摘 要:螺栓球鋼網架廣泛應用于空間結構,產品標準JG/T10—2009《鋼網架螺栓球節(jié)點》已 發(fā)布十余年,至今未進行修訂。對標準JG/T10—2009中規(guī)定不夠明確的內容進行了討論,并與 GB50205—2020等其他相關標準進行對比分析,提出了相應的修改建議。
關鍵詞:標準;鋼網架結構;螺栓球節(jié)點;破壞性試驗;拉伸試驗
中圖分類號:TB31;TU391 文獻標志碼:A 文章編號:1001-4012(2023)03-0068-03
鋼網架具有結構輕巧、造型美觀、施工周期 短、抗震性及穩(wěn)定性好、所用材料較少等優(yōu)點,廣 泛應用于制造國內大跨度結構[1-2]。螺栓球鋼網 架結構 零 部 件 生 產 加 工 所 依 據 的 標 準 主 要 是 JG/T10—2009 《鋼網架螺栓球節(jié)點》(以下簡稱 鋼網架標準),該標準于2009年頒布實施,歷經十 余年未有修訂,其中一些條文已經與現行的其他 標準存在不一致之處。在實際使用過程中,發(fā)現 該標準中的一些規(guī)定不夠明確,筆者針對該類問 題提出了相關修改建議。
1 鋼網架標準中的規(guī)定
1.1 鋼材的厚度
鋼管的規(guī)格和厚度是影響構件承載力大小的主 要因素之一,在實際檢測中發(fā)現有工程鋼管厚度不 符合設計和相關標準要求,但在鋼網架標準中未作 相關規(guī)定。建議參照 GB50205—2020 《鋼結構工 程施工質量驗收規(guī)范》第4.3.1條規(guī)定,增加厚度偏 差檢驗的要求。
1.2 焊接過程
1.2.1 焊工鋼印
鋼網架標準中第5.6.4條規(guī)定:焊接完成后應 清除熔渣和焊接飛濺物并打上焊工代號的鋼印。
早期的技術標準采用加打焊工鋼印的辦法,是 在沒有檔案管理基礎和焊縫質量檢測手段落后的特 定歷史條件下,為保證工程質量而做的規(guī)定?，F代 焊縫無損檢測手段的科學性、可靠性和經濟性已有 巨大提升,焊縫因誤判合格而通過驗收的可能性很 小[3-4],且焊工鋼印會對鋼材造成損傷。建議參照 GB50205—2020第5.1.4條規(guī)定,將鋼網架標準修 改為:“焊縫施焊后應按焊接工藝規(guī)定在相應焊縫及 部位做出標志”。
1.2.2 焊縫探傷抽樣
鋼網架標準中表7規(guī)定:探傷比例計數方法應 按以下原則確定,對工廠制作焊縫,應按每批各規(guī) 格焊接空心球數量計算百分比抽取樣本,每個樣本 的所有焊縫應進行探傷。
該處的“焊接空心球”疑是筆誤,應為“桿件”。 封板(或錐頭)與鋼管的連接焊縫一般都比較短,按 照焊 縫 條 數 抽 樣 檢 測 是 可 行 的。建 議 參 照 GB 50205—2020的規(guī)定,將鋼網架標準修改為:“探傷 比例計數方法應按每批各規(guī)格桿件數量計算百分比 抽取,且不應少于3條焊縫”。
1.2.3 焊縫探傷判定方法
鋼網架標準中第5.6.4條規(guī)定:檢驗結果符合 標準要求時,可判定為合格產品,當主要檢驗項目中 有一項不合格時,則判定為不合格產品,此時可加倍 抽取樣本進行復驗,如復驗合格,可判定該批產品為 合格產品。
焊縫探傷是主要檢驗項目,對于焊縫探傷不合 格而進行簡單加倍抽樣復檢的規(guī)定,不符合 GB 50661—2011《鋼結構焊接規(guī)范》中強制性條文第 8.1.8條的規(guī)定,建議按照焊接規(guī)范的內容進行相應 修改。
2 鋼網架標準中的試驗
2.1 破壞性試驗
螺栓球和高強度螺栓的組合拉力試驗(見圖 1)、封板(或錐頭)與鋼管的連接焊縫拉力試驗(見圖 2)均為破壞性試驗。破壞性試驗能夠直接檢驗鋼網 架節(jié)點(包括各零部件和焊縫)的受力情況,是保證 網架結構安全的重要試驗項目。鋼網架標準中第 7.1條“出廠檢驗”未要求進行破壞性試驗。
對筆者實驗室2021年下半年委托送樣檢驗批 次數進行了統(tǒng)計,桿件拉伸試驗共檢驗645批次,其中不合格30批次,占4.65%。在不合格的30批次 中,有13批次屬于焊縫質量問題,有10批次屬于錐 頭質量問題,有7批次屬于鋼管質量問題,因此有必 要在出廠檢驗中進行破壞性試驗。在實際生產中, 生產加工單位每批購入錐頭、封板和螺栓球等零部 件的廠家、批次不盡相同,這些零部件的受力情況難 以單獨進行檢測,只能通過破壞性試驗進行檢測。 因此,建議在鋼網架標準“出廠檢驗”中增加破壞性 試驗項目。
2.2 螺栓球與高強度螺栓組合拉力試驗
鋼網架標準中第6.2.3條規(guī)定了螺栓球與高強 度螺栓組合拉力試驗的方法應滿足“采用單向拉伸 試驗方法,試驗結果應符合高強度螺栓抗拉極限承 載力”的要求。
在螺栓球與高強度螺栓組合拉力試驗中,螺紋 的擰入深度對試驗結果有較大影響[5]。隨著高強度 螺栓擰入深度的增加,螺栓球節(jié)點的破壞模式從螺 紋破壞,變化到球和螺紋共同破壞,最后螺栓發(fā)生斷 裂[6]。當螺栓的擰入深度為0.9倍螺栓直徑時,主 要是螺栓發(fā)生斷裂破壞,破壞力符合高強度螺栓抗 拉極限承載力的要求;當螺栓的擰入深度為1倍螺 栓直徑時,所有螺栓和球均發(fā)生斷裂破壞[6]。JGJ 7—2010 《空 間 網 格 結 構 技 術 標 準 》和 GB/T 16939—2016《鋼網架螺栓球節(jié)點用高強度螺栓》均 規(guī)定,工程設計時,螺紋的擰入深度約為1.1倍螺栓 直徑。建議在螺栓球與高強度螺栓組合拉力試驗 中,參照GB/T3098.1—2011《緊固件機械性能 螺 栓、螺釘和螺柱》第9.2條的規(guī)定,要求螺紋的擰入 深度不小于1倍螺紋直徑。
2.3 桿件拉力試驗
鋼網架標準中第5.4.5條和第6.4.2條分別規(guī) 定了封板(或錐頭)與鋼管的連接焊縫拉力試驗的技 術要求和試驗方法,主要規(guī)定為:試樣隨機取樣后, 取其端部兩段,在開口端再焊上封板(或錐頭),采用軸力拉伸試驗方法,試樣的抗拉強度應符合相應的 標準要求。
對于試驗中出現鋼管或封板破壞,而抗拉強度 未達到相應鋼管強度要求的,并不能說明焊縫質量 合格與否,依據鋼網架標準判定連接焊縫質量不合 格的結論不夠嚴謹。根據JGJ7—2010第5.3.7條 的要求:“錐頭任何截面的承載能力應不低于連接鋼 管”,顯然這種情況是不符合JGJ7—2010要求的。 建議把鋼網架標準中“封板或錐頭與鋼管的連接焊 縫拉力載荷試驗”修改為“桿件拉力載荷試驗”。
對于試驗中出現螺栓斷裂,拉力載荷符合螺栓 標準要求,但未達到相應鋼管強度標準要求的情況, 有兩種理解:第一種理解認為,螺栓在本試驗中只相 當于輔助工裝,應判定該試驗無效,送檢時應抽取所 連接的鋼管承載力明顯低于螺栓承載力的桿件;第 二種理解認為,螺栓斷裂且拉力載荷符合相應的螺 栓標準要求,說明桿件抗拉極限承載力是滿足設計 要求的,可以判定合格。筆者認為,本項檢驗的目的 是判斷產品質量是否滿設計和規(guī)范要求,以保證工 程質量。采用第二種理解進行判定能夠達到檢驗的 目的,且便于實施,因此建議按照第二種理解方法進 行判定。建議把桿件拉力載荷試驗的技術要求修改 為:拉伸試驗結果應不低于所連接鋼管和高強度螺栓的承載力。
3 結語
現行鋼網架標準中存在的一些問題或不明確的 條文,給標準使用者帶來了困擾,在一些工程質量問 題的處理中,有些條文已成為工程參與各方爭執(zhí)的 焦點。因此,建議對該標準進行及時修訂,使該標準 更加嚴謹、科學,以便于實施并減少爭議。
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