高層建筑鋼結(jié)構(gòu)骨架節(jié)點(diǎn)鑄鋼件
大型鑄鋼節(jié)點(diǎn)在超高層建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用
鑄鋼節(jié)點(diǎn)配有伸臂桁架及巨型斜撐桁架,其中37~38層、55~59層加強(qiáng)層核心筒內(nèi)筒柱與桁架連接節(jié)點(diǎn)部位有兩軸線因連接桿件傾斜角度大,受力復(fù)雜,設(shè)計(jì)采用鑄鋼節(jié)點(diǎn)。該鑄鋼節(jié)點(diǎn)分別與伸臂桁架、箱型鋼柱、剪力墻內(nèi)鋼板及連梁焊接,與之連接鋼板厚度為 60~130毫米,涉及鋼材材質(zhì)包括Q345B、Q345GJC、Q420GJC等。鑒于鑄鋼節(jié)點(diǎn)應(yīng)用于本工程荷載較大、受力復(fù)雜的關(guān)鍵部位,加上鑄鋼材料固有的一些缺點(diǎn),因此鑄鋼節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)及焊接工藝顯得尤為重要,可靠與否直接關(guān)系到整體結(jié)構(gòu)的安全。
大型鑄鋼節(jié)點(diǎn)在超高層建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用
鑄鋼節(jié)點(diǎn)部位多個(gè)桿件交匯,與之連接桿件均為厚板構(gòu)件,其中伸臂桁架弦桿使用的鋼板最厚,最大為130毫米,材質(zhì)為低合金高強(qiáng)鋼Q420GJC,焊接熔敷量大,焊接殘余應(yīng)力大;鑄鋼件勻質(zhì)性差,結(jié)構(gòu)較軋制鋼板疏松,厚度方向受力較弱,不能用厚度方向性能Z向指標(biāo)對(duì)鑄鋼件衡量;厚度60~130毫米的鋼板焊接于鑄鋼件的表面,過(guò)大的焊接收縮應(yīng)力增大了鑄鋼件厚度方向?qū)訝钏毫褍A向,一旦出現(xiàn)此結(jié)果,修復(fù)將很困難;鑄鋼件晶粒粗大,如果焊接材料、焊接工藝不當(dāng),容易產(chǎn)生冷裂紋;鑄鋼件由于本身生產(chǎn)特點(diǎn)決定了晶間存在低熔點(diǎn)偏析,且雜質(zhì)較多,高的熱應(yīng)力作用情況下可能導(dǎo)致鑄鋼件內(nèi)部熱裂紋;鑄鋼件本身存在疏松氣孔,焊接過(guò)程中內(nèi)部氣體的分解,增加了熔池中氣體的成分,易產(chǎn)生氣孔;鑄鋼節(jié)點(diǎn)分支桿件多,個(gè)別桿件相對(duì)于柱身存在雙向的傾斜角度,空間定位困難,增加了制作精度控制難度。
鑄鋼節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)與節(jié)點(diǎn)構(gòu)造優(yōu)化
鑄鋼焊接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí),鑄鋼受力計(jì)算截面為與之連接的鋼板對(duì)應(yīng)的截面積,材質(zhì)、節(jié)點(diǎn)構(gòu)造如不滿足規(guī)范條件,將會(huì)給鑄鋼節(jié)點(diǎn)的制作和受力帶來(lái)極大風(fēng)險(xiǎn),給結(jié)構(gòu)安全帶來(lái)嚴(yán)重隱患。所以節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)不僅須滿足承載能力要求,同時(shí)還應(yīng)考慮鑄造、制作及焊接工藝方面的要求。
為保證深圳京基蔡屋圍金融中心工程良好的焊接性能,鑄鋼節(jié)點(diǎn)與其他構(gòu)件連接時(shí),受拉控制為主的焊縫連接應(yīng)采用對(duì)接全熔透焊縫。在節(jié)點(diǎn)構(gòu)造上,要盡量避免鑄鋼本體直接與構(gòu)件T形焊透連接。采用鑄鋼本體伸出臺(tái)階與厚板部件連接,伸出的臺(tái)階壁厚不得急劇變化,其壁厚變化斜率應(yīng)小于1:5。鑄鋼節(jié)點(diǎn)細(xì)部設(shè)計(jì)應(yīng)避免尖角或直角,且有利于氣體的排出。由于伸臂桁架鑄鋼節(jié)點(diǎn)焊接熔敷量大,焊接后易產(chǎn)生焊接變形,焊接應(yīng)力可能導(dǎo)致裂紋。對(duì)此可采取合理的焊接工藝措施,從根本上減小或消除焊接問(wèn)題是保證鑄鋼節(jié)點(diǎn)質(zhì)量的關(guān)鍵所在。
為確保鑄鋼件接頭的焊接質(zhì)量,焊接之前對(duì)鑄鋼件母材焊接接頭的臺(tái)階部位150毫米區(qū)域進(jìn)行超聲波檢測(cè),檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)為:GB7233-87《鑄鋼件超聲波探傷及質(zhì)量評(píng)級(jí)方法》,質(zhì)量等級(jí)為II級(jí)。
高層建筑鋼結(jié)構(gòu)骨架節(jié)點(diǎn)鑄鋼件