某螺栓球钢结构网架工程施工质量检测及评定★

杨立国 史 勇 邬志刚 韩 敏

(1.内蒙古工业大学土木工程学院，内蒙古 呼和浩特 010051； 2.内蒙古工业大学材料工程学院，内蒙古 呼和浩特 010051)

1 工程概况

该屋面结构采用正放四角锥钢网架，上弦点支撑，网格尺寸2.5 m×3.0 m，下弦标高为19.4 m，网架平面尺寸为27 m×37.5 m见图1。工程所在地抗震设防烈度8度，设计基本地震加速度为0.2g，设计地震分组为第一组，场地类别为Ⅱ类，设防类别为标准设防类，本工程安全等级为二级，主体结构设计使用年限50年。

2 钢网架结构施工质量检测

2.1 原材料及成品检测

2.1.1原材料检测

网架主体结构所用材料主要有钢管、螺栓球、高强度螺栓及封板(或锥头)。材料进场见证取样检测，螺栓球、高强度螺栓、封板(或锥头)主要进行产品质量合格证明文件及出厂检验报告的检查及外观质量的放大镜目测或表面探伤的现场检测，螺栓球还需进行圆度、平行度、中心夹角、垂直度等加工允许偏差检查；所用钢管材一般为焊接直缝钢管或无缝钢管宜进行材料力学性能复检，以及管径壁厚及钢管杆件加工尺寸偏差检测[1，2]。

本工程所用钢管钢材为Q235B直缝电焊管，10.9S高强度螺栓，螺栓球用45号钢锻造成型，封板、锥头用Q235B钢模锻成型。经现场抽检所检螺栓、螺栓球等样品均满足相关产品及施工验收规范的要求，通常钢管力学性能检测可结合节点组合件拉力载荷试验合并进行见下文组合拉力试件试验。

2.1.2成品节点组合件检测

螺栓球节点承载力试验在GB 50205—2001钢结构工程施工质量验收规范和JG/T 10—2009钢网架螺栓球节点中都有规定：前者规定螺栓球节点应按设计指定规格的球最大螺栓孔螺纹进行抗拉强度保证荷载试验，当达到螺栓的设计承载力时，螺孔、螺纹及封板仍完好无损为合格；后者规定应对螺栓球和高强度螺栓组成的拉力载荷试件、封板或锥头与钢管的连接焊缝拉力载荷试件使用拉力机采用单向拉伸试验方法进行拉伸试验[5，6]。

组合节点拉力试件抽样送试样品如图2所示，使用WAW-2000万能试验机对送试样品进行的拉力试验结果见表1。

表1 组合节点拉力载荷试验结果

试件类型试件规格检验荷载/kN①②③破坏现象备注螺栓球+高强度螺栓拉力试件BS120+M20126128128螺栓球螺孔、螺纹完好无损合格BS150+M24182184186螺栓球螺孔、螺纹完好无损合格锥头与钢管的连接焊缝ϕ75.5×3.75+锥头200202206杆件屈服焊缝未变化合格ϕ88.5×4+锥头252254258杆件屈服焊缝未变化合格

2.2 施工安装质量检测

2.2.1焊缝检测

钢管与锥头或封板的对接焊缝在外观检查合格的基础上应进行超声波探伤，设计为二级对接焊缝，抽取20%的焊缝进行超声无损检测，检测等级为B级，评定等级为Ⅲ级及以上[4]。探伤宜在加工车间未进行防锈涂装前进行检测，或在杆件到达现场未拼装前进行，此时便于按照不同的管径按比例进行抽检；若网架在高空拼装完成后进行探伤检测操作难度大、检测效果差，同时由于检测造成的焊缝附近的防锈涂装补涂费工。

采用CTS-2020型超声探伤仪检测钢网架焊缝的内部质量，检测工作遵守GB 11345—2013钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级。焊缝探伤参数见表2，焊缝位置及焊口编号示意见图3，网架焊缝探伤结果见表3。

2.2.2网架挠度检测

钢网架结构总拼完成后及屋面工程完成后应分别测量其挠度值，且所测的挠度值不应超过相应设计值的1.15倍，施工阶段的挠度检测一般是进行总拼完成后的挠度检测与屋面工程完成后在屋面板和网架自重下的挠度检测，对钢网架进行挠度测量的方法主要有水管连通器法、几何水准法、贴反射片法、传感器法及免棱镜全站仪法等[3]。

表2 焊缝探伤参数

表3 网架杆件焊缝探伤结果

序号杆件规格抽检/总根数抽检比例%检验部位焊缝形式质量评级质量评定1ϕ75.5×3.75155/77220.1端部锥头对接焊缝Ⅱ/Ⅲ级合格2ϕ88.5×418/8620.9端部锥头对接焊缝Ⅱ/Ⅲ级合格3ϕ114×48/4020端部锥头对接焊缝Ⅱ/Ⅲ级合格4ϕ140×49/4221.4端部锥头对接焊缝Ⅱ/Ⅲ级合格5ϕ159×615/7420.3端部锥头对接焊缝Ⅱ/Ⅲ级合格6ϕ159×87/3420.6端部锥头对接焊缝Ⅱ/Ⅲ级合格7ϕ180×127/3221.9端部锥头对接焊缝Ⅱ/Ⅲ级合格

该网架现场检测采用全站仪配合贴反射片法进行检测，检测网架跨度大于24 m，在下弦中央一点及各向跨度1/4点进行挠度检测，检测结果见表4。

表4 网架挠度检测结果

2.2.3涂装工程质量检测

GB 50205—2001钢结构工程施工质量验收规范规定钢结构普通涂料涂装工程应在钢结构构件组装、预拼装或钢结构安装工程检验批的施工质量验收合格后进行。钢结构防火涂料涂装工程应在钢结构安装工程检验批和钢结构普通涂料涂装检验批的施工质量验收合格后进行[1]。

本项目防腐涂装做法为两遍环氧富锌底漆，漆膜厚度70 μm，中间漆环氧云铁两道厚度70 μm，两道聚氨酯面漆厚度70 μm；防火涂料做法为超薄型防火涂料，耐火等级为二级，耐火极限为1.5 h。现场检测宜在防腐涂层全部完成后采用干漆膜测厚仪进行防腐涂层的检测及全数的外观检查，防火涂层完工后使用涂层厚度测量仪、测针等进行防火涂层厚度检测及全数外观质量检查。实际工程中，一般防腐涂层的检测由施工、监理单位协同完成，最终涂层的总厚度检测由第三方检测机构完成[8]，本案例经现场检测涂层外观及厚度均未达到设计的规定要求。

3 检测结论

1)经现场检测，网架结构用主材基本性能满足设计文件及相关标准的要求；组合节点拉力载荷试验反映了材料满足设计规定，同时结构杆件及连接加工性能满足施工质量验收标准。

2)锥头对接焊缝的质量评级均为Ⅱ级或Ⅲ级，表明连接焊缝的焊接质量满足相关要求。

3)网架挠度检测的结果参考规范应不大于相应设计值的1.15倍，实际工程中设计图纸中不提供相应设计值，通常与挠度限值进行比较，案例工程中挠度限值为250/L=108 mm[7]，经对比挠度满足限值要求。

4)涂装工程的涂层厚度检测在工程实际中一直未引起足够的重视，本案例涂层厚度的检测表明涂层质量未能达到设计的要求。

4 结语

通过一螺栓球网架工程的检测实施，系统的对螺栓球网架施工阶段进行了跟踪检测，为合理准确地进行网架结构加工、施工及安装提供了辅助参考，为网架施工质量的评定提供了依据，同时为后续同类工程项目的施工质量检测提供了实用参考。