大型鑄鋼節點在超高層建筑結構中的應用

 

 

 

鑄鋼節點配有伸臂桁架及巨型斜撐桁架，其中37～38層、55～59層加強層核心筒內筒柱與桁架連接節點部位有兩軸線因連接桿件傾斜角度大，受力復雜，設計采用鑄鋼節點。該鑄鋼節點分別與伸臂桁架、箱型鋼柱、剪力墻內鋼板及連梁焊接，與之連接鋼板厚度為 60～130毫米，涉及鋼材材質包括Q345B、Q345GJC、Q420GJC等。鑒于鑄鋼節點應用于本工程荷載較大、受力復雜的關鍵部位，加上鑄鋼材料固有的一些缺點，因此鑄鋼節點的設計及焊接工藝顯得尤為重要，可靠與否直接關系到整體結構的安全。

 

 

 

大型鑄鋼節點在超高層建筑結構中的應用

 

鑄鋼節點部位多個桿件交匯，與之連接桿件均為厚板構件，其中伸臂桁架弦桿使用的鋼板最厚，最大為130毫米，材質為低合金高強鋼Q420GJC，焊接熔敷量大，焊接殘余應力大;鑄鋼件勻質性差，結構較軋制鋼板疏松，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，過大的焊接收縮應力增大了鑄鋼件厚度方向層狀撕裂傾向，一旦出現此結果，修復將很困難;鑄鋼件晶粒粗大，如果焊接材料、焊接工藝不當，容易產生冷裂紋;鑄鋼件由于本身生產特點決定了晶間存在低熔點偏析，且雜質較多，高的熱應力作用情況下可能導致鑄鋼件內部熱裂紋;鑄鋼件本身存在疏松氣孔，焊接過程中內部氣體的分解，增加了熔池中氣體的成分，易產生氣孔;鑄鋼節點分支桿件多，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。

 

鑄鋼節點設計與節點構造優化

鑄鋼焊接節點設計計算時，鑄鋼受力計算截面為與之連接的鋼板對應的截面積，材質、節點構造如不滿足規范條件，將會給鑄鋼節點的制作和受力帶來極大風險，給結構安全帶來嚴重隱患。所以節點的設計不僅須滿足承載能力要求，同時還應考慮鑄造、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，鑄鋼節點與其他構件連接時，受拉控制為主的焊縫連接應采用對接全熔透焊縫。在節點構造上，要盡量避免鑄鋼本體直接與構件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，其壁厚變化斜率應小于1：5。鑄鋼節點細部設計應避免尖角或直角，且有利于氣體的排出。由于伸臂桁架鑄鋼節點焊接熔敷量大，焊接后易產生焊接變形，焊接應力可能導致裂紋。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點質量的關鍵所在。

 

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