螺栓球節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架施工質(zhì)量控制研究

任 濤 （山西西山金信建筑有限公司，山西 太原 030200）

0 前言

隨著我國(guó)建筑工程施工技術(shù)的不斷發(fā)展，我國(guó)工業(yè)廠房和煤棚等大開(kāi)間建筑使用量逐年增加，為滿足結(jié)構(gòu)受力要求和使用要求，在大跨度建筑中使用網(wǎng)架結(jié)構(gòu)作為屋面結(jié)構(gòu)的建筑逐年增加。在大跨度網(wǎng)架結(jié)構(gòu)中應(yīng)用量較為廣泛的有螺栓球節(jié)點(diǎn)和鋼網(wǎng)架焊接空心球節(jié)點(diǎn)，螺栓球節(jié)點(diǎn)具有工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化程度高、施工速度快、現(xiàn)場(chǎng)焊接工作量少、厚度小等優(yōu)點(diǎn)，焊接空心球節(jié)點(diǎn)具有自重輕、易吊裝施工、累計(jì)焊接誤差易調(diào)整等，但這兩種網(wǎng)架結(jié)構(gòu)又有相應(yīng)的缺點(diǎn)。

近些年，螺栓球節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)坍塌現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，螺栓球節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)為何成為眾矢之的，為何在進(jìn)行結(jié)構(gòu)驗(yàn)算時(shí)可驗(yàn)算通過(guò)，且在結(jié)構(gòu)受力方面具有一定的富余，但為何會(huì)出現(xiàn)突然坍塌，受力失效。螺栓球節(jié)點(diǎn)在工廠預(yù)制、組裝完畢后，形成的單體內(nèi)各構(gòu)件連接強(qiáng)度等各性能均能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，最后種種矛頭均指向施工單位，螺栓球節(jié)點(diǎn)在施工現(xiàn)場(chǎng)拼裝階段中由于施工控制不嚴(yán)從而造成螺栓球網(wǎng)架坍塌，這是坍塌的主要原因之一。其次在設(shè)計(jì)時(shí)或在施工時(shí)，建設(shè)方或施工方為節(jié)省項(xiàng)目開(kāi)支，降低施工成本，未在高強(qiáng)螺栓中安裝防松設(shè)施，從而導(dǎo)致螺栓球網(wǎng)架在應(yīng)用一段時(shí)間后經(jīng)振動(dòng)、往復(fù)風(fēng)荷載等作用下高強(qiáng)螺栓呈現(xiàn)松動(dòng)狀態(tài)，最終導(dǎo)致承載力不足而出現(xiàn)坍塌現(xiàn)象。本文即對(duì)螺栓球節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架的施工方面進(jìn)行分析，提高螺栓球節(jié)點(diǎn)施工質(zhì)量，從而在一定程度上降低螺栓球節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架坍塌現(xiàn)象發(fā)生的概率。

1 相關(guān)施工方法

1.1 原材料和構(gòu)件驗(yàn)收

螺栓球節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架是由無(wú)數(shù)根桿件和螺栓球及其他零件拼接而成的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，網(wǎng)架主體多數(shù)是在工廠內(nèi)拼接，之后再運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝而成。因此在原材料和拼接完成的構(gòu)件運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)后，施工單位和監(jiān)理單位應(yīng)對(duì)其進(jìn)行相關(guān)驗(yàn)收，檢查其生產(chǎn)合格證和相應(yīng)的質(zhì)量證明書(shū)；檢查原材料及構(gòu)件的外觀質(zhì)量及截面尺寸等是否滿足設(shè)計(jì)要求，檢查結(jié)果均滿足相應(yīng)的設(shè)計(jì)要求和驗(yàn)收要求后方可進(jìn)場(chǎng)。

1.2 現(xiàn)場(chǎng)組對(duì)施工

由于螺栓球節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架截面尺寸較大，不可能在工廠內(nèi)完全拼接完成運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)，運(yùn)輸時(shí)需將網(wǎng)架分為若干單體進(jìn)行運(yùn)輸，運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)后需對(duì)各單體進(jìn)行拼接，對(duì)于局部較為復(fù)雜的部分需進(jìn)行進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)組裝。為提高組裝質(zhì)量，控制各桿件的制作精度，組裝前需制作相應(yīng)的組對(duì)胎具。胎具的水平滑槽使用100mm×100mm×3mm的角鋼制作而成，胎具滑槽內(nèi)設(shè)置兩個(gè)擋板，其中一個(gè)擋板為固定擋板，另一個(gè)擋板為沿水平滑槽可滑動(dòng)式擋板。組對(duì)時(shí)為使桿件的長(zhǎng)度滿足設(shè)計(jì)要求及驗(yàn)收規(guī)范的偏差要求，需根據(jù)設(shè)計(jì)要求調(diào)節(jié)擋板間的距離，從而控制桿件的長(zhǎng)度。調(diào)節(jié)一次滑槽的長(zhǎng)度即可對(duì)相同長(zhǎng)度的桿件進(jìn)行確定，因此可相對(duì)提高工作效率。

1.3 現(xiàn)場(chǎng)焊接施工

在進(jìn)行相應(yīng)焊接施工前，應(yīng)對(duì)施焊構(gòu)件表面進(jìn)行除銹、除污處理，處理完畢后方可進(jìn)行焊接施工。焊接施工時(shí)，應(yīng)盡量選擇小電流焊機(jī)，盡量減小焊縫寬度。嚴(yán)禁在構(gòu)件表面焊接其他臨時(shí)支撐等，避免因隨意焊接而影響構(gòu)件強(qiáng)度。

1.4 現(xiàn)場(chǎng)除銹施工

對(duì)網(wǎng)架吊裝施工前，需對(duì)網(wǎng)架所有構(gòu)件銹蝕部分進(jìn)行除銹處理，除銹時(shí)使用噴砂法進(jìn)行除銹，除銹后達(dá)到St3除銹等級(jí)。除銹后經(jīng)檢查驗(yàn)收合格后，噴涂相應(yīng)的底漆、中部漆和面漆，噴涂厚度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，噴涂偏差應(yīng)達(dá)到驗(yàn)收規(guī)范的允許偏差。噴涂后對(duì)噴涂的漆進(jìn)行全面檢查，檢查噴涂的漆是否存在反銹、脫皮、誤涂、流墜、皺皮等現(xiàn)象，若存在上述現(xiàn)象應(yīng)對(duì)存在問(wèn)題的部位進(jìn)行重新噴涂。

1.5 現(xiàn)場(chǎng)組裝施工

組裝施工時(shí)，若網(wǎng)架截面尺寸相對(duì)較小則可在地面上將各單元構(gòu)件拼接完成直接吊裝施工，這種情況易控制起拱高度，避免安裝就位后不易起拱施工，且此種方法避免單獨(dú)安裝腳手架進(jìn)行高空安裝施工，安裝速度快。若網(wǎng)架截面尺寸較大則應(yīng)將各單元吊裝至指定位置進(jìn)行固定安裝，再搭設(shè)腳手架對(duì)中部網(wǎng)架進(jìn)行高空安裝施工，此種方法安裝誤差較大，且不易進(jìn)行起拱施工，施工速度較慢，施工質(zhì)量不易保證。

1.6 現(xiàn)場(chǎng)吊裝施工

現(xiàn)場(chǎng)吊裝施工時(shí)，由于螺栓球節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架均為實(shí)心構(gòu)件，網(wǎng)架自重較大，選擇吊車(chē)時(shí)應(yīng)根據(jù)鎖吊裝網(wǎng)架的自重選擇合適起吊荷載的吊車(chē)，或選用多臺(tái)吊車(chē)協(xié)同作業(yè)施工。吊裝施工前，施工單位相關(guān)技術(shù)負(fù)責(zé)人應(yīng)對(duì)吊車(chē)的站位與吊距進(jìn)行檢查，對(duì)吊車(chē)的伸展高度進(jìn)行檢查，避免出現(xiàn)起吊死角。吊裝施工時(shí)盡可能一次吊裝成功，避免出現(xiàn)二次起吊，螺栓球節(jié)點(diǎn)經(jīng)多次吊裝后會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)架出現(xiàn)變形，最終影響施工質(zhì)量，影響網(wǎng)架的驗(yàn)收和使用。

起吊時(shí)，應(yīng)對(duì)吊點(diǎn)位置進(jìn)行計(jì)算，確定網(wǎng)架吊點(diǎn)穩(wěn)定可達(dá)到起吊受力要求后方可進(jìn)行施工。起吊時(shí)使用的吊繩規(guī)格宜為直徑20mm的鋼絲繩，吊繩與吊點(diǎn)連接處使用棉布進(jìn)行纏繞，避免起吊時(shí)在吊點(diǎn)處發(fā)生滑動(dòng)，使吊點(diǎn)位置出現(xiàn)磨損，吊點(diǎn)與網(wǎng)架連接處出現(xiàn)松動(dòng)。同時(shí)在吊裝時(shí)，避免吊繩與網(wǎng)架的高強(qiáng)螺栓、桿件等出現(xiàn)接觸，影響網(wǎng)架的安裝質(zhì)量。

吊裝施工時(shí)，要求現(xiàn)場(chǎng)操作人員均持證上崗，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)時(shí)所有參與人員聽(tīng)從指揮，統(tǒng)一行動(dòng)，在確保自身安全的前提下保證安裝施工質(zhì)量。吊裝施工前，應(yīng)對(duì)吊車(chē)、吊鉤、吊點(diǎn)等位置進(jìn)行檢查，確認(rèn)起吊連接位置是否牢固。起吊時(shí)先對(duì)網(wǎng)架進(jìn)行預(yù)吊施工，具體為將網(wǎng)架單元吊起1m左右，檢查網(wǎng)架的撓曲變形情況和吊車(chē)的穩(wěn)定性，一切正常后方可正常起吊施工。吊裝作業(yè)中，網(wǎng)架及吊車(chē)下方禁止站人，避免出現(xiàn)突發(fā)情況而出現(xiàn)人員傷亡事故。吊裝作業(yè)時(shí)，應(yīng)查看近些天天氣預(yù)報(bào)，若存在大風(fēng)天氣、雨雪天氣，應(yīng)禁止室外作業(yè)施工；若為趕工期需在夜間進(jìn)行施工，則應(yīng)取得相關(guān)部門(mén)的允許，在施工現(xiàn)場(chǎng)具備良好照明情況下可進(jìn)行夜間施工。

1.7 構(gòu)造加強(qiáng)施工

施工單位在進(jìn)行按圖施工前，應(yīng)對(duì)設(shè)計(jì)文件中是否設(shè)計(jì)防松螺栓，若設(shè)計(jì)文件中未進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)，則施工單位應(yīng)與設(shè)計(jì)單位進(jìn)行確認(rèn)；若設(shè)計(jì)文件中有相關(guān)設(shè)計(jì)，則施工單位應(yīng)按照設(shè)計(jì)要求，在相關(guān)節(jié)點(diǎn)位置安裝防松螺栓，尤其是在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行拼裝的部分中。安裝完成后，監(jiān)理單位應(yīng)對(duì)網(wǎng)架各細(xì)部安裝進(jìn)行檢查，避免出現(xiàn)偷工減料現(xiàn)象而在結(jié)構(gòu)使用后期出現(xiàn)相應(yīng)的事故，從而造成不良影響。

2 螺栓球節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架施工質(zhì)量控制

2.1 焊縫及撓度檢測(cè)

原材料及結(jié)構(gòu)各單元進(jìn)場(chǎng)時(shí)，需對(duì)所有原材料及單元的出廠合格證、各產(chǎn)品的力學(xué)性能及化學(xué)分析報(bào)告進(jìn)行檢查。對(duì)各構(gòu)件間存在焊縫的位置進(jìn)行超聲波無(wú)損探傷抽檢，如對(duì)桿件的錐頭封板進(jìn)行抽檢，對(duì)二級(jí)焊縫的抽檢比例為20%。對(duì)螺栓球感的承載力進(jìn)行拉拔試驗(yàn)抽檢，確定拉拔強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)和驗(yàn)收規(guī)范要求。網(wǎng)架施工完成后對(duì)網(wǎng)架整體的撓度變形進(jìn)行測(cè)量，避免因撓度較大而發(fā)生危險(xiǎn)事故。

2.2 二次緊固檢查

網(wǎng)架整體安裝完畢后，施工人員應(yīng)對(duì)桿件與實(shí)心球連接的扭矩進(jìn)行檢查，若發(fā)現(xiàn)存在扭矩強(qiáng)度不能達(dá)到設(shè)計(jì)要求的，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行二次緊固處理。施工人員還應(yīng)對(duì)拉桿套筒間的縫隙進(jìn)行檢查，若存在肉眼可見(jiàn)的縫隙應(yīng)使用油膩?zhàn)訉?duì)縫隙進(jìn)行填塞，避免空氣和水分進(jìn)入孔隙內(nèi)對(duì)螺栓和套筒腐蝕。除此之外，還應(yīng)對(duì)網(wǎng)架進(jìn)行相應(yīng)的防腐處理。

2.3 應(yīng)力釋放

在對(duì)網(wǎng)架進(jìn)行焊接施工時(shí)，網(wǎng)架所焊接的構(gòu)件會(huì)由于焊接施工而出現(xiàn)相應(yīng)的膨脹，導(dǎo)致構(gòu)件截面尺寸突變，所有的構(gòu)件在焊接應(yīng)力作用下，尺寸變化會(huì)產(chǎn)生累加，導(dǎo)致最終的網(wǎng)架尺寸大于預(yù)安裝位置的尺寸；加之隨外界溫度的變化，網(wǎng)架整體也會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的溫度應(yīng)力，從而產(chǎn)生微變形。為釋放此類(lèi)溫度應(yīng)力作用，焊接施工時(shí)應(yīng)使各構(gòu)件應(yīng)力釋放完畢后，再將其他構(gòu)件進(jìn)行拼接，安裝施工時(shí)盡量避免選擇中午日曬時(shí)間較長(zhǎng)溫度較高或夜間溫度較低時(shí)進(jìn)行施工，使網(wǎng)架結(jié)構(gòu)處于穩(wěn)定狀態(tài)下進(jìn)行施工，從而可一定程度上避免因溫度應(yīng)力而影響網(wǎng)架的整體尺寸偏差。

3 結(jié)論

本文通過(guò)介紹螺栓球節(jié)點(diǎn)的特點(diǎn)和近些年螺栓球節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架坍塌事故的總結(jié)，根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)敘述了螺栓球節(jié)點(diǎn)施工的重點(diǎn)和施工質(zhì)量控制，從而在一定程度上提高螺栓球節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架的施工質(zhì)量，避免坍塌事故的發(fā)生。