对_网架结构工程质量检验评定标准_JGJ78_91_若干问题的.pdf

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1、 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/文章编号100228528(2009)1120108203对 网架结构工程质量检验评定标准(JGJ78291)若干问题的探讨宋明志1,2,王 浩2,张数勋2(11 淮海工学院 土木工程学院,江苏 连云港222005;21 国家网架及钢结构产品质量监督检验中心,江苏 徐州221006)摘 要网架结构具有独特的优越性,因此在我国得到的了广泛的应用和发展。而现行的 网架结构工程质量检验评定标准JG J 78291由于制定年代较

2、早,与网架的发展相比日渐陈旧,其中的某些条款规定不尽合理。在这一背景下,本文对该标准中存在的若干问题进行了深入分析探讨,为日后该标准的重新修订提供必要的参考依据。关键词网架结构;表面裂纹;尺寸偏差;高强度螺栓;强度检验中图分类号 TU356;TU202文献标识码 ADiscussion on Some Problems of Criteria for Evaluationof Grid Constructional Engineering Quality Inspection(JG J 78291)SONG Ming2zhi1,2,WANG Hao2,ZHANG Shu2xun2(1.Coll

3、ege of Civil Engineering,Huaihai Institute of Technology,Lianyungang222005,Jiangsu,China;2.Xuzhou Institute for Products Quality Supervision&Inspection,Xuzhou221006,Jiangsu,China)Abstract Grid structures have been developed and applied widely in China because of its unique advantages.However,current

4、 criteriafor evaluation of grid constructional engineering quality inspection JG J 78291 is obsolete to a certain extent since it was formulated earliercompared with the development of the grid structure,and some items and specifications are unreasonable.Therefore,deep2going analysis wasdone for som

5、e problems in the criteria,which could supply necessary reference for its future revision.Keywords grid structure;surface crack;size deviation;high strength bolt;strength inspecting收稿日期 2009204207基金项目江苏省质量技术监督局科技项目(K J061315)作者简介宋明志(19772),男,硕士,讲师联系方式 songmingzhi77 0 引 言在我国,第一个网架结构是在1964年首次用于上海师范学院球

6、类房的屋盖上,这个3115m4015m大小、以角钢焊成的网架,在当时似乎并没有引起人们的注意,谁也未曾料到这样一个网架掀开了中国空间结构发展史上新的一页。从20世纪60年代起,网架结构以其独特的优越性逐步成为我国发展最快的结构体系之一。但对于钢网架结构的设计、施工质量,相关检验标准的制定则相对滞后。在1978年,以中国建筑科学研究院为主的十多个设计、施工与教学单位着手编制 网架结构设计与施工规定,由前国家建筑工程总局批准于1981年试行。1991年正式颁发 网架结构设计和施工规程(JG J7291)和 网架结构工程质量检验评定标准(JG J78291),这成为世界上第一个由国家颁发的网架结构技

7、术规范,并与当时的钢结构施工验收规范配套使用。从此网架的设计、施工有了技术法规可以遵循,并加强对网架的检验与监督管理。2002年又按新的验收体系颁布了 钢结构工程施工质量验收规范G B5020522001,新规范首次将网架安装作为一个分项工程纳入其中,终于使网架工程的施工质量有了法定验收标准。这在网架结构发展进程中,起到了积极推动作用。网架结构工程质量检验评定标准JG J 78291经过多年的实践,证明是可行的,但是也有许多规定与我国网架行业生产现状及检验不相适应。有些规定可操作性不强,在具体实施过程中,仍然存在一些困惑和问题需要解决,现就 网架结构工程质量检验第25卷第11期2009年11月

8、建 筑 科 学BUILDING SCIENCEVol125,No111Nov.2009 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/评定标准JG J 78291中的若干问题进行探讨,为日后该标准的重新修订提供必要的参考依据。1 研究问题之一 螺栓球表面裂纹螺栓球表面裂纹一直是困扰网架工程界的一个难题。螺栓球的锻造加工是一个比较复杂的工艺,需经过若干个加工程序,即:钢材下料 高温焙烧 高温锻打 成型冷却,而成型冷却大部分采用自然冷却方式,由于表面温度和内部温度冷却速度

9、不一致,造成表面受拉、内部受压,表面产生较大的拉应力,以至于出现裂纹,因此锻造出的螺栓球表面不出现裂纹很难实现。统计结果显示,95%以上的螺栓球表面都存在一定的表面裂纹。文献1第31112条规定:螺栓球严禁有过烧、裂纹及隐患。因此,按照现行的标准检验表面带有裂纹的螺栓球应判定为不合格,但在现有的工艺下,裂纹问题与网架验收标准及规范产生的矛盾无法解决,此项检测落实难度较大,在一些质检部门对此项目不作检测,只出具除此之外的检测项目报告。可见,现有的螺栓球网架结构基本上都是在存在缺陷的情况下工作的,实际工程中的裂纹缺陷如图1所示。图1 螺栓球裂纹文献5对存在表面裂纹缺陷的螺栓球节点进行了力学性能方面

10、的深入研究,文中将螺栓球开孔个数、孔径、裂纹长度及深度四种缺陷通过正交设计方法进行研究分析,最终的研究结果表明,表面裂纹缺陷对节点的受力性能影响小于其它缺陷影响。结合文献5研究结果以及积累的产品检验结果,文献1中第31112条规定相对较为严格。另外,对表面裂纹的检测方法,现行规范 钢结构工程施工质量验收规范(G B 5020522001)中规定检验方法是用10倍放大镜观察和表面探伤,而现行标准 网架结构工程质量检验评定标准JG J78291中规定检验方法用十倍放大镜目测或用磁粉探伤等其他有效方法。两者不能统一,其中的“和”与“或”含义相差甚远。2 研究问题之二 杆件尺寸偏差文献1中规定:对角钢

11、杆件的长度偏差检验,用钢尺直接检查,允许偏差为 2mm;对于焊接球、螺栓球网架钢管杆件的长度偏差检验,用钢尺及百分表检验,允许偏差为 1mm。对于后者给定的允许偏差,在实际操作中由于受到各种测量误差的影响,较难满足要求。检验过程中,几种常见的测量误差影响分析研究如下:211 钢尺误差影响分析(1)温度误差 当测量温度和钢尺检定温度不同,钢尺将产生温度测量误差,其尺长修正为:lt=(t-t0)l0(1)其中,为线膨胀系数,金属一般为010125mm(m);t为测量时温度;t0为检定温度,取值为20。由式(1)可得,当温度变化达815 时,1m尺长变化为0111mm;测量时温度为-10 时,1m尺

12、长变化为0138mm,当构件长度超过3m时,由于尺长造成的测量误差就会超过1mm,即超过规范规定的限值。(2)拉力误差 测量中拉尺所需要的力,在不同场合、不同操作人员会有所不同,这就导致钢尺产生不同的长度方向变形,其拉力变形修正为:lp=FPEAl(2)其中:Fp为拉力;EA为钢卷尺的抗拉刚度。假定:钢卷尺的长度为5m,宽度为10mm,厚度为011mm,E=200000Nmm2则钢卷尺的伸长量与荷载之间的关系为:lp=5FP200=FP40(3)根据式(3)可以得到:外力引起的长度偏差影响较大。因此,在实际测量中出现加工单位测量合格,检测单位复检不合格的现象就不足为奇。为了消除由于拉力不同而因

13、引起的偏差问题,在测量中可采用同标准拉力测量,以减少纠纷,譬如标准拉力为10N,此时引起的拉力尺长误差为012mm左右。212 测量环境温度的影响分析杆件在不同温度环境下会出现热胀冷缩现象。901第11期宋明志,等:对 网架结构工程质量检验评定标准(JG J78291)若干问题的探讨 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/因此,半成品构件或者成品杆件在温度差异较大的地区,测量结果也会不同,温度差异越大,测量的结果差异就越大,杆件伸长量计算公式为:lt=tl0(

14、4)其中,=010125mm(m)若徐州地区冬季加工的构件,假定加工温度为-5,工程所在地在南亚,假定温度为30,则构件或杆件伸缩量为:lt=01375l0mm(5)根据式(5)可得到,若构件超过2167m,长度的测量误差就是1mm。因此,环境温度对杆件长度的测量也有较大的影响。213 杆件弯曲对杆件长度的影响分析杆件弯曲对杆件长度的测量也会产生影响,文献1中规定:杆件轴线的不平直度为L1000,且不大于5mm。假定,构件不平直度发生在杆件中部,弯曲后截面符合平截面假定。设杆件长度为L,杆件的直径为d,不平直度为a,杆件发生弯曲后图形尺寸如图2所示。图2 杆件发生弯曲后图形尺寸示意图根据图2可

15、得到:sin=2R-a2R(6)a很小,只有L1000,可以近似得到R=L2=L2Rsin=2R-a2R(7)又 a=L1000,可以得到L2R=2R-a2RR=L28+a22(8)代入得到=LL216+a24=1L16+L20002(9)因此弯曲对于杆件的影响为:l=2d2(10)根据式(10)可以得到,若取杆件的直径为80mm,长度2000mm,则l0164mm。由此可见,不平直度对杆件长度测量也有较大影响。根据以上对几种测量误差的分析得到,影响测量杆件尺寸准确度的因素较多,操作中稍有不慎就可能造成杆件测量的长度超过允许偏差,从而被判定为不合格。因此,在实际检验中要求杆件满足允许偏差 1m

16、m存在一定的难度。3 研究问题之三 高强度螺栓高强度螺栓在螺栓球网架中起到连接球体和杆件的作用,它的质量好坏对整个工程的质量起到关键作用,规范及标准中都对其有相应的规定。文献1第31212条规定高强度螺栓必须采用国家标准 钢结构用高强度大六角头螺栓G B1228291规定的性能等级818s或1019s,并符合国家标准钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角头螺母、垫圈技术条件G B1231291,螺纹应按照 普通螺纹公差与配合G B197281中6g级。若高强螺栓采用40Cr材料,其机械性能分为两个级别(918s和1018s)。高强度螺栓的加工需要淬火工艺,当螺栓直径较小时其截面芯部可淬透,性能等级

17、为1019s;而对较大直径(M39M64)由于芯部难以淬透,为安全计将性能等级定为918s,抗拉强度9001100MPa,根据经验公式,硬度值RHc大约在2834,而文献1中没有提及到性能等级为918s的高强度螺栓。另外,文献1第31213条规定:高强度螺栓必须逐根进行表面硬度试验,严禁有裂纹或损伤。对于螺栓裂纹,应看具体情况,如若符合G B577911286规定,是可以使用的;如果因网架产品安全性能要求特别严格,应区别G B577911286规定。对高强螺栓采用表面硬度试验是为了取代拉力荷载(破坏性)试验,对于压杆节点螺栓基本不受力,采用随机抽检方法应能满足要求,若逐根进行表面硬度试验,必然

18、要耗费大量资源,实际操作中难以实现。(下转第102页)011建 筑 科 学第25卷 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/区域 中测斜的各量测段水平位移值计算公式见式(3)。区域 中测斜的各量测段水平位移值的计算可根据力学合成求解。图6 基坑围护结构侧向变形图基坑各量测段的侧向变形可统一表达为:Dn=Xn+Yntan=YnXn(4)式中:Xn为垂直指向基坑的位移量;Yn为平行指向基坑的位移量;为位移方向,总位移量与垂直指向基坑位移量的夹角;其中,Xn、Yn的计

19、算参见式(3),当测斜管埋设于区域,Yn=0。6 结 语(1)测斜测试过程中测距应选择1倍导轮距,切不可因为因测试工作量过大,而将测点距改为两倍甚至三倍导轮距;(2)基坑三种变形破坏模式,产生的机理不同,造成的影响也不尽相同。应根据基坑将会发生的不同的破坏模式,选取不同的起算点。本文认为可统一按顶部作为起算点,但顶部的水平位移必须用光学仪器观测。(3)根据基坑时空效应理论,将基坑侧向变形分为两类区域。区域 必须同时观测二个方向(垂直基坑方向、平行基坑方向)的侧向变形,按力学矢量求和的方法计算最终侧向变形量与位移角度。参考文献 1 DGT J082200122006.基坑工程施工监测规程S.上海

20、:2006.2 高俊合,赵维炳,施建勇,等.基坑测斜技术研究J.河海大学学报,1998,26(3):120123.3 张杰.近代冲积平原上深基坑的变形监测及反分析D.武汉:武汉理工大学,1999.4 邓能兵.近代冲积平原上深基坑变形破坏机制研究D.武汉:武汉理工大学,1999.5 袁兵权,张杰,邓能兵.近代冲积平原上深基坑变形破坏模式及监测J.江汉石油学院学报,2002,24(2):106109.6 刘建航,侯学渊.基坑工程手册M.北京:中国建筑工业出版社,1997.7 刘建航,侯学渊,等.基坑施工时空效应理论与实践R.上海市地铁总公司,同济大学,1997.(上接第110页)4 研究问题之四

21、强度检验在文献1中对焊缝的抗拉强度的检验方法未有明确规定,造成了有资质的检测机构执行依据各不相同。一方面,按产品行业标准文献3第61413条,拉力试验达到杆件材料抗拉强度值(即母材断),则判定合格;另一方面,文献1第51013条规定中要考虑到多种构件就显得复杂含混,附录一中的试件检验承载力检验系数判断式实际上隐含两项内容:其一,试件达到材料承载力后母材断;其二,材料强度下限值与设计承载力之比不小于1198(安全一级)或118(安全二级)。实际上两项内容并无关联,却可能出现焊缝合格,最终比值不合格(可因截面积或抗拉设计值选用不妥,造成承载力设计值偏大)。5 结 语由于 网架结构工程质量检验评定标

22、准JG J 78291制定年代较早,限于当时的经济条件和生产加工技术条件,网架结构相对规则、跨度较小,该标准比较适用;但随着我国经济发展、技术条件不断进步,网架结构形式日趋复杂、跨越空间越来越大,实际工程检验中出现与原标准不协调也在所难免。因此,重新修订该标准已经成为大势所趋,只有对标准条文的不断完善和深入,才能使之更加科学、合理、有效,以便于实施和减少争议。参考文献 1 JG J 78291.网架结构工程质量检验评定标准S.2 G B 5020522001.钢结构工程施工质量验收规范S.3 JG1021999.钢网架螺栓球节点S.4 JG1021999,钢网架焊接球节点S.5 宋明志.带裂纹缺陷螺栓球节点力学性能研究D.中国矿业大学,2008.6 陈祖湘,陈宝东,庞志亮.钢网架结构节点试件承载力试验标准的运用与探讨J.广东土木与建筑,2003(1):5960.201建 筑 科 学第25卷