某拉索連接節(jié)點施工過程的焊縫問題及措施

張志喜 劉興東

(1.甘肅建投鋼結(jié)構(gòu)有限公司，甘肅 蘭州 730060； 2.甘肅第一安裝工程有限公司，甘肅 蘭州 730060)

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某拉索連接節(jié)點施工過程的焊縫問題及措施

張志喜1劉興東2

(1.甘肅建投鋼結(jié)構(gòu)有限公司，甘肅 蘭州 730060； 2.甘肅第一安裝工程有限公司，甘肅 蘭州 730060)

針對某鋼結(jié)構(gòu)工程鋼屋蓋節(jié)點焊縫開裂的情況，通過現(xiàn)場檢查，分析了鋼結(jié)構(gòu)安裝過程中焊烽開裂的原因，并提出了具體的整改措施，避免了工程事故的發(fā)生，為類似問題的解決提供了思路和技術(shù)經(jīng)驗。

鋼屋蓋，焊縫，連接節(jié)點，整改措施

1 概述

隨著鋼產(chǎn)量的提高和鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)的發(fā)展，在我國的建筑工程中，鋼結(jié)構(gòu)工程越來越多。然而因為各種各樣的原因，例如施工方案存在缺陷，工藝措施未經(jīng)評定，工人操作水平低，不按設(shè)計圖施工，操作不規(guī)范等等，在鋼結(jié)構(gòu)工程的施工中，常常出現(xiàn)各種質(zhì)量問題，這些質(zhì)量問題不經(jīng)整改，往往產(chǎn)生嚴重的后果，危及人民群眾生命財產(chǎn)安全。

鋼構(gòu)件的安裝離不開連接，而焊接連接是最常見的連接方式，焊接質(zhì)量對鋼結(jié)構(gòu)的安全影響舉足輕重。然而這也是出現(xiàn)工程質(zhì)量問題的重災(zāi)區(qū)，其中，焊縫開裂是一種嚴重的質(zhì)量問題，它會造成連接節(jié)點破壞，降低了整個結(jié)構(gòu)的安全性、耐久性，甚至可能引起結(jié)構(gòu)破壞、垮塌或傾覆。

某工程位于南方某市，建筑面積約60 000 m2，單跨長21 m，弧梁拱高達2 m，屋蓋采用空間連續(xù)弧形梁張拉索結(jié)構(gòu)體系，其側(cè)面圖如圖1所示。

弧形主次梁屋蓋通過四根支撐連接在鋼柱柱頂，如圖2所示。因為拱形結(jié)構(gòu)對支座有水平推力，所以支點四角以張拉索體系連接，以減少屋蓋與支撐連接節(jié)點所受推力。弧形主梁為箱形截面，采用剛接連接，次梁為H形截面，采用鉸接連接，拉索為高強鍍鋅鋼絲束。

屋蓋弧梁與支撐的連接節(jié)點如圖3所示。該節(jié)點的尺寸約為2 m×1.4 m，馬鞍形節(jié)點板厚度為30 mm，材質(zhì)為Q345B，拉索連接耳板厚度為40 mm，材質(zhì)為Q345B，抗層狀撕裂要求Z15級，二者間連接焊縫采用坡口全熔透焊。該節(jié)點由車間下料加工制作，由現(xiàn)場吊裝至設(shè)計位置后，安裝屋蓋梁以及拉索等構(gòu)件。

施工完成后發(fā)現(xiàn)，拉索連接耳板與馬鞍形節(jié)點板間的焊縫出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，裂紋短則30 mm，長則100 mm，即圖3中圈處的連接焊縫。

2 焊縫開裂原因分析

在鋼結(jié)構(gòu)安裝過程中，焊縫開裂的原因通常有結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，安裝方法不當(dāng)，未進行焊接工藝評定，施工荷載過大，焊縫質(zhì)量差，材料質(zhì)量不合格等情況。

通過現(xiàn)場檢查，發(fā)現(xiàn)存在以下兩個問題：

1)節(jié)點安裝不到位，偏離了設(shè)計位置75 mm；2)拉索連接耳板與馬鞍形節(jié)點板間的焊縫為12 mm厚雙面角焊縫，不符合設(shè)計要求。

節(jié)點安裝偏離設(shè)計位置，會造成拉索連接耳板與馬鞍形節(jié)點板間焊縫的應(yīng)力變化，通過ANSYS的計算發(fā)現(xiàn)，該處產(chǎn)生附加應(yīng)力22 N/mm2

而未按設(shè)計要求焊接，以12 mm厚雙面角焊縫代替坡口熔透焊，會造成焊縫強度不足。根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點設(shè)計手冊》，通過計算發(fā)現(xiàn)，采用坡口全熔透焊，則其設(shè)計最大受力為：

N≤fw×t×lw=265 N/mm2×

40 mm×700 mm=7 420 000 N=7 420 kN。

其中，fw為對接焊縫的抗拉設(shè)計值;t為在對接連接中連接件的較小厚度，在T形連接中為腹板的厚度;lw為焊縫的計算長度。

采用12 mm厚雙面角焊縫，因為拉索連接耳板與馬鞍形節(jié)點板非垂直連接，故該角焊縫為斜角角焊縫，而斜角角焊縫的有效厚度與斜角角度相關(guān)，如表1所示。

經(jīng)檢測，該連接節(jié)點處兩條角焊縫的斜角角度分別為33°和147°，分別小于60°和大于120°，根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點設(shè)計手冊》，不宜作為受力焊縫。若將其作為受力焊縫計算，對于斜角角度為33°的焊縫，取he=0.7hf，對于斜角角度為147°，取he=0.5hf，其設(shè)計最大受力為:

N≤he×lw×βf×fw=(0.5+0.7)×12 mm×

676 mm×1.0×200 N/mm2=1 946 880 N≈1 947 kN。

其中，he為焊縫有效高度；hf為角焊縫 較小焊腳尺寸；lw為焊縫的計算長度；βf為正面角焊縫強度設(shè)計值增大系數(shù)；fw為角焊縫的強度設(shè)計值。

表1 斜角角焊縫的斜角角度與有效厚度之間的關(guān)系

3 整改措施

焊工未按設(shè)計要求施焊和吊裝施工精度不高是鋼屋蓋節(jié)點焊縫開裂的兩個原因。顯而易見，以12 mm厚雙面角焊縫代替坡口全熔透焊，至少造成焊縫強度降低了73%，是焊縫開裂的主要原因，而節(jié)點安裝偏差是焊縫開裂的次要原因。

為了保障結(jié)構(gòu)安全，并考慮該工程爭創(chuàng)省級優(yōu)質(zhì)工程的要求，提出以下整改措施并嚴格執(zhí)行：

1)挑選持證并有資歷的焊工，嚴格按照設(shè)計圖紙對所有問題節(jié)點重新施焊；

2)拆除問題節(jié)點，并重新進行安裝，精度滿足規(guī)范要求；

3)追究相關(guān)負責(zé)人的責(zé)任；

4)制備忘錄，培訓(xùn)項目部全體工人，避免類似問題再次發(fā)生。

通過以上整改措施的有效執(zhí)行，成功避免一場可預(yù)見的工程事故，在余下的工程中，順利地完成施工任務(wù)。

4 結(jié)語

很多工程事故在發(fā)生前往往有先兆和端倪可循?？膳碌牟皇沁@些先兆和端倪，而是現(xiàn)場的疏忽和不作為，任由它們一步步惡化，或是發(fā)現(xiàn)問題，卻找不著分析和解決問題的方案，只得任由它們發(fā)展。

本工程也遇到這樣的問題，因處置得當(dāng)，處理及時，并未造成工程事故，其分析及解決問題的思路、技術(shù)經(jīng)驗值得推廣。

[1] GB 50023—2003，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].

[2] 李星榮,魏才昂.鋼結(jié)構(gòu)連接節(jié)點設(shè)計手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2004.

Welding seam problems and countermeasures of cable connection joint construction

Zhang Zhixi1Liu Xingdong2

(1.GansuConstructionInvestmentSteelStructureCo.,Ltd,Lanzhou730060,China; 2.GansuFirstInstallationEngineeringCo.,Ltd,Lanzhou730060,China)

In light of steel roof joint welding joint cracking conditions of steel structure engineering, through in-situ survey, the paper analyzes welding seam cracking causes in steel structure installation process, puts forward specific rectification measures, and avoids engineering accidents, which has provided similar problems solving concept and technical experience.

steel roof, welding seam, connection joint, rectification measures

1009-6825(2016)05-0113-02

2015-12-01

張志喜(1974- )，男，工程師； 劉興東(1976- )，男，工程師

TU755.32

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