某螺栓球鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架工程施工質(zhì)量檢測(cè)及評(píng)定

王偉

摘 要：近幾十年來隨著科學(xué)技術(shù)的日益進(jìn)步，鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)在國內(nèi)得到了快速發(fā)展以及廣泛的工程應(yīng)用，這不僅為鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的加速發(fā)展提供了良好的機(jī)遇，同時(shí)也帶來了相當(dāng)大的挑戰(zhàn)，對(duì)鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的質(zhì)量提出了更高的要求。

關(guān)鍵詞：螺栓球鋼結(jié)構(gòu);網(wǎng)架工程;施工質(zhì)量;檢測(cè)及評(píng)定

一、鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)施工要點(diǎn)

鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的施工方法需要綜合考慮以下幾個(gè)基本原則：①所選施工方法應(yīng)該可以對(duì)組裝過程中產(chǎn)生的累積偏差進(jìn)行有效控制，以保證鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的安裝精度;②所選施工方法首先要將施工方的技術(shù)力量納入考慮，此外，還需要結(jié)合實(shí)際施工現(xiàn)場(chǎng)的地形、材料、人員、機(jī)械等情況，以做到因地制宜;③必須要將所選施工方法對(duì)施工安全和工期產(chǎn)生的影響考慮到，盡量在地面進(jìn)行拼裝，最大限度地減少高空工作量，以增加施工安全度和提高工作效率;④必須要將所選施工方法對(duì)施工成本產(chǎn)生的影響考慮到，在保證施工工期、安全以及質(zhì)量的同時(shí)，應(yīng)該最大限度地降低施工成本。

鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的施工是通過分部位、分階段的方式將結(jié)構(gòu)安裝成為整體使其從不完整變?yōu)橥暾@是一個(gè)連續(xù)的過程并且在此過程中結(jié)構(gòu)的形狀、荷載及邊界條件等都在時(shí)刻發(fā)生改變。鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)施工通常采用的方法主要有高空散裝法、高空滑移法、分塊安裝法、整體吊裝法以及整體提升法等，這些施工方法都可以使結(jié)構(gòu)的荷載情況、幾何形狀、邊界條件等在施工過程中發(fā)生緩慢變化。因此，對(duì)結(jié)構(gòu)的施工過程進(jìn)行仿真模擬分析，一定要將這些變化的因素及其所產(chǎn)生的影響考慮進(jìn)去，鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)施工要點(diǎn)：

根據(jù)鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)實(shí)際制定的施工方案將結(jié)構(gòu)劃分為幾個(gè)施工階段，然后再根據(jù)實(shí)際的施工順序依次創(chuàng)建與各個(gè)施工階段相對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)分析模型，不同施工階段中出現(xiàn)的臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)也應(yīng)該包含在其中;明確鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)施工過程中與各個(gè)施工階段相對(duì)應(yīng)的荷載組合與邊界約束條件;選取恰當(dāng)?shù)氖┕し治龇椒?，根?jù)施工過程中的先后步驟依次對(duì)鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)各個(gè)施工階段的位移和內(nèi)力進(jìn)行計(jì)算;分析鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)及構(gòu)件在各個(gè)施工階段中變形的合理性、受力的安全性;分析鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)在各個(gè)施工階段中的穩(wěn)定性;在鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)施工仿真分析的過程中，通過對(duì)求解得出的各個(gè)施工階段的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析，以明確是否有必要對(duì)該施工階段的結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固處理，此外還可以確定是否有必要修改該施工階段的結(jié)構(gòu)計(jì)算模型。分別疊加鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)施工過程中各個(gè)施工階段的位移、內(nèi)力等狀態(tài)變量結(jié)果，可以得出竣工后整體結(jié)構(gòu)最終的位移和內(nèi)力分布狀態(tài)。

因鋼網(wǎng)架安裝高度較大，若全部從地面設(shè)置臨時(shí)設(shè)施，除設(shè)施用量較大之外，設(shè)施本身的穩(wěn)定性也較差，于施工安全不利。由于鋼管柱自身截面很大，有一定的承載能力和抗彎剛度。且屋面網(wǎng)架結(jié)構(gòu)安裝過程荷載遠(yuǎn)小于設(shè)計(jì)使用荷載，故考慮利用鋼管柱設(shè)置臨時(shí)設(shè)施進(jìn)行鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的整體提升。

二、工程概況

1#儲(chǔ)煤場(chǎng)基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土獨(dú)立、條形、樁基礎(chǔ)，屋頂為三心圓柱面網(wǎng)殼及平板網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，跨度為23.5-117.0m，建筑高度為45.5m，建筑面積為27888.0㎡。

網(wǎng) 架 形 式：1～22軸為三心圓柱面網(wǎng)殼;

23～44軸為平板網(wǎng)架結(jié)構(gòu)

網(wǎng)架平面尺寸：1～22軸117.0m×172.0m=20124㎡;

23～34軸67.5m×90.0m=6075㎡;

35～44軸23.5/32.442m×68m=1902㎡。

網(wǎng) 架 厚 度： 1～22軸3.0m

23～44軸3.6m

三、原材料及成品檢測(cè)

（一）原材料檢測(cè)

網(wǎng)架主體結(jié)構(gòu)所用材料主要有鋼管、螺栓球、高強(qiáng)度螺栓及封板（或錐頭）。材料進(jìn)場(chǎng)見證取樣檢測(cè)，螺栓球、高強(qiáng)度螺栓、封板（或錐頭）主要進(jìn)行產(chǎn)品質(zhì)量合格證明文件及出廠檢驗(yàn)報(bào)告的檢查及外觀質(zhì)量的放大鏡目測(cè)或表面探傷的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，螺栓球還需進(jìn)行圓度、平行度、中心夾角、垂直度等加工允許偏差檢查;所用鋼管材一般為焊接直縫鋼管或無縫鋼管宜進(jìn)行材料力學(xué)性能復(fù)檢，以及管徑壁厚及鋼管桿件加工尺寸偏差檢測(cè)^[1]。

本工程所用鋼管鋼材為Q235B直縫電焊管，10.9S高強(qiáng)度螺栓，螺栓球用45號(hào)鋼鍛造成型，封板、錐頭用Q235B鋼模鍛成型。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)抽檢所檢螺栓、螺栓球等樣品均滿足相關(guān)產(chǎn)品及施工驗(yàn)收規(guī)范的要求，通常鋼管力學(xué)性能檢測(cè)可結(jié)合節(jié)點(diǎn)組合件拉力載荷試驗(yàn)合并進(jìn)行見下文組合拉力試件試驗(yàn)。

（二）成品節(jié)點(diǎn)組合件檢測(cè)

螺栓球節(jié)點(diǎn)承載力試驗(yàn)在GB50205—2001鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范和JG/T10—2009鋼網(wǎng)架螺栓球節(jié)點(diǎn)中都有規(guī)定：前者規(guī)定螺栓球節(jié)點(diǎn)應(yīng)按設(shè)計(jì)指定規(guī)格的球最大螺栓孔螺紋進(jìn)行抗拉強(qiáng)度保證荷載試驗(yàn)，當(dāng)達(dá)到螺栓的設(shè)計(jì)承載力時(shí)，螺孔、螺紋及封板仍完好無損為合格;后者規(guī)定應(yīng)對(duì)螺栓球和高強(qiáng)度螺栓組成的拉力載荷試件、封板或錐頭與鋼管的連接焊縫拉力載荷試件使用拉力機(jī)采用單向拉伸試驗(yàn)方法進(jìn)行拉伸試驗(yàn)^[2]。組合節(jié)點(diǎn)拉力試件抽樣送試樣品如圖1所示。

四、施工安裝質(zhì)量檢測(cè)

（一）焊縫檢測(cè)

鋼管與錐頭或封板的對(duì)接焊縫在外觀檢查合格的基礎(chǔ)上應(yīng)進(jìn)行超聲波探傷，設(shè)計(jì)為二級(jí)對(duì)接焊縫，抽取20%的焊縫進(jìn)行超聲無損檢測(cè)，檢測(cè)等級(jí)為B級(jí)，評(píng)定等級(jí)為Ⅲ級(jí)及以上^[3]。探傷宜在加工車間未進(jìn)行防銹涂裝前進(jìn)行檢測(cè)，或在桿件到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)未拼裝前進(jìn)行，此時(shí)便于按照不同的管徑按比例進(jìn)行抽檢;若網(wǎng)架在高空拼裝完成后進(jìn)行探傷檢測(cè)操作難度大、檢測(cè)效果差，同時(shí)由于檢測(cè)造成的焊縫附近的防銹涂裝補(bǔ)涂費(fèi)工。采用CTS-2020型超聲探傷儀檢測(cè)鋼網(wǎng)架焊縫的內(nèi)部質(zhì)量，檢測(cè)工作遵守GB11345—2013鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結(jié)果分級(jí)。

（二）網(wǎng)架撓度檢測(cè)

鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)總拼完成后及屋面工程完成后應(yīng)分別測(cè)量其撓度值，且所測(cè)的撓度值不應(yīng)超過相應(yīng)設(shè)計(jì)值的1.15倍，施工階段的撓度檢測(cè)一般是進(jìn)行總拼完成后的撓度檢測(cè)與屋面工程完成后在屋面板和網(wǎng)架自重下的撓度檢測(cè)，對(duì)鋼網(wǎng)架進(jìn)行撓度測(cè)量的方法主要有水管連通器法、幾何水準(zhǔn)法、貼反射片法、傳感器法及免棱鏡全站儀法等。

五、檢測(cè)結(jié)束語

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)用主材基本性能滿足設(shè)計(jì)文件及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求;組合節(jié)點(diǎn)拉力載荷試驗(yàn)反映了材料滿足設(shè)計(jì)規(guī)定，同時(shí)結(jié)構(gòu)桿件及連接加工性能滿足施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。錐頭對(duì)接焊縫的質(zhì)量評(píng)級(jí)均為Ⅱ級(jí)或Ⅲ級(jí)，表明連接焊縫的焊接質(zhì)量滿足相關(guān)要求。網(wǎng)架撓度檢測(cè)的結(jié)果參考規(guī)范應(yīng)不大于相應(yīng)設(shè)計(jì)值的1.15倍，實(shí)際工程中設(shè)計(jì)圖紙中不提供相應(yīng)設(shè)計(jì)值，通常與撓度限值進(jìn)行比較，案例工程中撓度限值為250/L=108mm，經(jīng)對(duì)比撓度滿足限值要求。涂裝工程的涂層厚度檢測(cè)在工程實(shí)際中一直未引起足夠的重視，本案例涂層厚度的檢測(cè)表明涂層質(zhì)量未能達(dá)到設(shè)計(jì)的要求^[4]。

六、結(jié)束語

通過一螺栓球網(wǎng)架工程的檢測(cè)實(shí)施，系統(tǒng)的對(duì)螺栓球網(wǎng)架施工階段進(jìn)行了跟蹤檢測(cè)，為合理準(zhǔn)確地進(jìn)行網(wǎng)架結(jié)構(gòu)加工、施工及安裝提供了輔助參考，為網(wǎng)架施工質(zhì)量的評(píng)定提供了依據(jù)，同時(shí)為后續(xù)同類工程項(xiàng)目的施工質(zhì)量檢測(cè)提供了實(shí)用參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]王永，陳潔，馮照平.鋼網(wǎng)架中高強(qiáng)螺栓緊固程度與承載力關(guān)系研究[J].鋼結(jié)構(gòu)，2017，32（08）：29-32+19.

[2]楊旭.螺栓球節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架中高強(qiáng)度螺栓M30、M39疲勞性能的試驗(yàn)與理論研究[D].太原理工大學(xué)，2017.

[3]吳瓊堯.安裝缺陷對(duì)螺栓球節(jié)點(diǎn)及其桿件受力性能影響研究[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2017.