某螺栓球钢结构网架工程施工质量检测及评定

王伟

摘 要：近几十年来随着科学技术的日益进步，钢网架结构在国内得到了快速发展以及广泛的工程应用，这不仅为钢网架结构的加速发展提供了良好的机遇，同时也带来了相当大的挑战，对钢网架结构的质量提出了更高的要求。

关键词：螺栓球钢结构;网架工程;施工质量;检测及评定

一、钢网架结构施工要点

钢网架结构的施工方法需要综合考虑以下几个基本原则：①所选施工方法应该可以对组装过程中产生的累积偏差进行有效控制，以保证钢网架结构的安装精度;②所选施工方法首先要将施工方的技术力量纳入考虑，此外，还需要结合实际施工现场的地形、材料、人员、机械等情况，以做到因地制宜;③必须要将所选施工方法对施工安全和工期产生的影响考虑到，尽量在地面进行拼装，最大限度地减少高空工作量，以增加施工安全度和提高工作效率;④必须要将所选施工方法对施工成本产生的影响考虑到，在保证施工工期、安全以及质量的同时，应该最大限度地降低施工成本。

钢网架结构的施工是通过分部位、分阶段的方式将结构安装成为整体使其从不完整变为完整，这是一个连续的过程并且在此过程中结构的形状、荷载及边界条件等都在时刻发生改变。钢网架结构施工通常采用的方法主要有高空散装法、高空滑移法、分块安装法、整体吊装法以及整体提升法等，这些施工方法都可以使结构的荷载情况、几何形状、边界条件等在施工过程中发生缓慢变化。因此，对结构的施工过程进行仿真模拟分析，一定要将这些变化的因素及其所产生的影响考虑进去，钢网架结构施工要点：

根据钢网架结构实际制定的施工方案将结构划分为几个施工阶段，然后再根据实际的施工顺序依次创建与各个施工阶段相对应的结构分析模型，不同施工阶段中出现的临时支撑结构也应该包含在其中;明确钢网架结构施工过程中与各个施工阶段相对应的荷载组合与边界约束条件;选取恰当的施工分析方法，根据施工过程中的先后步骤依次对钢网架结构各个施工阶段的位移和内力进行计算;分析钢网架结构的节点及构件在各个施工阶段中变形的合理性、受力的安全性;分析钢网架结构在各个施工阶段中的稳定性;在钢网架结构施工仿真分析的过程中，通过对求解得出的各个施工阶段的计算结果进行分析，以明确是否有必要对该施工阶段的结构进行加固处理，此外还可以确定是否有必要修改该施工阶段的结构计算模型。分别叠加钢网架结构施工过程中各个施工阶段的位移、内力等状态变量结果，可以得出竣工后整体结构最终的位移和内力分布状态。

因钢网架安装高度较大，若全部从地面设置临时设施，除设施用量较大之外，设施本身的稳定性也较差，于施工安全不利。由于钢管柱自身截面很大，有一定的承载能力和抗弯刚度。且屋面网架结构安装过程荷载远小于设计使用荷载，故考虑利用钢管柱设置临时设施进行钢网架结构的整体提升。

二、工程概况

1#储煤场基础采用钢筋混凝土独立、条形、桩基础，屋顶为三心圆柱面网壳及平板网架结构，跨度为23.5-117.0m，建筑高度为45.5m，建筑面积为27888.0㎡。

网 架 形 式：1～22轴为三心圆柱面网壳;

23～44轴为平板网架结构

网架平面尺寸：1～22轴117.0m×172.0m=20124㎡;

23～34轴67.5m×90.0m=6075㎡;

35～44轴23.5/32.442m×68m=1902㎡。

网 架 厚 度： 1～22轴3.0m

23～44轴3.6m

三、原材料及成品检测

（一）原材料检测

网架主体结构所用材料主要有钢管、螺栓球、高强度螺栓及封板（或锥头）。材料进场见证取样检测，螺栓球、高强度螺栓、封板（或锥头）主要进行产品质量合格证明文件及出厂检验报告的检查及外观质量的放大镜目测或表面探伤的现场检测，螺栓球还需进行圆度、平行度、中心夹角、垂直度等加工允许偏差检查;所用钢管材一般为焊接直缝钢管或无缝钢管宜进行材料力学性能复检，以及管径壁厚及钢管杆件加工尺寸偏差检测^[1]。

本工程所用钢管钢材为Q235B直缝电焊管，10.9S高强度螺栓，螺栓球用45号钢锻造成型，封板、锥头用Q235B钢模锻成型。经现场抽检所检螺栓、螺栓球等样品均满足相关产品及施工验收规范的要求，通常钢管力学性能检测可结合节点组合件拉力载荷试验合并进行见下文组合拉力试件试验。

（二）成品节点组合件检测

螺栓球节点承载力试验在GB50205—2001钢结构工程施工质量验收规范和JG/T10—2009钢网架螺栓球节点中都有规定：前者规定螺栓球节点应按设计指定规格的球最大螺栓孔螺纹进行抗拉强度保证荷载试验，当达到螺栓的设计承载力时，螺孔、螺纹及封板仍完好无损为合格;后者规定应对螺栓球和高强度螺栓组成的拉力载荷试件、封板或锥头与钢管的连接焊缝拉力载荷试件使用拉力机采用单向拉伸试验方法进行拉伸试验^[2]。组合节点拉力试件抽样送试样品如图1所示。

四、施工安装质量检测

（一）焊缝检测

钢管与锥头或封板的对接焊缝在外观检查合格的基础上应进行超声波探伤，设计为二级对接焊缝，抽取20%的焊缝进行超声无损检测，检测等级为B级，评定等级为Ⅲ级及以上^[3]。探伤宜在加工车间未进行防锈涂装前进行检测，或在杆件到达现场未拼装前进行，此时便于按照不同的管径按比例进行抽检;若网架在高空拼装完成后进行探伤检测操作难度大、检测效果差，同时由于检测造成的焊缝附近的防锈涂装补涂费工。采用CTS-2020型超声探伤仪检测钢网架焊缝的内部质量，检测工作遵守GB11345—2013钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级。

（二）网架挠度检测

钢网架结构总拼完成后及屋面工程完成后应分别测量其挠度值，且所测的挠度值不应超过相应设计值的1.15倍，施工阶段的挠度检测一般是进行总拼完成后的挠度检测与屋面工程完成后在屋面板和网架自重下的挠度检测，对钢网架进行挠度测量的方法主要有水管连通器法、几何水准法、贴反射片法、传感器法及免棱镜全站仪法等。

五、检测结束语

经现场检测，网架结构用主材基本性能满足设计文件及相关标准的要求;组合节点拉力载荷试验反映了材料满足设计规定，同时结构杆件及连接加工性能满足施工质量验收标准。锥头对接焊缝的质量评级均为Ⅱ级或Ⅲ级，表明连接焊缝的焊接质量满足相关要求。网架挠度检测的结果参考规范应不大于相应设计值的1.15倍，实际工程中设计图纸中不提供相应设计值，通常与挠度限值進行比较，案例工程中挠度限值为250/L=108mm，经对比挠度满足限值要求。涂装工程的涂层厚度检测在工程实际中一直未引起足够的重视，本案例涂层厚度的检测表明涂层质量未能达到设计的要求^[4]。

六、结束语

通过一螺栓球网架工程的检测实施，系统的对螺栓球网架施工阶段进行了跟踪检测，为合理准确地进行网架结构加工、施工及安装提供了辅助参考，为网架施工质量的评定提供了依据，同时为后续同类工程项目的施工质量检测提供了实用参考。

参考文献：

[1]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，2017，32（08）：29-32+19.

[2]杨旭.螺栓球节点网架中高强度螺栓M30、M39疲劳性能的试验与理论研究[D].太原理工大学，2017.

[3]吴琼尧.安装缺陷对螺栓球节点及其杆件受力性能影响研究[D].哈尔滨工业大学，2017.