鑄鋼節(jié)點(diǎn)是鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)處整體鑄造的建筑鑄鋼件

鑄鋼節(jié)點(diǎn)定義，鑄鋼節(jié)點(diǎn)是在建筑結(jié)構(gòu)中，將鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件、部件或板件連接成整體的鑄鋼件,多桿件連接的節(jié)點(diǎn)以及建筑上有特殊外形要求時(shí)可采用鑄鋼節(jié)點(diǎn)

隨著建筑業(yè)的飛速發(fā)展，為了滿足建筑造型及功能要求，新型建筑體系不斷出現(xiàn)，結(jié)構(gòu)跨度愈來(lái)愈大，這將使連接各構(gòu)件的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造日趨復(fù)雜，傳統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)形式已不能滿足現(xiàn)代結(jié)構(gòu)發(fā)展的要求。 鑄鋼節(jié)點(diǎn)作為我國(guó)新興的節(jié)點(diǎn)形式以其*的優(yōu)點(diǎn)在鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用中顯示出合理性與適應(yīng)性，不僅解決了焊接球節(jié)點(diǎn)由于結(jié)構(gòu)跨度的增大使球徑過(guò)大的困難，而且可解決鋼管相貫節(jié)點(diǎn)由于進(jìn)行相貫線的切割導(dǎo) 致施工不便的問(wèn)題。隨著鑄造工藝的提高， 鑄鋼節(jié)點(diǎn)在鋼結(jié)構(gòu)中將得到日趨廣泛的應(yīng)用。然而我國(guó)對(duì)這方面的研究很少，還沒(méi)有 相關(guān)文獻(xiàn)從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面系統(tǒng)研究鑄鋼節(jié)點(diǎn)。

目前，為了適應(yīng)鑄鋼節(jié)點(diǎn)的快速發(fā)展， 我國(guó)準(zhǔn)備編制鑄鋼節(jié)點(diǎn)規(guī)范，因此對(duì)鑄鋼節(jié)點(diǎn)的研究勢(shì)在必行。本文從鑄鋼節(jié)點(diǎn)的特點(diǎn)、設(shè)計(jì)、質(zhì)量控制、焊接等方面進(jìn)行系 統(tǒng)研究，提出了鑄鋼節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，不僅 為該種節(jié)點(diǎn)在工程中的推廣應(yīng)用提供指 導(dǎo)，而且為今后規(guī)范的編制提供參考。

鑄鋼節(jié)點(diǎn)的特點(diǎn)以及類型

1.1鑄鋼節(jié)點(diǎn)的常用結(jié)構(gòu)形式

鑄鋼節(jié)點(diǎn)的常用結(jié)構(gòu)形式有樹型鑄鋼 節(jié)點(diǎn)、釵接鑄鋼節(jié)點(diǎn)及混合型鑄鋼節(jié)點(diǎn)等。 樹型鑄鋼節(jié)點(diǎn)，用來(lái)取代主管與多根支管 相貫的節(jié)點(diǎn)，用對(duì)接焊縫取代相貫焊縫,焊 縫分散，減少了焊接應(yīng)力集中。釵接鑄鋼節(jié) 點(diǎn)，常用于桿件端部連接處（如支座處等）， 可簡(jiǎn)化節(jié)點(diǎn)、造型美觀。混合型鑄鋼節(jié)點(diǎn)， 具有樹型鑄鋼節(jié)點(diǎn)和釵接鑄鋼節(jié)點(diǎn)的共同 特點(diǎn)。在南京奧林匹克體育中心項(xiàng)目中還設(shè)計(jì)了鑄鋼球節(jié)點(diǎn)。

1.2鑄鋼節(jié)點(diǎn)的特點(diǎn)

鑄鋼節(jié)點(diǎn)與普通管相貫節(jié)點(diǎn)、管板節(jié) 點(diǎn)相比，具有以下特點(diǎn)：

1）可根據(jù)實(shí)際需要設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)形式,可 塑性強(qiáng)、造型美觀。

2）鑄鋼節(jié)點(diǎn)一般為實(shí)心，僅在接口處 局部挖空，即使全為空心，也比鋼管或鋼 板厚。因此承載力高、抗變形能力強(qiáng)。

3）鑄鋼節(jié)點(diǎn)常以對(duì)接焊縫取代管管相 貫焊縫、取消管板組合焊縫，可分散焊縫， 減少焊接量，減小焊接應(yīng)力集中。

4）勻質(zhì)性相對(duì)較差

2、鋼結(jié)構(gòu)用鑄鋼節(jié)點(diǎn)在國(guó)內(nèi)廣泛推廣需 要解決的幾個(gè)問(wèn)題

在國(guó)內(nèi)，由于結(jié)構(gòu)用鑄鋼件應(yīng)用于大 型民用建筑鋼結(jié)構(gòu)中的重要節(jié)點(diǎn)剛剛起 步，鑄鋼節(jié)點(diǎn)廣泛推廣應(yīng)用迫切需要解決 的主要問(wèn)題如下：

2.1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MGB7659-87）是20世紀(jì)80年代編 的,材料的S、P含量控制較寬松（M0104%）, 對(duì)材料的碳當(dāng)量沒(méi)有限制，材料的沖擊值 較低。實(shí)際上，目前我國(guó)鋼材的冶煉技術(shù)已 達(dá)到水平，該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于鑄鋼件的 尺寸公差、鑄件的表面質(zhì)量也要求較低。根 據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的鑄件遠(yuǎn)不能滿足祖國(guó)大江 南北大跨度焊接結(jié)構(gòu)用鑄鋼件的需要。因 此，國(guó)內(nèi)迫切需要一套適用于大跨度管桁 架焊接結(jié)構(gòu)用鑄鋼件的標(biāo)準(zhǔn)。目前大跨度 管桁架焊接結(jié)構(gòu)用鑄鋼件主要是引用國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)。

2.2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。在蘇州體育場(chǎng)、上海新國(guó)際博覽中心、深圳游泳跳水館等工程的鑄鋼件生產(chǎn)中，均出現(xiàn)過(guò)因鑄鋼件質(zhì)量問(wèn)題而返爐重新澆鑄的現(xiàn)象，成本大大增加。另外，現(xiàn)有鑄造廠冶煉 爐的容積較小（普遍為5t）,不能滿足單件重 量較大鑄件的需要。為了保證質(zhì)量、降低成本、提高生產(chǎn)能力，滿足工程需要，鑄造大 跨度焊接結(jié)構(gòu)用鑄鋼件的生產(chǎn)廠應(yīng)進(jìn)行技 術(shù)改造，包括從制模、冶煉、熱處理直至檢驗(yàn)的全過(guò)程改造。

2.3鑄鋼件無(wú)損檢測(cè)

超聲探傷是檢驗(yàn)鋼材內(nèi)部方便、經(jīng)濟(jì)、有效的檢測(cè)手段。在鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)， 超聲探傷是的一種檢測(cè)方法。現(xiàn)行國(guó)標(biāo)《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 的鑄鋼件。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)標(biāo)則無(wú)法檢測(cè)。

2.4鑄鋼件焊接及焊縫無(wú)損檢測(cè)

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，包括發(fā)布執(zhí)行的《建筑鋼結(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。例如：現(xiàn)行的鋼材焊接工藝評(píng)定 標(biāo)準(zhǔn)均要求進(jìn)行冷彎試驗(yàn)，但所有鑄鋼標(biāo) 準(zhǔn)對(duì)鑄鋼件并無(wú)冷彎性能要求。那么，進(jìn)行鑄鋼件焊接工藝評(píng)定時(shí)是否應(yīng)進(jìn)行冷彎試驗(yàn)?zāi)?另外，目前鑄鋼件焊接主要釆用手工電弧焊，其他焊接方法應(yīng)用于鑄鋼件還有 待于進(jìn)一步實(shí)踐。由于鑄鋼件組織不均勻、晶粒粗大、透 聲性差、衰減嚴(yán)重，焊縫超聲探傷的評(píng)審困難，焊縫檢測(cè)現(xiàn)也無(wú)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)可循。

3、鑄鋼節(jié)點(diǎn)質(zhì)量控制

雖然鑄鋼節(jié)點(diǎn)在國(guó)內(nèi)廣泛推廣還需解決許多問(wèn)題，但設(shè)計(jì)師們正不斷采用該結(jié)構(gòu)形式。通過(guò)實(shí)踐，施工單位應(yīng)從設(shè)計(jì)、鑄 造、焊接、檢驗(yàn)等幾個(gè)方面嚴(yán)格控制鑄鋼節(jié)點(diǎn)質(zhì)量。

3.1節(jié)點(diǎn)的細(xì)部設(shè)計(jì)

鑄鋼節(jié)點(diǎn)的細(xì)部設(shè)計(jì)在滿足承載能力的同時(shí)，應(yīng)考慮滿足鑄造、制作及焊接工藝 要求。

1）鑄鋼件細(xì)部設(shè)計(jì)應(yīng)避免尖角或直 角，且有利于氣體排出。

2）鑄鋼件焊接應(yīng)采用對(duì)接焊縫，盡量 避免T形接頭，以降低焊接應(yīng)力。

3）明確鑄鋼件的化學(xué)成分、機(jī)械性能、 熱處理制度、精度要求、檢驗(yàn)方法和合格等 級(jí)等。

3.2鑄鋼多節(jié)點(diǎn)焊接及焊接檢驗(yàn)

3.21焊接工藝評(píng)定

鑄鋼節(jié)點(diǎn)焊前首先要進(jìn)行焊接工藝評(píng) 定。可參照《建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程》 （JGJ81-2002）或《鋼制壓力容器焊接工藝評(píng) 定?（JB4708-2000）進(jìn)行。彎曲試驗(yàn)是否可免 做，應(yīng)征得設(shè)計(jì)或監(jiān)理方的同意。

3.22焊接方案及實(shí)施

焊接工藝評(píng)定合格后，應(yīng)根據(jù)評(píng)定結(jié) 果及結(jié)構(gòu)形式編制詳細(xì)的焊接方案，以指 導(dǎo)施工。焊工正式焊接鑄鋼件前，應(yīng)進(jìn)行焊 前模擬考試，并接受安全教育及技術(shù)培訓(xùn)。

鑄鋼節(jié)點(diǎn)焊接除應(yīng)做好焊材烘烤、坡 口清理、逐層清渣等常規(guī)焊前準(zhǔn)備、焊接過(guò) 程質(zhì)量控制工作之外，還應(yīng)重點(diǎn)考慮以下 幾個(gè)方面。

1）預(yù)熱及層間溫度。由于鑄鋼節(jié)點(diǎn)大 部分較厚,工藝要求進(jìn)行預(yù)熱，但鑄鋼件形 狀不規(guī)則，厚度也不均勻，給預(yù)熱帶來(lái)很大 難度。為了避免焊縫產(chǎn)生冷裂紋，必須采取 有效的預(yù)熱措施，確保達(dá)到預(yù)熱溫度且溫 度均勻。焊接應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，以保證層間溫度 不低于預(yù)熱溫度。

2）焊縫返修。在施工過(guò)程中，由于大多 數(shù)鑄鋼件焊縫為全位置單面對(duì)接焊縫，焊 接難度大，岀現(xiàn)焊縫返修是正常的。但鑄鋼 件剛性大，返修會(huì)使局部應(yīng)力增加，返修還 可能降低調(diào)質(zhì)態(tài)鑄鋼的強(qiáng)度，因此應(yīng)采取 切實(shí)有效措施降低返修率，避免二次返修。

4、綜上所述

鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展，大跨度管桁架結(jié)構(gòu)應(yīng)用前景更加廣闊，大跨度焊接結(jié)構(gòu)用鑄鋼節(jié)點(diǎn)愈來(lái)愈受到人們的重視。雖然在應(yīng)用中存在這樣那樣的問(wèn)題，但我們相信,隨著對(duì)鑄鋼節(jié)點(diǎn)研究的深入，這些問(wèn)題必然會(huì)逐步得到解決，大跨度焊接 結(jié)構(gòu)用鑄鋼件的理論及應(yīng)用技術(shù)將日益完善