大型鑄鋼節(jié)點在超高層建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

 

 

 

鑄鋼節(jié)點配有伸臂桁架及巨型斜撐桁架，其中37～38層、55～59層加強層核心筒內(nèi)筒柱與桁架連接節(jié)點部位有兩軸線因連接桿件傾斜角度大，受力復(fù)雜，設(shè)計采用鑄鋼節(jié)點。該鑄鋼節(jié)點分別與伸臂桁架、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，因此鑄鋼節(jié)點的設(shè)計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)點在超高層建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

 

鑄鋼節(jié)點部位多個桿件交匯，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向指標對鑄鋼件衡量;厚度60～130毫米的鋼板焊接于鑄鋼件的表面，過大的焊接收縮應(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，容易產(chǎn)生冷裂紋;鑄鋼件由于本身生產(chǎn)特點決定了晶間存在低熔點偏析，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)點分支桿件多，個別桿件相對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)點設(shè)計與節(jié)點構(gòu)造優(yōu)化

鑄鋼焊接節(jié)點設(shè)計計算時，鑄鋼受力計算截面為與之連接的鋼板對應(yīng)的截面積，材質(zhì)、節(jié)點構(gòu)造如不滿足規(guī)范條件，將會給鑄鋼節(jié)點的制作和受力帶來極大風險，給結(jié)構(gòu)安全帶來嚴重隱患。所以節(jié)點的設(shè)計不僅須滿足承載能力要求，同時還應(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)點與其他構(gòu)件連接時，受拉控制為主的焊縫連接應(yīng)采用對接全熔透焊縫。在節(jié)點構(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階與厚板部件連接，伸出的臺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)點細部設(shè)計應(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題是保證鑄鋼節(jié)點質(zhì)量的關(guān)鍵所在。

 

為確保鑄鋼件接頭的焊接質(zhì)量，焊接之前對鑄鋼件母材焊接接頭的臺階部位150毫米區(qū)域進行超聲波檢測，檢測標準為：GB7233-87《鑄鋼件超聲波探傷及質(zhì)量評級方法》，質(zhì)量等級為II級。