鋼網架結構的現場質量檢測問題分析
更新時間:2021-04-10 17:51
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隨著社會的發展,大跨度空問(wèn)結構的應用(yòng)日趨增多,鋼網架結構以它的受力合理(lǐ),造價(jià)經濟,外形多變美觀(guān)而廣泛應用(yòng)於大型體育場館、工業廠(chǎng)房、大型展廳等(děng)建築(zhù)場(chǎng)所,我(wǒ)司負責管理(lǐ)的沈海高速(sù)公路漳州段10個收費站收(shōu)費棚中有(yǒu)7個是采(cǎi)用網(wǎng)架結構。網架結構受(shòu)力合理,是因為其受力呈空間工作狀態,作為網(wǎng)架的所有杆(gǎn)件都能參與工作,其剛度(dù)和整體性明顯優於平麵結構,具(jù)有良好的抗震性能。同時,網架結構的理論研究日趨成熟,電算技術不斷完備,且(qiě)高強材料的應用,杆件與節點製作(zuò)的定型化(huà)、工業化及(jí)簡便有效,不斷創新的施工方(fāng)法為建築領域鋼結構網架的發展創造了(le)條件[1]。網架結構一般空間跨度(dù)較大,但在拚裝成整體之前,還不能起到(dào)空間(jiān)作用(yòng),且施工比一般平麵(miàn)結構複雜(zá),安裝(zhuāng)技術和精確程度要求較高,因而在(zài)網架工程施工中,應嚴格按照《鋼結構工程施工質量(liàng)驗收規範》(GB50205)、《網架工程質量檢驗評定標(biāo)準》》(JGJ78)及《建築結構檢測技術標(biāo)準》等進(jìn)行檢測及工程質量(liàng)控製。根據上述標準內容和網架的具體特點,我司(sī)在收費棚網架的施工中(zhōng)從以(yǐ)下內在因素加強和完善網(wǎng)架的(de)現(xiàn)場質量檢測,對控(kòng)製(zhì)網架工程質量十(shí)分重要[2]。
1 杆件應力測試
網架施工分製作(zuò)和安裝兩(liǎng)個(gè)過程,一般部件(jiàn)製作在工(gōng)廠完成,而(ér)在(zài)工地現場進行安裝。杆件在(zài)下料或機器加工過程中難免存在一定(dìng)的偏差,現場安裝時,又(yòu)受(shòu)環境、溫度、安裝工藝及前期工程中支座軸線及標高等因素影響,使得網架在拚裝過(guò)程中(zhōng)產生附加應力,導致局部杆件的實際受力與設計相差較大,甚至危及網架的安全使用。例如,漳浦收費站收費棚網架為43.2×24.5m的螺(luó)栓球正放四角錐形式,檢測中對(duì)部分主要受力杆件進行了應力監控測試,該網架係現場高空拚裝,由於偏差累計(jì),造成個別支(zhī)座點(diǎn)偏差較大,而施工單位采用滑輪倒(dǎo)鏈施加外力,強行糾偏,使得所(suǒ)測個別杆件應力幾乎達到屈服強度,因檢測時及時發現了該嚴重的錯誤施工法,立即製(zhì)止並避免了該作法可能造成的(de)不利後果。因此,為保證網架的工程質量,對網架特(tè)別是大型、異性網(wǎng)架(jià)的杆件應力進行測試是尤為必要(yào)的。
測試應力的杆件一般可選擇設計內力較大的杆件、支(zhī)座附(fù)近杆件、在同一節點球(qiú)上規格(gé)變化較大的(de)較小規(guī)格杆件,方法采用(yòng)粘貼應變片。為了消除溫度影(yǐng)響,應變(biàn)片采用(yòng)全橋(qiáo)或半橋溫度自動補償法;應變片在杆件同一截麵兩個或四個對(duì)稱位置分別(bié)粘貼,以利於分析杆件軸向受力與彎曲受力(lì)狀況。
這樣,可(kě)以在網架不同受荷階段得到相應狀況下的杆件應力,同(tóng)時也可監控(kòng)焊接工藝或網架吊裝對杆件(jiàn)的影響程度。這一點曾在對某大型(xíng)懸挑(tiāo)網架檢測時起(qǐ)到了明顯的效果,該懸挑(tiāo)網架(jià)根部下弦處杆件規格為蟲(chóng)159×12,一端采用螺(luó)栓(shuān)球節點,一端與焊接球支座焊接連接,施工時先把螺栓球一端的網格節點拚完後開始焊接支座處一端,焊完後發現杆件(jiàn)中部普遍向上起拱變曲,最大變形達5mm~6mm,因為杆件當時並未受(shòu)其他外力作用,為找其原因,對杆件焊接端采(cǎi)用了不同的工藝焊接,同時測(cè)試其(qí)杆件應力變化(huà),經測試分析,發現主要是焊接(jiē)工藝不當(dāng)加之冬季施(shī)工,造成焊縫收縮不勻,其中(zhōng)焊接產生的附加彎曲應力達43.8MPa,後經改變焊接工藝,對每根杆件采用多次對稱施焊,有效的消除了(le)杆件彎曲現象。
杆件應(yīng)力測試,不可能直接反映全部設計荷載下的(de)應力值,但從所測部分網架杆件在不同荷載(zǎi)階段(duàn)的應力表明,其(qí)應(yīng)力與受荷大小基本呈線性比例關係,因此可由一定荷載下的應力推算出全(quán)部設計荷載下的相應杆件應力,為科學真實的分析網架受力提供重要依據。
2 座的反力及相對高差調整
網架支座的受力狀況,直接影響網架及下部支撐(chēng)結構的(de)受力,要消除支座不合理受力(lì)的影響,一方麵控製和減小多種因素造成(chéng)的累積偏差,另一方(fāng)麵應嚴格要求土建工程對支座軸線和標高的控製。工程(chéng)中如(rú)因上述原因造成網架(jià)支座偏差(chà)較大和懸(xuán)空現象時(shí),就應進行(háng)支座相(xiàng)對高(gāo)差和支座反力調整,以保證網架及下部結構的受力安全。例如某周邊支承(chéng)的焊接球節點(diǎn)網架,共52個支座,高空拚裝完成後,在自重下有懸空支座25個,占全部支座的48%,其中個別支座附近的杆件應力也達相(xiàng)應荷載下設計應力值的140%~200%,而懸空支座附近杆件應力遠遠小(xiǎo)於設計應力,為消除該應力重分布對網架和下部結構的不利影(yǐng)響,檢測中對該網架的支座反(fǎn)力進(jìn)行了調整,通過力(lì)傳感器和同步(bù)液壓頂升係統對懸空支座進行墊塞鋼板,使支座最終受力與設計值基(jī)本相符(fú),經多年(nián)使用後效果良好。因(yīn)此(cǐ),特殊情況下對支座反力進行調整也是十分重要的(de)檢測手段(duàn)。
實際上,《鋼結構工程施工質量驗收規範》(GB50205)和《網架工程質(zhì)量檢驗評定標準》(JGJ78)中均對網架的(de)安裝偏差提出相應的要求,其目的就是要保證網架的實際受力狀況與設計相符,而對相(xiàng)對高差較大或懸空(kōng)的支座(zuò)進行調整,也是為保證網架的合理受力及下部支承結構的安全,因此支座的反力及高差調整應當以受力合理為前提。
通過(guò)對一些網架工程中支座相對高差的檢測,發現支座高差偏大主要是由於拚裝偏差或焊接應力引(yǐn)起附加變形造成,通過支座調整(zhěng),可消除該(gāi)附加變形對網架局部受力造成的不利影響(xiǎng),所以在對支座調整過程中,應當以相應支座處杆件的受力安全為重點(diǎn),不(bú)能盲目追求相對標高的一致而不考慮受力。例如(rú),在一個柱點支承的廠房網(wǎng)架檢測中,個別支座相(xiàng)對高(gāo)差較大,其中最低與最高支座相對高差達81ram,相鄰(lín)支座最(zuì)大相對高差為42mm,均超出了標準規範的要求(qiú),而施工單位(wèi)為了減小支座相對高差,僅對較低支座(zuò)盲目頂升,導致該(gāi)支座處的下弦杆彎曲變形,相鄰支座(zuò)出現懸空,檢測中(zhōng)發現後,立即製止了(le)該錯誤做法。經分(fèn)析原因,造成支座相對高差較大主要是由於網(wǎng)架分(fèn)塊吊裝後在高(gāo)空對支座杆件拚裝(zhuāng)時(shí)偏差較大引(yǐn)起(qǐ),因此調整中(zhōng),要求(qiú)對頂升導致杆件變形的支座高度進行降低複原,對較高支座的豎向肋板適當降低,並對偏差較(jiào)大的支座杆件進行了調整,確保網架(jià)受(shòu)力合理的(de)同(tóng)時,減小了最(zuì)低與最(zuì)高支座高差及相鄰支座高差,滿足了規(guī)範要求。
3 網架撓度測(cè)試
網架結構的撓度(dù),是設計和施工(gōng)質量的綜(zōng)合反映,一般包含網架的自重撓度、屋麵結構全部安裝完畢後的恒(héng)載撓度及網架分(fèn)條(分塊)、高空滑移等施工時出現的撓度(dù)。按照《網架結構工程質量檢驗評定標準(zhǔn)55(JGJ78―91)的規定,所測的(de)撓度值不(bú)得超過相應設計值的15%,因此在對網架(jià)撓度實(shí)際檢(jiǎn)測中,應嚴格按照標準要求進(jìn)行評定。
在對一些網架的檢測過程中,發現部分施工單位的自(zì)檢資料中經常存在(zài)以下問題:有的把網架自重或受部分荷載(檁條、屋麵板(bǎn)、馬道等(děng))下的撓度測量值與全部設(shè)計荷載下的設計撓度值(zhí)進行比較和評定(dìng),有(yǒu)的把實(shí)測撓度與《網架結構設計與施工規程》中對設計要求的容許撓度不大於L/250(L為跨(kuà)度、用作屋蓋)或L/300(L為跨度、用作樓層)進行比較評定,這顯然(rán)是不(bú)合適的。前者是荷載狀況沒有對應(yīng),後者是對設計提出的要求,也就是要求(qiú)網架設計應當選擇恰當的形式和剛度,這樣,一旦設計的形式(shì)和剛度確定,隻有(yǒu)網架的計算撓度才(cái)與相應荷載狀況下的實測撓(náo)度具有可比(bǐ)性,其(qí)實測撓度也才能真(zhēn)正反映網架的設(shè)計與施工質量。
網架的撓度一般應在不同受荷階段分別測試,因網架工程拚(pīn)裝完成後,實測撓度結果中除撓度值外,難免存在施工偏差,撓度值隨(suí)荷載變化基(jī)本呈線性變化,而施工偏差一般不隨荷載(zǎi)變化而變化。
4 焊縫質量檢(jiǎn)測
通常網架有焊接空心球節點、螺栓球節點及焊接鋼(gāng)板(bǎn)節點等形式,尤以前兩種形式最為常見。然而不(bú)論何種節點,作為鋼結構的主要連接方法,焊接焊(hàn)縫(féng)的質量對網(wǎng)架結構的安全起著尤為重要的作用。一般焊接鋼板(或焊接空心球)節點本身焊縫、焊接球的管球連接焊縫、螺栓球的(de)鋼管與錐頭(封板)焊縫及球節點上的吊車(chē)懸掛點焊縫等級要求較高,因此檢測中,除(chú)對焊縫外觀嚴格檢查的同時,要求對焊縫的內在質量按一(yī)、二級(jí)焊縫質量等級采用超聲波探傷檢(jiǎn)測。根據國家標準《鋼結構工程施(shī)工(gōng)質量驗收規範))(GB50205)的要求,一級(jí)焊縫要求100%探傷檢測,二級焊縫要求抽(chōu)查20%,施工單位應嚴格(gé)按照該要求進行自(zì)檢,當全麵自檢認為合格基礎上進行驗證(zhèng)性檢測時,可適(shì)當減少檢測(cè)數量,但檢測發現有不合格焊縫時,應當加大檢測數量。
在網架的焊縫質量檢測中(zhōng),應當作到早檢查,早發現,對發現的問題(tí)認真分析,以消除材料、工藝、環(huán)境或人為因素的影(yǐng)響,並應對可能影響安全使用的所有焊接質(zhì)量進行全(quán)麵控製,否則就會產生(shēng)隱患。例如(rú)某異型螺栓球(qiú)節點網架,檁托與上弦螺栓球應采用螺栓連接,而工程中部分(fèn)檁托因節點球(qiú)上未加工(gōng)螺孔,對檁托與鋼球(qiú)采用了焊接,檢測(cè)時發現個別焊(hàn)縫有裂紋存在,經分析,原因在於實心球材質為碳當量較高的45號鋼,且剛度大,散熱快,而焊接(jiē)時又未采用預熱,致使焊接區域產生了脆性組織,在焊接(jiē)應力和脆性組織產生時的應力共同作(zuò)用下,使焊(hàn)縫出現裂紋(wén)。針對這一質(zhì)量問題,結合工程(chéng)實際提出了相應的解決辦(bàn)法,一是對出現裂紋的焊縫刨掉,重新預熱焊接,另外對未(wèi)出現裂(liè)紋的焊縫采取氧-乙炔火焰後熱以消除應力和改善內部組織,經過處理後取得了良好(hǎo)效果。
5 點(diǎn)力學性能檢驗
網架球節點與杆件的配套(tào)檢驗,不僅是對材質,也是對焊接質量的直接檢驗,有時也可對工程中的特殊情況進行驗(yàn)證,以便更好的指導施(shī)工。在對某焊接球網架檢測中,網架在地麵拚裝(zhuāng)完成未吊(diào)裝前,需對部(bù)分規(guī)格的杆件進行更換,因更換部位的節點球要重複受高溫作用,且更換會造成部分杆件(jiàn)與節點球間的焊縫變(biàn)寬,為檢驗該(gāi)工藝對其受力性能是否產生(shēng)影響,對其進行了兩組節點配套力學性能的破壞性檢驗,其中(zhōng)一組(zǔ)試樣在加工(gōng)時,一端(duān)球經高溫重(chóng)複作用,另一端管與球間焊縫加寬,其高溫作用的次數和加寬焊(hàn)縫寬度與實際更換時最不利(lì)狀況(kuàng)相同,另一組按正(zhèng)常工藝加工,經檢驗,兩組均為與焊接球配套的管材首先破壞,力學性(xìng)能滿(mǎn)足標準規定要求,從而(ér)為處理(lǐ)上述情況(kuàng)提供了可靠依據。
綜上所述,網架的任何環節都是相互影響,相互製約的,加強現場檢測手段對於網架工(gōng)程(chéng)的質量控製十分重要,而現場檢測中,不僅要從外觀上嚴格控製,而且應(yīng)注重涉及內(nèi)在因素,才能有效的保證網架工程的質量。
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