大型、大跨度、復(fù)雜結(jié)構(gòu)鑄鋼節(jié)點(diǎn)焊接

鑄鋼就是用鑄造工藝在根據(jù)節(jié)點(diǎn)造型做好的砂模中澆注熔煉好的鋼水制作完成。隨著社會(huì)的進(jìn)步與發(fā)展，人們對(duì)建筑的外觀造型及美感要求越來(lái)越高，鑄鋼節(jié)點(diǎn)是近年來(lái)隨著大型、大跨度、造型復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)的廣泛應(yīng)用而發(fā)展起來(lái)的一種新型節(jié)點(diǎn)形式，它具有設(shè)計(jì)靈活，使用性強(qiáng)，安全可靠、施工方便，縮短工期、降低工程造價(jià)等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)我公司在學(xué)習(xí)、吸收國(guó)內(nèi)外先進(jìn)施工技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過(guò)工藝創(chuàng)新、工法提煉，逐步形成了一整套先進(jìn)的施工方法和工藝，取得了較好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，現(xiàn)根據(jù)本公司近幾年來(lái)的工程實(shí)踐，編制了本大型、大跨度、復(fù)雜結(jié)構(gòu)鑄鋼節(jié)點(diǎn)焊接施工工法。

鑄鋼節(jié)點(diǎn)不受到含鋼率的限制，而且因?yàn)槠浒搴褫^厚，剛度和承載力可高于同樣外形的相貫節(jié)點(diǎn)1.2倍以上；可以根據(jù)工程的需要設(shè)計(jì)成各種形狀復(fù)雜的結(jié)構(gòu)形式，大大降低了工地焊接量；鑄鋼節(jié)點(diǎn)在多根桿件架交匯且角度較小時(shí)，采用圓形倒角或過(guò)渡圓滑的截面，不僅外觀美觀，而且可以分散焊縫，焊接質(zhì)量得到了很好的保證

由于鑄鋼節(jié)點(diǎn)是根據(jù)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的造型設(shè)計(jì)出來(lái)的，其結(jié)構(gòu)桿件空方位角得到了比較精確的控制，既大大提高了施工速度，降低施工難度，縮短了工期又節(jié)約了成本。鑄鋼節(jié)點(diǎn)大大提高了結(jié)構(gòu)的疲勞壽命，大大減少了工程造價(jià)和檢測(cè)、維修費(fèi)用，并且設(shè)計(jì)靈活，施工中避免了空間定位問(wèn)題。

隨著造型復(fù)雜、大跨度、大面積空間鋼結(jié)構(gòu)、重型鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展與廣泛應(yīng)用，鑄鋼節(jié)點(diǎn)主要適用于：結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)復(fù)雜程度大，連接桿件多或有些桿件間角度較�。ㄐ∮�30度）的工程；節(jié)點(diǎn)外觀美觀要求高的大型體育場(chǎng)館，大型公共建筑工程。

安裝作業(yè)位置高度高，吊裝施工難度大的工程。節(jié)點(diǎn)空間定位難、復(fù)雜的工程。由于鑄鋼節(jié)點(diǎn)均在專業(yè)廠家的車間內(nèi)加工完畢，鑄鋼節(jié)點(diǎn)運(yùn)抵工地后，先進(jìn)行鑄件的形狀位置的檢測(cè)，檢測(cè)可采用樣板定位，作輔助測(cè)量手段，若發(fā)現(xiàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)或結(jié)果沒(méi)有相關(guān)性或不符合要求時(shí)，還可采用三維座標(biāo)測(cè)量?jī)x對(duì)鑄件進(jìn)行定位。

近幾年，鑄鋼節(jié)點(diǎn)在我國(guó)的使用也越來(lái)越多，尤其在大跨結(jié)構(gòu)中的使用取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。由于鑄鋼節(jié)點(diǎn)在工業(yè)民用建筑中的使用才剛剛起步，鑄鋼節(jié)點(diǎn)的廣泛推廣應(yīng)用就必需解決以下的一些問(wèn)題：

1)鑄鋼件標(biāo)準(zhǔn)

國(guó)內(nèi)現(xiàn)行鑄鋼標(biāo)準(zhǔn)《焊接結(jié)構(gòu)用碳素鋼鑄件》GB7659-87是20世紀(jì)80年代制訂的，材料的S、P含量控制較寬松（≤0.04%），對(duì)材料的碳當(dāng)量沒(méi)有限制，材料的沖擊值較低。根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的鑄件遠(yuǎn)不能滿足大跨度焊接結(jié)構(gòu)用鑄鋼件的需要。

2)鑄鋼件生產(chǎn)

由于我國(guó)現(xiàn)行鑄鋼標(biāo)準(zhǔn)要求不高，許多鑄造廠生產(chǎn)設(shè)備簡(jiǎn)陋，難以滿足大跨度焊接結(jié)構(gòu)用鑄鋼件交付技術(shù)條件要求

3)鑄鋼件無(wú)損檢測(cè)

超聲探傷是檢驗(yàn)鋼材內(nèi)部質(zhì)量方便、經(jīng)濟(jì)、有效的檢測(cè)手段。在鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)，超聲探傷是常用的一種檢測(cè)方法。現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《鑄鋼件超聲探傷及質(zhì)量評(píng)級(jí)方法》GB7233-87僅適用于厚度大于等于30mm的鑄件。事實(shí)上，大跨度焊接結(jié)構(gòu)用鑄鋼件厚度是變化的，在焊接接口處常常較薄，厚度小于30mm也很常見(jiàn)，該部位是十分重要的，按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)則無(wú)法檢測(cè)。

4)鑄鋼件焊接

現(xiàn)行的有關(guān)鋼結(jié)構(gòu)焊接的國(guó)家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中，包括新發(fā)布執(zhí)行的《建筑鋼第一章緒論結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程》JGJ81-2002,均沒(méi)有針對(duì)鑄鋼件焊接的有關(guān)規(guī)定。在參照?qǐng)?zhí)行標(biāo)準(zhǔn)時(shí)有爭(zhēng)議。另外，目前鑄鋼件焊接士要采用手工電弧焊，其他焊接方法應(yīng)用于鑄鋼件還有待于進(jìn)一步實(shí)踐。

5)鑄鋼件設(shè)計(jì)

目前尚未有一套成熟的鑄鋼節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)方法與產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，且在實(shí)際荷載作用下鑄鋼節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力狀況十分復(fù)雜，直接制約了其推廣應(yīng)用。目前，我國(guó)對(duì)鑄鋼節(jié)點(diǎn)的研究還很缺乏，因此為了適應(yīng)該種節(jié)點(diǎn)的發(fā)展，對(duì)其進(jìn)行理論分析與試驗(yàn)研究已成為當(dāng)務(wù)之急。

由此可見(jiàn)，目前鑄鋼節(jié)點(diǎn)的生產(chǎn)、制作工藝、節(jié)點(diǎn)的檢測(cè)及節(jié)點(diǎn)施工安裝，所有的技術(shù)都還不成熟或存在缺陷，任何一個(gè)環(huán)節(jié)的失誤都將影響節(jié)點(diǎn)的實(shí)際使用性能。所以本文通過(guò)對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行有限元加載分析和足尺試驗(yàn)分析，以此來(lái)探討和研究三管鑄鋼節(jié)點(diǎn)的加工工藝、材質(zhì)均勻性及結(jié)構(gòu)實(shí)際工作形態(tài)和理論設(shè)計(jì)形態(tài)的差異，鑒定節(jié)點(diǎn)的在實(shí)際載荷作用下的工作性能的好壞。

隨著空間結(jié)構(gòu)的發(fā)展，結(jié)構(gòu)的跨度愈來(lái)愈大，結(jié)構(gòu)形勢(shì)也相應(yīng)增多。特別是近幾年來(lái)，新型結(jié)構(gòu)體系不斷出現(xiàn)，結(jié)構(gòu)中構(gòu)件和構(gòu)件之間節(jié)點(diǎn)的聯(lián)系方式也日趨復(fù)雜，傳統(tǒng)的焊接球節(jié)點(diǎn)、鋼管相貫節(jié)點(diǎn)等各種節(jié)點(diǎn)形勢(shì)已不能適應(yīng)現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展。眾所周知，鋼結(jié)構(gòu)中節(jié)點(diǎn)構(gòu)造的好壞對(duì)結(jié)構(gòu)的傳力性能、制作安裝、工程進(jìn)度及工程造價(jià)都有相當(dāng)大的影響，因此尋找受力合理、施工簡(jiǎn)單、造價(jià)低的節(jié)點(diǎn)形勢(shì)已實(shí)際的擺在廣大的工程技術(shù)人員的面前。近幾年，隨著鑄造工藝的發(fā)展，鑄鋼節(jié)點(diǎn)以其合理性與其實(shí)用性越來(lái)越受到工程界的關(guān)注。在國(guó)外，特別是在日本、德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家，鑄鋼節(jié)點(diǎn)已經(jīng)得到普遍的采用：國(guó)內(nèi)鑄鋼件的應(yīng)用也開始興起，近幾年來(lái)，在一些大跨結(jié)構(gòu)中，對(duì)受力復(fù)雜的節(jié)點(diǎn)均采用了此類節(jié)點(diǎn)形勢(shì)，并取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益；但是由于這種鑄鋼節(jié)點(diǎn)在我國(guó)的建筑行業(yè)才剛剛起步，與之相關(guān)的資料和經(jīng)驗(yàn)相對(duì)較少，導(dǎo)致鑄鋼節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和推廣中都存在一些問(wèn)題，下面通過(guò)相關(guān)資料重點(diǎn)介紹一下鑄鋼節(jié)點(diǎn)在實(shí)際工程中的應(yīng)用。