摘 要:螺栓球钢网架广泛应用于空间结构,产品标准JG/T10—2009《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—2009中规定不够明确的内容进行了讨论,并与 GB50205—2020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;TU391 文献标志码:A 文章编号:1001-4012(2023)03-0068-03
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—2009 《钢网架螺栓球节点》(以下简称 钢网架标准),该标准于2009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 GB50205—2020 《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 GB50205—2020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 50205—2020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 50661—2011《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2021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]。JGJ 7—2010 《空 间 网 格 结 构 技 术 标 准 》和 GB/T 16939—2016《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/T3098.1—2011《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—2010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—2010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:
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