0.15 计算,同一节点需要的螺栓数接近不涂状态的 3.3 倍(0.50 ÷ 0.15 ≈ 3.33),往往在构造上已经无法布置。换言之,摩擦面上多喷的那一道漆,实际是从节点承载力里换走的预算。
六、哪些涂料可以上摩擦面
6.1 无机富锌 / 防滑防锈硅酸锌
水玻璃或乙基硅酸酯型无机富锌漆以锌粉为阴极保护相、硅酸盐为无机黏结相,涂层多孔且硬度高,对锚纹的填平作用弱于常规有机漆,因此在标准中有直接可取的 μ 值。使用要点:膜厚按设计文件控制(涂层摩擦面的最小厚度需满足设计要求),施工后需充分固化达到实干再行组装试验;JGJ 82-2011 表 3.2.4 注明确防滑防锈硅酸锌漆、锌加类富锌底漆不应采用手工涂刷;富锌层需与主体配套的中涂、面漆做层间兼容确认,并避免雨雾期返白锈。
6.2 环氧富锌、醇酸铁红、聚氨酯富锌
这三类是重防腐配套里的常规底漆,但用于摩擦面时μ会明显下降——GB 50205-2020 条文说明给出的聚氨酯富锌底漆与醇酸铁红底漆试验平均值仅 0.2 左右。除非设计文件按实测取值重新核算节点,否则不应把配套底漆顺带喷到摩擦面上;施工现场常见的问题恰恰是“整件一起喷”,把预留区漏在计划外。
6.3 中间漆、面漆与车间底漆
环氧云铁中间漆、聚氨酯或聚硅氧烷面漆属于典型的“填平型厚涂”,不应出现在摩擦面范围内。车间底漆在摩擦面上的处理需按设计要求执行:完整保留会明显降低 μ,多数做法是摩擦面区域采用局部遮蔽或焊后二次处理。
6.4 与防火涂料共存时
JGJ 82-2011 第 3.1.4 条规定:构件采用防火涂料进行防火保护时,其高强度螺栓连接处的涂料厚度不应小于相邻构件的涂料厚度。这与“摩擦面不涂”并不冲突——防火保护作用于连接外露面与构件表面,节点内部的传力摩擦面仍按设计文件执行,需要在深化图纸上分区分色标注。
七、施工与保护窗口
| 环节 | 控制要点 | 典型做法与常见问题 |
|---|---|---|
| 喷砂(丸) | 除锈等级按设计,工程上多为 Sa 2½;锚纹 Rz 40~75 μm | 磨料潮湿或未按时更换会导致锚纹不足;严禁使用海砂;可溶性盐按 ISO 8502-9 测至 ≤ 50 mg/m²(以 NaCl 计) |
| 涂装 | 相对湿度 ≤ 85%,钢温 ≥ 露点 + 3 ℃ | 无机富锌在低温高湿下固化不良,μ 与附着力同时受影响 |
| 固化与存放 | 达到实干与设计膜厚后方可组装、试验 | 无机富锌常需较长养护龄期;提前试验会拿到“虚高”或“虚低”的数据 |
| 边缘处理 | 自由边加工成半径不小于 2 mm 的圆角,或三次打磨,或等效处理 | 锐边把涂层“吃掉”,同时形成应力集中与起始锈点 |
| 现场保护 | 摩擦面保持干燥、整洁,避免油污、泥浆、雨水与磕碰 | 常见做法是在预留区贴遮蔽带、构件分类堆放;运输返锈后需重新处理并单独试验 |
| 安装前复验 | 安装单位应单独做抗滑移系数复验,现场处理的摩擦面单独取样 | 不得沿用工厂报告“默认合格”,存放与运输已改变表面状态 |
八、抗滑移系数试验与判定
试验按 GB 50205-2020 附录 B.0.7 执行,要点可归纳为“五同 + 一批三组 + 一条加载曲线”:
- 五同:试件与所代表构件同一材质、同批制作、同一摩擦面处理工艺、相同表面状态(含涂层)、同批同性能等级螺栓连接副,并在同一环境条件下存放。
- 试件形式:双摩擦面的二栓拼接拉力试件;侧板厚度不小于芯板厚度的一半;钢板净截面在滑移前须保持弹性,每组试件只试验一次,不得重复使用。
- 紧固:初拧达到螺栓预拉力标准值的 50% 左右,终拧后每颗螺栓预拉力实测值应在 0.95P~1.05P 范围内。
- 加载:先加 10% 抗滑移设计荷载并停 1 min,再以 3~5 kN/s 平稳加荷至滑动破坏,取滑移荷载 Nv。
- 计算:μ = Nv /(nf · ΣPi),式中 nf = 2,ΣPi 为试件滑移一侧螺栓预拉力实测值之和;结果修约到小数点后两位,判定以“实测值不小于设计值”为准。
- 判定失败时:先查试件与构件一致性、预拉力与污染情况,重新处理摩擦面并重做试验;仍不合格则调整配套工艺或按设计变更处理,不得“将就使用”。
第三方检测与工程实践中,还有两项常设限制值得写入技术协议:试验环境温度宜控制在 10 ℃~35 ℃、相对湿度不大于 80%;涂层过厚或未实干是实测 μ 偏低的高频原因,因为此时滑移往往发生在涂层内部而不是钢对钢界面。
九、与主体防腐配套的衔接做法
- 深化图上分区标注:在节点图上把摩擦面划为“不涂区”或“涂层摩擦面区”,并标出设计 μ 值、涂料品种、膜厚与范围(通常以螺栓孔中心线外一定距离为界),避免车间按整件配套喷涂。
- 预留 + 终拧后封边:安装完成、终拧检查合格后,对螺栓头、垫圈外周、连接板周边与缝隙做补涂封边(富锌修补料或配套封闭漆),把水与盐分的入口堵住,同时不影响已建立的预紧力与摩擦传力。
- 现场处理摩擦面单独成批:高空打磨、现场补喷砂形成的摩擦面,必须单独制作试件试验,不能与工厂处理的合并判定。
- 膜厚记录分两处:摩擦面涂层厚度与主体涂层厚度分别记录;主体干漆膜总厚度按 GB 55006-2021 第 7.3.1 条验收,涂层摩擦面按设计文件的最小厚度验收。
FAQ
Q1:主体配套是“整件一起喷”,摩擦面顺手带上可以吗?
不可以。GB 50205-2020 第 6.3.7 条规定除设计要求外摩擦面不应涂漆;带上以后μ的取值只能按涂层摩擦面重新确定(多数有机涂层只能取到 0.15~0.2),节点必须重新核算,且现场往往拿不出对应的试验报告。
Q2:摩擦面已经误涂了,怎么办?
先按设计文件核对允许的 μ 取值,再选择两条路径:一是把涂层清除至设计要求的表面状态(通常按 ISO 8501-1 恢复到 Sa 2½ 或设计要求等级)并重新处理、重新试验;二是按“涂层摩擦面”补做抗滑移系数试验,由设计确认承载力是否仍满足。两条路都以试验结果为准,不得凭外观判断。
Q3:为什么无机富锌可以取 0.35/0.40,环氧富锌却不行?
差别在涂层的破坏方式与标准数据依据。无机富锌以锌粉接触导电、硅酸盐无机黏结为主,涂层硬、多孔、对锚纹填平弱,并有大量试验数据写入标准;环氧富锌靠环氧树脂成膜,涂层连续且韧,滑移常发生在涂层内部,标准未给出可取值,只能按“其他处理方法”以本工程试验确定。
Q4:涂层摩擦面的试件是先涂后试还是先试后涂?
先涂后试。试件必须与构件同批完成喷砂、涂装、养护与存放,达到设计膜厚与实干状态后再组装施拧、加载。用未涂试件或不同批次涂层的数据替代,会直接导致判定失效。
Q5:热镀锌或喷铝的摩擦面能直接沿用富锌漆的数据吗?
不能。GB 50017 与 JGJ 82-2011 表 3.2.4 的注释明确:采用其他方法处理时,其处理工艺及抗滑移系数值均应经试验确定。镀锌构件做 duplex 配套时,摩擦面还要同时考虑锌层的表面状态(白锈、锌盐)与锚纹变化。
Q6:螺栓拧紧后节点板的边缝怎么做防腐?
终拧质量检查完成并合格后,对螺栓头、垫圈、板叠周边与缝隙做封边处理:先用配套涂料封闭外露钢与缝隙入口,再按主体配套补涂到设计膜厚。这一步在桥梁与沿海厂房中是节点防腐的实际薄弱环节,也是摩擦面“不涂”换来的必要补偿工序。
Q7:抗滑移系数与螺栓扭矩系数是一回事吗?
不是。扭矩系数(大六角头,K 值)或紧固轴力(扭剪型)反映连接副本身的力学性能,抗滑移系数反映板件摩擦面的状态;两者是摩擦型连接合格的两条独立前提,且通常先确认连接副复验合格,再判定抗滑移系数试验结果。
参考依据
- GB 55006-2021《钢结构通用规范》,住房和城乡建设部 2021 年 4 月 9 日发布,2022 年 1 月 1 日实施(第 4.4.3、7.1.2、7.1.3、7.3.1 条)。
- GB 50205-2020《钢结构工程施工质量验收标准》第 6.3.1、6.3.2、6.3.7 条及附录 B.0.4、B.0.7。
- JGJ 82-2011《钢结构高强度螺栓连接技术规程》第 3.1.3、3.1.4、3.2.4、4.1.1、4.2.1 条。
- GB 50017-2017《钢结构设计标准》摩擦面抗滑移系数取值与连接计算条款。
- ISO 8501-1(表面处理等级)、ISO 8502-9(表面可溶性盐测定)、ISO 8503(表面粗糙度)。
- GB/T 1228/1229/1230/1231(大六角头连接副)与 GB/T 3632(扭剪型连接副)。
Last updated: 2026-10-21 | 作者:客信新材料(广东)有限公司 技术团队(Kexin New Materials (Guangdong) Co., Ltd.)。本文数值与条款以现行标准文本、设计文件与本工程试验报告为准;涉及涂层摩擦面的选材与做法,请提供钢号、环境类别与设计 μ 值与我们做配套确认。