某螺栓球鋼結構網架工程施工質量檢測及評定★

楊立國 史 勇 鄔志剛 韓 敏

(1.內蒙古工業大學土木工程學院，內蒙古 呼和浩特 010051； 2.內蒙古工業大學材料工程學院，內蒙古 呼和浩特 010051)

1 工程概況

該屋面結構采用正放四角錐鋼網架，上弦點支撐，網格尺寸2.5 m×3.0 m，下弦標高為19.4 m，網架平面尺寸為27 m×37.5 m見圖1。工程所在地抗震設防烈度8度，設計基本地震加速度為0.2g，設計地震分組為第一組，場地類別為Ⅱ類，設防類別為標準設防類，本工程安全等級為二級，主體結構設計使用年限50年。

2 鋼網架結構施工質量檢測

2.1 原材料及成品檢測

2.1.1原材料檢測

網架主體結構所用材料主要有鋼管、螺栓球、高強度螺栓及封板(或錐頭)。材料進場見證取樣檢測，螺栓球、高強度螺栓、封板(或錐頭)主要進行產品質量合格證明文件及出廠檢驗報告的檢查及外觀質量的放大鏡目測或表面探傷的現場檢測，螺栓球還需進行圓度、平行度、中心夾角、垂直度等加工允許偏差檢查；所用鋼管材一般為焊接直縫鋼管或無縫鋼管宜進行材料力學性能復檢，以及管徑壁厚及鋼管桿件加工尺寸偏差檢測[1，2]。

本工程所用鋼管鋼材為Q235B直縫電焊管，10.9S高強度螺栓，螺栓球用45號鋼鍛造成型，封板、錐頭用Q235B鋼模鍛成型。經現場抽檢所檢螺栓、螺栓球等樣品均滿足相關產品及施工驗收規范的要求，通常鋼管力學性能檢測可結合節點組合件拉力載荷試驗合并進行見下文組合拉力試件試驗。

2.1.2成品節點組合件檢測

螺栓球節點承載力試驗在GB 50205—2001鋼結構工程施工質量驗收規范和JG/T 10—2009鋼網架螺栓球節點中都有規定：前者規定螺栓球節點應按設計指定規格的球最大螺栓孔螺紋進行抗拉強度保證荷載試驗，當達到螺栓的設計承載力時，螺孔、螺紋及封板仍完好無損為合格；后者規定應對螺栓球和高強度螺栓組成的拉力載荷試件、封板或錐頭與鋼管的連接焊縫拉力載荷試件使用拉力機采用單向拉伸試驗方法進行拉伸試驗[5，6]。

組合節點拉力試件抽樣送試樣品如圖2所示，使用WAW-2000萬能試驗機對送試樣品進行的拉力試驗結果見表1。

表1 組合節點拉力載荷試驗結果

試件類型試件規格檢驗荷載/kN①②③破壞現象備注螺栓球+高強度螺栓拉力試件BS120+M20126128128螺栓球螺孔、螺紋完好無損合格BS150+M24182184186螺栓球螺孔、螺紋完好無損合格錐頭與鋼管的連接焊縫?75.5×3.75+錐頭200202206桿件屈服焊縫未變化合格?88.5×4+錐頭252254258桿件屈服焊縫未變化合格

2.2 施工安裝質量檢測

2.2.1焊縫檢測

鋼管與錐頭或封板的對接焊縫在外觀檢查合格的基礎上應進行超聲波探傷，設計為二級對接焊縫，抽取20%的焊縫進行超聲無損檢測，檢測等級為B級，評定等級為Ⅲ級及以上[4]。探傷宜在加工車間未進行防銹涂裝前進行檢測，或在桿件到達現場未拼裝前進行，此時便于按照不同的管徑按比例進行抽檢；若網架在高空拼裝完成后進行探傷檢測操作難度大、檢測效果差，同時由于檢測造成的焊縫附近的防銹涂裝補涂費工。

采用CTS-2020型超聲探傷儀檢測鋼網架焊縫的內部質量，檢測工作遵守GB 11345—2013鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結果分級。焊縫探傷參數見表2，焊縫位置及焊口編號示意見圖3，網架焊縫探傷結果見表3。

2.2.2網架撓度檢測

鋼網架結構總拼完成后及屋面工程完成后應分別測量其撓度值，且所測的撓度值不應超過相應設計值的1.15倍，施工階段的撓度檢測一般是進行總拼完成后的撓度檢測與屋面工程完成后在屋面板和網架自重下的撓度檢測，對鋼網架進行撓度測量的方法主要有水管連通器法、幾何水準法、貼反射片法、傳感器法及免棱鏡全站儀法等[3]。

表2 焊縫探傷參數

表3 網架桿件焊縫探傷結果

序號桿件規格抽檢/總根數抽檢比例%檢驗部位焊縫形式質量評級質量評定1?75.5×3.75155/77220.1端部錐頭對接焊縫Ⅱ/Ⅲ級合格2?88.5×418/8620.9端部錐頭對接焊縫Ⅱ/Ⅲ級合格3?114×48/4020端部錐頭對接焊縫Ⅱ/Ⅲ級合格4?140×49/4221.4端部錐頭對接焊縫Ⅱ/Ⅲ級合格5?159×615/7420.3端部錐頭對接焊縫Ⅱ/Ⅲ級合格6?159×87/3420.6端部錐頭對接焊縫Ⅱ/Ⅲ級合格7?180×127/3221.9端部錐頭對接焊縫Ⅱ/Ⅲ級合格

該網架現場檢測采用全站儀配合貼反射片法進行檢測，檢測網架跨度大于24 m，在下弦中央一點及各向跨度1/4點進行撓度檢測，檢測結果見表4。

表4 網架撓度檢測結果

2.2.3涂裝工程質量檢測

GB 50205—2001鋼結構工程施工質量驗收規范規定鋼結構普通涂料涂裝工程應在鋼結構構件組裝、預拼裝或鋼結構安裝工程檢驗批的施工質量驗收合格后進行。鋼結構防火涂料涂裝工程應在鋼結構安裝工程檢驗批和鋼結構普通涂料涂裝檢驗批的施工質量驗收合格后進行[1]。

本項目防腐涂裝做法為兩遍環氧富鋅底漆，漆膜厚度70 μm，中間漆環氧云鐵兩道厚度70 μm，兩道聚氨酯面漆厚度70 μm；防火涂料做法為超薄型防火涂料，耐火等級為二級，耐火極限為1.5 h。現場檢測宜在防腐涂層全部完成后采用干漆膜測厚儀進行防腐涂層的檢測及全數的外觀檢查，防火涂層完工后使用涂層厚度測量儀、測針等進行防火涂層厚度檢測及全數外觀質量檢查。實際工程中，一般防腐涂層的檢測由施工、監理單位協同完成，最終涂層的總厚度檢測由第三方檢測機構完成[8]，本案例經現場檢測涂層外觀及厚度均未達到設計的規定要求。

3 檢測結論

1)經現場檢測，網架結構用主材基本性能滿足設計文件及相關標準的要求；組合節點拉力載荷試驗反映了材料滿足設計規定，同時結構桿件及連接加工性能滿足施工質量驗收標準。

2)錐頭對接焊縫的質量評級均為Ⅱ級或Ⅲ級，表明連接焊縫的焊接質量滿足相關要求。

3)網架撓度檢測的結果參考規范應不大于相應設計值的1.15倍，實際工程中設計圖紙中不提供相應設計值，通常與撓度限值進行比較，案例工程中撓度限值為250/L=108 mm[7]，經對比撓度滿足限值要求。

4)涂裝工程的涂層厚度檢測在工程實際中一直未引起足夠的重視，本案例涂層厚度的檢測表明涂層質量未能達到設計的要求。

4 結語

通過一螺栓球網架工程的檢測實施，系統的對螺栓球網架施工階段進行了跟蹤檢測，為合理準確地進行網架結構加工、施工及安裝提供了輔助參考，為網架施工質量的評定提供了依據，同時為后續同類工程項目的施工質量檢測提供了實用參考。