钢结构支撑钢柱铸钢件节点

铸钢就是用铸造工艺在根据节点造型做好的砂模中浇注熔炼好的钢水制作完成。随着社会的进步与发展,人们对建筑的外观造型及美感要求越来越高,铸钢节点是近年来随着大型、大跨度、造型复杂的空间结构的广泛应用而发展起来的一种新型节点形式,它具有设计灵活,使用性强,安全可靠、施工方便,缩短工期、降低工程造价等优点,近年来我公司在学习、吸收国内外先进施工技术的基础上,通过工艺创新、工法提炼,逐步形成了一整套先进的施工方法和工艺,取得了较好的社会效益和经济效益,现根据本公司近几年来的工程实践,编制了本大型、大跨度、复杂结构铸钢节点焊接施工工法。

铸钢节点不受到含钢率的限制,而且因为其板厚较厚,刚度和承载力可高于同样外形的相贯节点1.2倍以上;可以根据工程的需要设计成各种形状复杂的结构形式,大大降低了工地焊接量;铸钢节点在多根杆件架交汇且角度较小时,采用圆形倒角或过渡圆滑的截面,不仅外观美观,而且可以分散焊缝,焊接质量得到了很好的保证
由于铸钢节点是根据各个节点的造型设计出来的,其结构杆件空方位角得到了比较的控制,既大大提高了施工速度,降低施工难度,缩短了工期又节约了成本。铸钢节点大大提高了结构的疲劳寿命,大大减少了工程造价和检测、维修费用,并且设计灵活,施工中避免了空间定位问题。

随着造型复杂、大跨度、大面积空间钢结构、重型钢结构的发展与广泛应用,铸钢节点主要适用于:结构节点复杂程度大,连接杆件多或有些杆件间角度较小(小于30度)的工程;节点外观美观要求高的大型体育场馆,大型公共建筑工程。
安装作业位置高度高,吊装施工难度大的工程。节点空间定位难、复杂的工程。由于铸钢节点均在厂家的车间内加工完毕,铸钢节点运抵工地后,先进行铸件的形状位置的检测,检测可采用样板定位,作辅助测量手段,若发现检测数据或结果没有相关性或不符合要求时,还可采用三维座标测量仪对铸件进行定位。

近几年,铸钢节点在我国的使用也越来越多,尤其在大跨结构中的使用取得了较好的经济效益。由于铸钢节点在工业民用建筑中的使用才刚刚起步,铸钢节点的广泛推广应用就必需解决以下的一些问题:
1)铸钢件标准
国内现行铸钢标准《焊接结构用碳素钢铸件》GB7659-87是20世纪80年代制订的,材料的S、P含量控制较宽松(≤0.04%),对材料的碳当量没有限制,材料的冲击值较低。根据该标准生产的铸件远不能满足大跨度焊接结构用铸钢件的需要。
2)铸钢件生产
由于我国现行铸钢标准要求不高,许多铸造厂生产设备简陋,难以满足大跨度焊接结构用铸钢件交付技术条件要求
3)铸钢件无损检测
超声探伤是检验钢材内部质量方便、经济、有效的检测手段。在钢结构行业,超声探伤是常用的一种检测方法。现行国家标准《铸钢件超声探伤及质量评级方法》GB7233-87仅适用于厚度大于等于30mm的铸件。事实上,大跨度焊接结构用铸钢件厚度是变化的,在焊接接口处常常较薄,厚度小于30mm也很常见,该部位是十分重要的,按国家标准则无法检测。
4)铸钢件焊接
现行的有关钢结构焊接的国家及行业标准中,包括新发布执行的《建筑钢diyi章绪论结构焊接技术规程》JGJ81-2002,均没有针对铸钢件焊接的有关规定。在参照执行标准时有争议。另外,目前铸钢件焊接士要采用手工电弧焊,其他焊接方法应用于铸钢件还有待于进一步实践。

5)铸钢件设计
目前尚未有一套成熟的铸钢节点设计方法与产品标准,且在实际荷载作用下铸钢节点的应力状况十分复杂,直接制约了其推广应用。目前,我国对铸钢节点的研究还很缺乏,因此为了适应该种节点的发展,对其进行理论分析与试验研究已成为当务之急。
由此可见,目前铸钢节点的生产、制作工艺、节点的检测及节点施工安装,所有的技术都还不成熟或存在缺陷,任何一个环节的失误都将影响节点的实际使用性能。所以本文通过对节点进行有限元加载分析和足尺试验分析,以此来探讨和研究三管铸钢节点的加工工艺、材质均匀性及结构实际工作形态和理论设计形态的差异,鉴定节点的在实际载荷作用下的工作性能的好坏。

随着空间结构的发展,结构的跨度愈来愈大,结构形势也相应增多。特别是近几年来,新型结构体系不断出现,结构中构件和构件之间节点的联系方式也日趋复杂,传统的焊接球节点、钢管相贯节点等各种节点形势已不能适应现代钢结构的发展。众所周知,钢结构中节点构造的好坏对结构的传力性能、制作安装、工程进度及工程造价都有相当大的影响,因此寻找受力合理、施工简单、造价低的节点形势已实际的摆在广大的工程技术人员的面前。近几年,随着铸造工艺的发展,铸钢节点以其合理性与其实用性越来越受到工程界的关注。在国外,特别是在日本、德国等发达国家,铸钢节点已经得到普遍的采用:国内铸钢件的应用也开始兴起,近几年来,在一些大跨结构中,对受力复杂的节点均采用了此类节点形势,并取得了较好的经济效益;但是由于这种铸钢节点在我国的建筑行业才刚刚起步,与之相关的资料和经验相对较少,导致铸钢节点的设计、生产和推广中都存在一些问题,下面通过相关资料重点介绍一下铸钢节点在实际工程中的应用。