摘要:螺栓球钢网架广泛应用于空间结构,产品标准JG/T10—《钢网架螺栓球节点》已发布十余年,至今未进行修订。对标准JG/T10—中规定不够明确的内容进行了讨论,并与GB—等其他相关标准进行对比分析,提出了相应的修改建议。
关键词:标准;钢网架结构;螺栓球节点;破坏性试验;拉伸试验
中图分类号:TB31;TU文献标志码:A文章编号:-()03--03
钢网架具有结构轻巧、造型美观、施工周期短、抗震性及稳定性好、所用材料较少等优点,广泛应用于制造国内大跨度结构[1-2]。螺栓球钢网架结构零部件生产加工所依据的标准主要是JG/T10—《钢网架螺栓球节点》(以下简称钢网架标准),该标准于年颁布实施,历经十余年未有修订,其中一些条文已经与现行的其他标准存在不一致之处。在实际使用过程中,发现该标准中的一些规定不够明确,笔者针对该类问题提出了相关修改建议。
1钢网架标准中的规定
1.1钢材的厚度
钢管的规格和厚度是影响构件承载力大小的主要因素之一,在实际检测中发现有工程钢管厚度不符合设计和相关标准要求,但在钢网架标准中未作相关规定。建议参照GB—《钢结构工程施工质量验收规范》第4.3.1条规定,增加厚度偏差检验的要求。
1.2焊接过程
1.2.1焊工钢印
钢网架标准中第5.6.4条规定:焊接完成后应清除熔渣和焊接飞溅物并打上焊工代号的钢印。
早期的技术标准采用加打焊工钢印的办法,是在没有档案管理基础和焊缝质量检测手段落后的特定历史条件下,为保证工程质量而做的规定。现代焊缝无损检测手段的科学性、可靠性和经济性已有巨大提升,焊缝因误判合格而通过验收的可能性很小[3-4],且焊工钢印会对钢材造成损伤。建议参照GB—第5.1.4条规定,将钢网架标准修改为:“焊缝施焊后应按焊接工艺规定在相应焊缝及部位做出标志”。
1.2.2焊缝探伤抽样
钢网架标准中表7规定:探伤比例计数方法应按以下原则确定,对工厂制作焊缝,应按每批各规格焊接空心球数量计算百分比抽取样本,每个样本的所有焊缝应进行探伤。
该处的“焊接空心球”疑是笔误,应为“杆件”。封板(或锥头)与钢管的连接焊缝一般都比较短,按照焊缝条数抽样检测是可行的。建议参照GB—的规定,将钢网架标准修改为:“探伤比例计数方法应按每批各规格杆件数量计算百分比抽取,且不应少于3条焊缝”。
1.2.3焊缝探伤判定方法
钢网架标准中第5.6.4条规定:检验结果符合标准要求时,可判定为合格产品,当主要检验项目中有一项不合格时,则判定为不合格产品,此时可加倍抽取样本进行复验,如复验合格,可判定该批产品为合格产品。
焊缝探伤是主要检验项目,对于焊缝探伤不合格而进行简单加倍抽样复检的规定,不符合GB—《钢结构焊接规范》中强制性条文第8.1.8条的规定,建议按照焊接规范的内容进行相应修改。
2钢网架标准中的试验
2.1破坏性试验
螺栓球和高强度螺栓的组合拉力试验(见图1)、封板(或锥头)与钢管的连接焊缝拉力试验(见图2)均为破坏性试验。破坏性试验能够直接检验钢网架节点(包括各零部件和焊缝)的受力情况,是保证网架结构安全的重要试验项目。钢网架标准中第7.1条“出厂检验”未要求进行破坏性试验。
对笔者实验室年下半年委托送样检验批次数进行了统计,杆件拉伸试验共检验批次,其中不合格30批次,占4.65%。在不合格的30批次中,有13批次属于焊缝质量问题,有10批次属于锥头质量问题,有7批次属于钢管质量问题,因此有必要在出厂检验中进行破坏性试验。在实际生产中,生产加工单位每批购入锥头、封板和螺栓球等零部件的厂家、批次不尽相同,这些零部件的受力情况难以单独进行检测,只能通过破坏性试验进行检测。因此,建议在钢网架标准“出厂检验”中增加破坏性试验项目。
2.2螺栓球与高强度螺栓组合拉力试验
钢网架标准中第6.2.3条规定了螺栓球与高强度螺栓组合拉力试验的方法应满足“采用单向拉伸试验方法,试验结果应符合高强度螺栓抗拉极限承载力”的要求。
在螺栓球与高强度螺栓组合拉力试验中,螺纹的拧入深度对试验结果有较大影响[5]。随着高强度螺栓拧入深度的增加,螺栓球节点的破坏模式从螺纹破坏,变化到球和螺纹共同破坏,最后螺栓发生断裂[6]。当螺栓的拧入深度为0.9倍螺栓直径时,主要是螺栓发生断裂破坏,破坏力符合高强度螺栓抗拉极限承载力的要求;当螺栓的拧入深度为1倍螺栓直径时,所有螺栓和球均发生断裂破坏[6]。JGJ7—《空间网格结构技术标准》和GB/T—《钢网架螺栓球节点用高强度螺栓》均规定,工程设计时,螺纹的拧入深度约为1.1倍螺栓直径。建议在螺栓球与高强度螺栓组合拉力试验中,参照GB/T.1—《紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱》第9.2条的规定,要求螺纹的拧入深度不小于1倍螺纹直径。
2.3杆件拉力试验
钢网架标准中第5.4.5条和第6.4.2条分别规定了封板(或锥头)与钢管的连接焊缝拉力试验的技术要求和试验方法,主要规定为:试样随机取样后,取其端部两段,在开口端再焊上封板(或锥头),采用轴力拉伸试验方法,试样的抗拉强度应符合相应的标准要求。
对于试验中出现钢管或封板破坏,而抗拉强度未达到相应钢管强度要求的,并不能说明焊缝质量合格与否,依据钢网架标准判定连接焊缝质量不合格的结论不够严谨。根据JGJ7—第5.3.7条的要求:“锥头任何截面的承载能力应不低于连接钢管”,显然这种情况是不符合JGJ7—要求的。建议把钢网架标准中“封板或锥头与钢管的连接焊缝拉力载荷试验”修改为“杆件拉力载荷试验”。
对于试验中出现螺栓断裂,拉力载荷符合螺栓标准要求,但未达到相应钢管强度标准要求的情况,有两种理解:第一种理解认为,螺栓在本试验中只相当于辅助工装,应判定该试验无效,送检时应抽取所连接的钢管承载力明显低于螺栓承载力的杆件;第二种理解认为,螺栓断裂且拉力载荷符合相应的螺栓标准要求,说明杆件抗拉极限承载力是满足设计要求的,可以判定合格。笔者认为,本项检验的目的是判断产品质量是否满设计和规范要求,以保证工程质量。采用第二种理解进行判定能够达到检验的目的,且便于实施,因此建议按照第二种理解方法进行判定。建议把杆件拉力载荷试验的技术要求修改为:拉伸试验结果应不低于所连接钢管和高强度螺栓的承载力。
3结语
现行钢网架标准中存在的一些问题或不明确的条文,给标准使用者带来了困扰,在一些工程质量问题的处理中,有些条文已成为工程参与各方争执的焦点。因此,建议对该标准进行及时修订,使该标准更加严谨、科学,以便于实施并减少争议。
参考文献:
[1]汪道金,曾繁娜.大跨度屋面钢网架(壳)结构施工技术[J].施工技术,,39(2):24-26.
[2]郝燕春.大型钢网架安装技术[J].山西建筑,,33(10):-.
[3]窦有义,刘永棵,赵刚,等.GB取消焊工钢印要求的意义[J].重庆建筑,,20(9):61-63.
[4]马新朝,韩梅.核电工程焊接无损检测管理水平的提升措施[J].理化检验(物理分册),,55(7):-.
[5]谭晓舟.螺纹有效旋合长度对螺栓拉力试验结果的影响[J].理化检验(物理分册),,50(5):-.
[6]王永,陈洁,冯照平.钢网架中高强螺栓紧固程度与承载力关系研究[J].钢结构,,32(8):29-32.
文章来源材料与测试网期刊论文理化检验－物理分册59卷3期(pp:68-70)