网架结构因其结构新颖,受力合理,自重轻、用钢量低等优点,我国从80年代后期大量涌现,广泛应用于大型体育场馆、展览中心、影剧院、商场、航站楼、候车厅、工厂车间、仓库、电视塔等。国内网架结构主要分为:焊接球节点网架及螺栓球节点网架两种。螺栓球节点网架其构件工厂内加工量较大,现场安装便捷,适用于现场工期紧,施工条件、用电量受制约,网架形状复杂、杆件定位困难的异形结构。网架的加工制作质量是保证结构质量和工程安装的关键。
我公司承建的通航机场库网架是螺栓球节点网架结构,螺栓球节点重量占工程钢构总量的近35%;网架螺栓球节点包括有上弦和下弦,其加工质量的好坏直接影响到整个网架质量。螺栓球节点由工厂制作后直接发运至现场进行组装安装。对于螺栓球节点网架来说,杆件的加工是整个网架结构加工的重点;不仅因为杆件的重量占总量的近70%。更是由杆件加工的质量精度直接影响网架现场的组装安装;杆件或长或短都无法进行网架的安装。
2 原材料的质量控制
钢网架使用的钢材、连接材料、高强度螺栓、焊条等材料应符合现行国家产品标准和设计要求,应有出厂合格证明和有关质量保证资料。螺栓球、锥头、封板、套筒、网架杆件、焊接钢板节点等半成品,应符合设计要求及相应的国家标准规定,并应有出厂合格证明和有关质量保证资料。制造钢结构网架用的螺栓球的钢材,必须符合设计规定及相应材料的技术条件和标准。
材料进场后应按规范要求全数检查产品的质量合格证明文件、中文标志及检验报告。按规范规定的数量比例进行抽查和复验,可根据外观情况适当扩大抽查比例。
无缝钢管、高频焊管、钢板、型钢钢材切割面或剪切面应检查无裂纹、夹渣、分层和大于1mm的缺棱。焊接材料应检查焊条外观不应有药皮脱落、焊芯生锈等缺陷。按量抽查1%,且不少于10包。重要钢结构采用的焊接材料进行抽样复验,复验结果应符合现行国家产品标准和设计要求。
3 生产组织
合理调配人力、设备等资源,做好对操作、检验、生产管理人员的培训,各工序人员资格应满足工序加工要求,其中:1)下料人员应具备机械识图和自动或半自动气割、锯床等实际操作技能;2)组焊人员应具备识图和焊接操作基本技能;3)焊接人员应持证上岗,拥有焊接材料、焊接工艺、焊接标准等方面的知识并具备焊接实际操作能力;4)涂装人员应具备涂装前处理设备、吊装设备、喷漆设备操作技能,熟悉各种涂料配制和涂装实际操作;5)生产人员应具备良好的专业技能,较强的质量意识和管理意识,能够有效指导所管辖工段各工序的操作。
生产环境控制应保证清洁干净、通风良好、工序流转畅通有序、各类工位器具摆放整齐、现场无杂物等,应满足工序生产需要。产品焊接过程中焊接材料应贮放在干燥、通风良好的地方,并设专人保管,雨天时禁止露天焊接,当构件表面潮湿时必须清除干净方可施焊。
涂装环境温度和相对湿度应符合涂料使用说明书规定的要求,当无具体要求时,环境温度宜控制在5℃~38℃之间,相对湿度不应大于85%,涂装后4h内应保护免受雨淋。
工序操作过程中使用的设备其性能应满足工艺要求,设备监视装置良好,焊接设备在从事焊接前应用钳式电流表对其仪表示值进行标定,以确保焊接参数正确并符合工艺规定。
4 网架螺栓球制作
圆钢下料,球节点材质要求为45#,材料主要为圆钢。圆钢下料采取锯床机械锯割。首先将圆钢在加热炉中加热至1150℃~1200℃。初锻采取高速蒸汽冲床。或油压机+专用成型模具。球体锻造采取高速蒸汽冲床,配合专用成型模具。锻造加工温度应控制在800~850℃.锻造时球体表面不得有微裂纹的产生。同时锻造后的球体表面应均匀顺滑。在专用车床上首先劈出工艺孔平面,然后在该平面上钻出工艺孔。以工艺孔为基准进行球体的装夹(配置专用夹具)。先采用钻头钻出螺栓孔,然后换成丝锥进行内螺纹的攻制。内螺纹丝锥公差应符合国家标准《丝锥螺纹公差》GB968中的H4级。检查螺栓球标记是否齐全。螺栓球印记要打在基准孔平面上,要有球号、螺纹孔加工工号等;字迹清晰可辨。最后进行除锈,除锈等级需达到设计要求的Sa2.5级。
5 网架杆件制作
网架杆件主要有:钢管、锥头(封板)、套筒、高强螺栓和销轴等组成首先钢管下料,杆件钢管为高频焊管或无缝钢管。钢管下料采取管子自动切割机,下料坡口一次性成型。钢管数控切割下料。锥头材料为45#,原材料主要是圆钢,下料采取锯床锯割。锥头锻造采取高速蒸汽冲床。或油压机+专用成型模具。锥头成型采取机加工。
杆件组装焊接在专用设备上进行,采取CO2气体保护自动焊。焊接时,保持焊枪与杆件之间偏移5~10mm;同时,焊枪与钢管平面内旋转10~15℃角度;偏转角度与钢管旋转方向相反。杆件检验应检验焊縫余高和焊缝错边,检验杆件检验后的外形尺寸是否符合设计图纸要求。焊缝金属表面焊波均匀,无裂纹、弧坑裂纹、电弧擦伤、焊瘤、表面夹渣、表面气孔等缺陷,焊接区不得有飞溅物;咬边深度应小于0.05t(t为管壁厚)。同时对焊缝进行UT检测。杆件印记应有杆件号、焊工号、超声波检测号等钢印,且字迹清晰可辨。最后进行除锈,除锈等级需达到设计要求的Sa2.5级。杆件表面油漆主要采取喷涂方法。涂装的厚度由干湿膜测厚仪控制并符合设计要求。杆件采取打包方式困扎,并要求捆绑牢固。.每个打包捆上挂有杆件所在工程名称、杆件数量和编号等。
6 质量标准与检验验收
探伤操作选用GB/T 11345-2013《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分析》适用于母材厚度不小于8mm的铁素体类钢全焊透熔化焊对接焊缝脉冲反射法手工超声波检验;JG\T203-2007《螺栓球节点钢网架焊缝超声波探伤及质量分极法》适用于母材厚度3.5mm~25mm、管径不小于42.3mm普通碳素钢和低合金钢杆件与锥头或封板焊缝以及钢管对接焊缝A型脉冲反射法手工超声波以及根据探伤结果进行的质量分级标准。
7 结语
钢网架技术成熟、施工周期短、施工安全,可以节省投资,故网架结构已经在各领域广泛应用,通过合理的施工组织和严格的质量控制,确保网架构件的加工制作质量是保证网架结构安全的前提。