客户案例

封闭工况中的螺栓连接，就像锁上门后把钥匙给扔了。

在大多数情况下，当螺栓松动时，我们可以将其拧紧。但是，如果螺栓无法再接触到，并且必须保持特定的预紧力，那该怎么办呢？位于汉堡市中心的一个新开发小区的玻璃屋顶就向设计人员提出了这样的挑战。

洛帝牢垫圈为宏伟建筑保驾护航

汉堡韦斯特菲尔德海滨广场（Westfield Hamburg-Überseequartier.）汉堡韦斯特菲尔德广场（Westfield Hamburg-Überseequartier）是汉堡商圈位于汉堡易北河畔，是海港城（HafenCity）城市发展项目的一部分。该商圈由 Westfield 公司开发，该公司非常注重可持续发展，商圈内配套有办公楼、餐厅和热闹的现代化市中心所必需的各种设施。

漫步汉堡海滨广场（Hamburg Überseequartier），游客会立刻被其独特的建筑风格所吸引。然而，最引人注目的是由德国著名明星建筑师维尔纳-索贝克（Werner Sobek）设计的内嵌式玻璃屋顶。该屋顶由数千块独特的玻璃板拼接而成，宛如科幻电影中的场景，恰如其分地体现了汉堡展览中心前瞻性的城市环境特征。

Roschmann 集团（Roschmann Group罗斯曼集团）是钢结构玻璃幕墙专家，其作品包括洛桑国际奥林匹克委员会总部和艾菲尔铁塔游客中心。

如果说屋顶的雄伟壮观是一目了然的，那么实现这一目标所涉及的螺栓安装挑战则远非如此。

螺栓连接的多重优势

除了形状独特的外立面，屋顶结构由凹陷部分组成，非常适合强度、稳定性、轻量化和美观性要求极高的大跨度结构。

最初，Roschmann 曾考虑采用焊接作为紧固解决方案，但后来意识到这将带来难以克服的挑战，于是决定采用螺栓连接。

"Roschmann 的研发主管 Michael Skopp 和项目经理 René Hesselbarth 说："如果只使用焊接，会非常复杂且耗时，需要在施工现场进行大量组装工作和辅助连接。

螺栓连接有几个优点。首先，它带来的时间效率是Roschmann 获得项目的关键。其次，如果不是每一个连接件都必须在现场组装，屋顶的各个部分就可以在场外建造，这使得物流和协作更加顺畅。但是，使用螺栓连接的最大优势在于其灵活性。

“屋顶分段重达数吨，必须用建筑起重机吊装到位。如果是采用焊接连接方式，则无法在组装完成后检查和校正分段的位置。但采用螺栓连接后，我们可以重新加工和微调定位，这给予了我们至关重要的灵活性, ”Michael Skopp 和 René Hesselbarth 说道。

可移动的屋顶

为了使屋顶能够轻微移动，还必须能够按照预定的预紧力值重新调整和拧紧。为此，Roschmann 向专门从事管材和空心钢应用的技术中心CCTH管材和空心型钢能力中心 (CCTH) 求助，请他们计算预紧力。

"CCTH 总经理 Stefan Herion 博士说："整个结构在很大程度上依赖于高度特定的、预先设定的预紧间隔。"因此，由于我们必须考虑到施工中的轻微移动，我们必须将螺栓预紧到恰到好处的水平"。

在确定了必要的预紧力，确保屋顶结构的节点能够承受其应有的承载力，同时也允许一定程度的移动之后，下一步就是确保预紧力的施加准确无误。因此，慕尼黑应用科学大学进行了拧紧试验。

螺栓制造商August Friedberg GmbH 奥古斯特-弗里德贝格有限公司（August Friedberg GmbH）也与Roschmann 和 CCTH 合作，共同确定了一种能够保持螺栓连接扭矩和预紧性能的解决方案。这家德国公司为众多行业提供螺栓连接解决方案，在这个项目中，它包括一个高度复杂的润滑系统。

"弗里德贝格公司的研发负责人 Selcuk Güres 博士说："我们的任务是找到一种润滑剂，使螺栓连接方案能够达到一定的预紧力，并能长期保持稳定性，同时具有较低的离散性。

弗里德贝格公司使用了他们新开发的 AF Pro 润滑剂，这种润滑剂除了能满足与扭矩和预紧力相关的所有要求外，还能抵御汉堡潮湿多雨的亚海洋气候所带来的环境挑战。此外，由于螺母和螺栓的数量超过 5000 个，而且尺寸各异，如果对相关的螺栓头和螺纹表面进行标准的局部润滑，将会耗费太多时间。因此，弗里德贝格提出了一种特殊的自动化解决方案，对整个螺栓进行润滑。

打破常规

由于各种原因，屋顶施工中的螺栓连接挑战是独特而棘手的。如前所述，允许屋顶足够灵活以允许小运动所需的计算预载不在规定范围内，因为它不属于预紧力与非预紧力的范畴。

另一个使螺栓连接具有挑战性且不符合规定的标准化协议的细节是组装在空心型材内的零件（即螺栓和垫圈）的组合，也称为“盲孔连接”，这意味着螺栓连接是不可见的。在屋顶结构中，连接处覆盖着夹板。

"盲孔连接对于屋顶的美观至关重要。Stefan Herion 说："站在下面，你根本看不出整个结构是如何固定在一起的，因为没有焊接的痕迹，也看不到螺栓或螺母。

对 Stefan Herion 和他的同事们来说，将非完全预紧螺栓连接和使用单个纵向螺栓的盲孔连接结合起来，是一项前所未有的施工挑战。

此外，对弗里德贝格来说，屋顶施工项目的几个方面也很不寻常：

"通常情况下，德国的钢结构标准会对螺栓与螺母以及连接方式做出规定。Selcuk Güres 博士
说："在这种情况下，将完全润滑的高压螺栓和楔形制锁垫圈通过螺栓头的扭矩安装到螺纹盲孔中的组合可能与标准相去甚远。

近距离观察屋顶结构中的盲孔连接。在空心部分的另一侧，螺栓连接锚定在实心材料结构上，而不是另一个空心部分。

弗里德贝格认为，要了解扭矩和预紧力之间的关系，以及如何优化润滑油的使用，就必须对最终屋顶应用中使用的所有部件进行大量测试。

因此，所有这些都引出了一个关键问题：既然螺栓连接位于巨大玻璃板正下方的密封盲孔中，那么如何进行维护呢？这个问题的答案是：不能。

在众多螺栓固定方法中脱颖而出

由于无法进入螺栓连接处，Roschmann 需要确保预紧力保持在计算的间隔内。因此，从根本上说，他们需要一种免维护的螺栓连接解决方案，能够处理由 CCTH 和 Roschmann 确定的非标准化、未完全预紧的屋顶连接。考虑到这些具有挑战性的先决条件，CCTH 的 Stefan Herion 本能地想到了Nord-Lock（洛帝牢）。

"Stefan Herion 说："我第一次接触Nord-Lock垫圈是在观看振动测试垃圾车测试视频时，视频清晰地展示了该垫圈在剧烈振动下保持预紧力水平的能力。

从那以后，Stefan Herion 与洛帝牢公司在许多建筑项目中进行了合作，每次合作都让他对Nord-Lock垫圈在保护复杂和关键建筑的完整性方面的能力更加放心。在这个项目中，螺栓紧固方法显然没有遵循标准协议，需要非常特殊的预紧力，因此必须绝对确保螺栓在安装后保持稳定。

斯特凡和他的同事奥利弗-弗莱舍博士（Dr.-Ing Oliver Fleischer）与负责验证的工程师和Roschmann 公司一起讨论了螺栓连接的替代方案：按照标准协议进行是不可行的，因为如前所述，屋顶需要一定程度的移动灵活性。另一种方法是使用胶水来保持预紧力，但这种方法在建筑行业中并不规范，而且也不允许在组装过程中进行重新调整。因此，考虑到其他螺栓紧固方法的缺点，Nord-Lock垫圈成为了脱颖而出的解决方案。

"讨论相当迅速。我们需要的是一种能够保持足够高的预紧力以将外立面连接在一起的解决方案。预紧力只要稍有减小，就会导致开裂，并可能产生严重的负面影响。使用Nord-Lock垫圈也是唯一一种允许拆卸的解决方案，这对于正确设置预紧力和正确组装屋顶至关重要"，迈克尔-斯科普（Michael Skopp）和勒内-赫塞尔巴特（René Hesselbarth）说道。

与 CCTH 一样，Roschmann 之前也曾在玻璃幕墙项目中使用Nord-Lock垫圈。汉堡海滨广场（Hamburg Überseequartier）的屋顶也是如此。

将理论转化为实践的合作伙伴

确定正确的螺栓连接解决方案，包括预紧程度、润滑和紧固方法，是将韦伯-索贝克的愿景转化为现实生活中安全、坚固的建筑的关键，这种建筑将持续数十年。

正如这个故事的每一步所展示的那样：站在屋顶下，在惊艳绝伦的体验背后是一整套的计算和测试，才使之成为可能。米哈尔-斯科普（Michal Skopp）和勒内-海瑟尔巴特（René Hesselbarth）都认为，这个项目最有价值的地方就在于这种硬核工程、数学理论与真实建筑之间的关系：

"当我们的工程接近尾声时，我走到了屋顶上。然后，一名建筑工人加入了我的行列，我能感觉到屋顶随着他的脚步在移动。我知道所有这些计算和假设都是可行的，这非常酷"。

但是，除了工程本身之外，为了使这一规模大而时间紧迫的项目能够顺利进行并按计划完成，Roschmann 还强调了另辟蹊径协作方式的重要性。

"时间根本不够用，这意味着效率就是一切。这也是我们选择洛帝牢的一个决定性原因。我们不仅知道他们的防松垫圈能够满足屋顶的所有独特要求，而且我们还了解他们是一个高度协作、反应迅速的合作伙伴。