钢网架工程的现场质量检测(共3页)

1、精选优质文档-倾情为你奉上钢网架结构的现场质量检测孙永民 杨明生（陕西省建筑科学研究院，西安 ）摘 要：本文阐述了现场质量检测在钢网架结构工程中的意义，并针对当今钢网架结构在工程中容易出现的问题，提出相应的检测方法，同时结合网架工程的检测实例，阐明了现场质量检测在钢网架工程中的重要性和必要性。关键词：钢网架结构 质量检测 随着社会的发展，大跨度空间结构的应用日趋增多，钢网架结构以它的受力合理，造价经济，外形多变美观而广泛应用于大型体育场馆、工业厂房、大型展厅等建筑场所。网架结构受力合理，是因为其受力呈空间工作状态，作为网架的所有杆件都能参与工作，其刚度和整体性明显优于平面结构，具有良好的抗震性

2、能。同时，网架结构的理论研究日趋成熟，电算技术不断完备，且高强材料的应用，杆件与节点制作的定型化、工业化及简便有效、不断创新的施工方法为建筑领域钢结构网架的发展创造了条件。网架结构一般空间跨度较大，但在拼装成整体之前，还不能起到空间作用，且施工比一般平面结构复杂，安装技术和精确程度要求较高，因而在网架工程施工中，应严格按照钢结构工程施工质量验收规范（GB50205）、网架工程质量检验评定标准（JGJ78）及建筑结构检测技术标准等进行检测及工程质量控制。根据上述标准内容和网架的具体特点，可从以下内在因素加强和完善网架特别是大型异型网架工程的现场质量检测，对控制网架工程质量十分重要。1 杆件应力测

3、试网架施工分制作和安装两个过程，一般部件制作在工厂完成，而在工地现场进行安装。杆件在下料或机器加工过程中难免存在一定的偏差，现场安装时，又受环境、温度、安装工艺及前期工程中支座轴线及标高等因素影响，使得网架在拼装过程中产生附加应力，导致局部杆件的实际受力与设计相差较大，甚至危及网架的安全使用。例如，某高校体育馆网架为54.0m×54.0m的焊接正放四角锥形式，检测中对部分主要受力杆件进行了应力监控测试，该网架系现场高空拼装，由于偏差累计，造成个别支座点偏差较大，而施工单位采用滑轮倒链施加外力，强行纠偏，使得所测个别杆件应力几乎达到屈服强度，因检测时及时发现了该严重的错误施工法，立即制

4、止并避免了该作法可能造成的不利后果。因此，为保证网架的工程质量，对网架特别是大型、异性网架的杆件应力进行测试是尤为必要的。测试应力的杆件一般可选择设计内力较大的杆件、支座附近杆件、在同一节点球上规格变化较大的较小规格杆件，方法采用粘贴应变片。为了消除温度影响，应变片采用全桥或半桥温度自动补偿法；应变片在杆件同一截面两个或四个对称位置分别粘贴，以利于分析杆件轴向受力与弯曲受力状况。这样，可以在网架不同受荷阶段得到相应状况下的杆件应力，同时也可监控焊接工艺或网架吊装对杆件的影响程度。这一点曾在对某大型悬挑网架检测时起到了明显的效果，该悬挑网架根部下弦处杆件规格为159×12，一端采用螺栓

5、球节点，一端与焊接球支座焊接连接，施工时先把螺栓球一端的网格节点拼完后开始焊接支座处一端，焊完后发现杆件中部普遍向上起拱变曲，最大变形达56mm，因为杆件当时并未受其它外力作用，为找其原因，对杆件焊接端采用了不同的工艺焊接，同时测试其杆件应力变化，经测试分析，发现主要是焊接工艺不当加之冬季施工，造成焊缝收缩不匀，其中焊接产生的附加弯曲应力达43.8Mpa，后经改变焊接工艺，对每根杆件采用多次对称作者简介：孙永民（1969.3 ），男，工程师施焊，有效的消除了杆件弯曲现象。杆件应力测试，不可能直接反映全部设计荷载下的应力值，但从所测部分网架杆件在不同荷载阶段的应力表明，其应力与受荷大小基本呈线性

6、比例关系，因此可由一定荷载下的应力推算出全部设计荷载下的相应杆件应力，为科学真实的分析网架受力提供重要依据。2 支座的反力及相对高差调整网架支座的受力状况，直接影响网架及下部支撑结构的受力，要消除支座不合理受力的影响，一方面控制和减小多种因素造成的累积偏差，另一方面应严格要求土建工程对支座轴线和标高的控制。工程中如因上述原因造成网架支座偏差较大和悬空现象时，就应进行支座相对高差和支座反力调整，以保证网架及下部结构的受力安全。例如某周边支承的焊接球节点网架，共52个支座，高空拼装完成后，在自重下有悬空支座25个，占全部支座的48%，其中个别支座附近的杆件应力也达相应荷载下设计应力值的140%20

7、0%，而悬空支座附近杆件应力远远小于设计应力，为消除该应力重分布对网架和下部结构的不利影响，检测中对该网架的支座反力进行了调整，通过力传感器和同步液压顶升系统对悬空支座进行垫塞钢板，使支座最终受力与设计值基本相符，经多年使用后效果良好。因此，特殊情况下对支座反力进行调整也是十分重要的检测手段。实际上，钢结构工程施工质量验收规范（GB50205）和网架工程质量检验评定标准（JGJ78）中均对网架的安装偏差提出相应的要求，其目的就是要保证网架的实际受力状况与设计相符，而对相对高差较大或悬空的支座进行调整，也是为保证网架的合理受力及下部支承结构的安全，因此支座的反力及高差调整应当以受力合理为前提。通

8、过对一些网架工程中支座相对高差的检测，发现支座高差偏大主要是由于拼装偏差或焊接应力引起附加变形造成，通过支座调整，可消除该附加变形对网架局部受力造成的不利影响，所以在对支座调整过程中，应当以相应支座处杆件的受力安全为重点，不能盲目追求相对标高的一致而不考虑受力。例如，在一个柱点支承的厂房网架检测中，个别支座相对高差较大，其中最低与最高支座相对高差达81mm，相邻支座最大相对高差为42mm，均超出了标准规范的要求，而施工单位为了减小支座相对高差，仅对较低支座盲目顶升，导致该支座处的下弦杆弯曲变形，相邻支座出现悬空，检测中发现后，立即制止了该错误做法。经分析原因，造成支座相对高差较大主要是由于网架

9、分块吊装后在高空对支座杆件拼装时偏差较大引起，因此调整中，要求对顶升导致杆件变形的支座高度进行降低复原，对较高支座的竖向肋板适当降低，并对偏差较大的支座杆件进行了调整，确保网架受力合理的同时，减小了最低与最高支座高差及相邻支座高差，满足了规范要求。3 网架挠度测试网架结构的挠度,是设计和施工质量的综合反映，一般包含网架的自重挠度、屋面结构全部安装完毕后的恒载挠度及网架分条（分块）、高空滑移等施工时出现的挠度。按照网架结构工程质量检验评定标准（JGJ78-91）的规定，所测的挠度值不得超过相应设计值的15%，因此在对网架挠度实际检测中，应严格按照标准要求进行评定。在对一些网架的检测过程中，发现部

10、分施工单位的自检资料中经常存在以下问题：有的把网架自重或受部分荷载（檩条、屋面板、马道等）下的挠度测量值与全部设计荷载下的设计挠度值进行比较和评定，有的把实测挠度与网架结构设计与施工规程中对设计要求的容许挠度不大于L/250（L为跨度、用作屋盖）或L/300（L为跨度、用作楼层）进行比较评定，这显然是不合适的，前者是荷载状况没有对应，后者是对设计提出的要求，也就是要求网架设计应当选择恰当的形式和刚度，这样，一旦设计的形式和刚度确定，只有网架的计算挠度才与相应荷载状况下的实测挠度具有可比性，其实测挠度也才能真正反映网架的设计与施工质量。网架的挠度一般应在不同受荷阶段分别测试，因网架工程拼装完成后

11、，实测挠度结果中除挠度值外，难免存在施工偏差，挠度值随荷载变化基本呈线性变化，而施工偏差一般不随荷载变化而变化，因此，网架在相应荷载下以至全部设计荷载下的挠度f=f0+fi，其受力状况与相应挠度值如图3.1所示。4 焊缝质量检测通常网架有焊接空心球节点、螺栓球节点及焊接钢板节点等形式，尤以前两种形式最为常见。然而不论何种节点，作为钢结构的主要连接方法，焊接焊缝的质量对网架结构的安全起着尤为重要的作用。一般焊接钢板（或焊接空心球）节点本身焊缝、焊接球的管球连接焊缝、螺栓球的钢管与锥头（封板）焊缝及球节点上的吊车悬挂点焊缝等级要求较高，因此检测中，除对焊缝外观严格检查的同时，要求对焊缝的内在质量按

12、一、二级焊缝质量等级采用超声波探伤检测。根据国家标准钢结构工程施工质量验收规范（GB50205）的要求，一级焊缝要求100%探伤检测，二级焊缝要求抽查20%，施工单位应严格按照该要求进行自检，当全面自检认为合格基础上进行验证性检测时，可适当减少检测数量，但检测发现有不合格焊缝时，应当加大检测数量。在网架的焊缝质量检测中，应当作到早检查，早发现，对发现的问题认真分析，以消除材料、工艺、环境或人为因素的影响，并应对可能影响安全使用的所有焊接质量进行全面控制，否则就会产生隐患。例如某异型螺栓球节点网架，檩托与上弦螺栓球应采用螺栓连接，而工程中部分檩托因节点球上未加工螺孔，对檩托与钢球采用了焊接，检测

13、时发现个别焊缝有裂纹存在，经分析，原因在于实心球材质为碳当量较高的45号钢，且刚度大，散热快，而焊接时又未采用预热，致使焊接区域产生了脆性组织，在焊接应力和脆性组织产生时的应力共同作用下，使焊缝出现裂纹。针对这一质量问题，结合工程实际提出了相应的解决办法，一是对出现裂纹的焊缝刨掉，重新预热焊接，另外对未出现裂纹的焊缝采取氧-乙炔火焰后热以消除应力和改善内部组织，经过处理后取得了良好效果。5 节点力学性能检验网架球节点与杆件的配套检验，不仅是对材质，也是对焊接质量的直接检验，有时也可对工程中的特殊情况进行验证，以便更好的指导施工。在对某焊接球网架检测中，网架在地面拼装完成未吊装前，需对部分规格的杆件进行更换，因更换部位的节点球要重复受高温作用，且更换会造成部分杆件与节点球间的焊缝变宽，为检验该工艺对其受力性能是否产生影响，对其进行了两组节点配套力学性能的破坏性检验，其中一组试样在加工时，一端球经高温重复作用，另一端管与球间焊缝加宽，其高温作用的次数和加宽焊缝宽度与实际更换时最不利状况相同，另一组按正常工艺加工，经检验，两组均为与焊接球配套的管材首