2023年全國(guó)碩士研究生考試考研英語(yǔ)一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁(yè)
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文檔簡(jiǎn)介

1、<p>  螺栓球節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架局部焊接設(shè)計(jì)問題研究</p><p>  提要:本文對(duì)螺栓球節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架在設(shè)計(jì)和施工中,遇到桿件間夾角太小,造成桿件相碰等問題,提出處理方法,以及局部施焊時(shí)應(yīng)注意的工藝要求。 </p><p>  關(guān)鍵詞:螺栓球節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架 空間結(jié)構(gòu) 科技進(jìn)步 高強(qiáng)度螺栓 焊接工藝 </p><p>  中圖分類號(hào):P755.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A <

2、/p><p><b>  一、引言 </b></p><p>  螺栓球節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架是一種很好的結(jié)構(gòu)形式,它具有空間結(jié)構(gòu)所特有的受力特性。其構(gòu)件完全在工廠內(nèi)制作(照片1),質(zhì)量有保障,運(yùn)輸和安裝方便。是其他結(jié)構(gòu)所無以比擬的。 </p><p>  照片1螺栓球節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架零配件 </p><p>  自從上個(gè)世紀(jì)八十年代初,這一新型

3、的結(jié)構(gòu)體系在我國(guó)迅速地推廣開來,普及到工業(yè)與民用建筑的各個(gè)領(lǐng)域。短短的二十余年,我國(guó)已發(fā)展成為世界網(wǎng)架大國(guó),無論在完成工程項(xiàng)目的數(shù)量上和網(wǎng)架工程覆蓋總面積上,都創(chuàng)世界之最。 </p><p>  隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,空間結(jié)構(gòu)計(jì)算和輔助設(shè)計(jì)軟件大量涌現(xiàn),這大大促進(jìn)了我國(guó)空間結(jié)構(gòu)生產(chǎn)與施工行業(yè)的發(fā)展。但在設(shè)計(jì)和施工過程中,經(jīng)常遇到桿件“打架”,屋面找坡支托安裝位置不正確,以及工藝上要求布置風(fēng)管、馬道、燈架等情況。多

4、數(shù)軟件的開發(fā),還未顧及到這些細(xì)節(jié)問題。 </p><p>  長(zhǎng)期以來,對(duì)這些問題習(xí)慣做法就是采取現(xiàn)場(chǎng)焊接來解決。但不少人“談焊色變”,認(rèn)為螺栓球節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架決不允許任何部位的焊接,就這些問題談一談個(gè)人看法。 </p><p>  二、大規(guī)格螺栓球的出現(xiàn) </p><p>  1、螺栓球直徑規(guī)格的大小與桿件內(nèi)力的大小有關(guān)。如螺栓球節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架推廣初期,網(wǎng)架多為平板型,平面尺

5、寸多為矩形,跨度也就是18~30m,高強(qiáng)度螺栓最大M30,鋼管到Φ114mm,球直徑Φ120mm也就夠用了。 </p><p>  隨著國(guó)家建設(shè)的發(fā)展,建筑物的跨度和平面尺寸不斷的加大。國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JG10-1999《螺栓球節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架》中,螺栓擴(kuò)大到M60,螺栓球到Φ260mm;國(guó)標(biāo)GB/T16939-1997《鋼網(wǎng)架螺栓球節(jié)點(diǎn)用高強(qiáng)度螺栓》中,螺栓擴(kuò)大大至M64×4。國(guó)內(nèi)實(shí)際工程中高強(qiáng)度螺栓用到M68、

6、M80~M125,當(dāng)然這需采取相應(yīng)的熱處理工藝,有些采用了航空用高級(jí)合金鋼。 </p><p>  2、由于內(nèi)力的增大,螺栓球的直徑跟著增大是很正常的。但螺栓球直徑的大小不僅僅取決于內(nèi)力的大小,有些是因構(gòu)造所致,球大不單是因?yàn)闂U大螺栓大。高強(qiáng)度螺栓擰入球螺栓孔的深度≥1.1倍螺栓外徑,螺栓在球體內(nèi)不得相碰;桿件之間的六角套、封板、錐頭及管端等在球體外均不得相碰;球孔端面承壓面要足夠大等,這些因素決定著螺栓球直徑尺

7、寸的大小。南寧機(jī)場(chǎng)航站樓網(wǎng)殼沿口就出現(xiàn)過大球(照片2)。 </p><p>  科技在進(jìn)步,建筑業(yè)在發(fā)展,業(yè)主和建筑師在建筑物的造型上追求新穎、美觀。各式各樣的建筑造型要求結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來完成,這就使網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的形式也越來越復(fù)雜。平面的、曲面的、拋物線的……。各種不規(guī)則的形狀和造型,五彩繽紛、閃亮登場(chǎng)! </p><p>  某些工程出現(xiàn)了特大球,如Φ400mm,一個(gè)球就是263kg!但不是因?yàn)槭?/p>

8、力大,而是由于在設(shè)計(jì)建模時(shí),節(jié)點(diǎn)的分布和桿件的布置,造成在該節(jié)點(diǎn)上相鄰桿件間的夾角太小,由軟件自動(dòng)生成了大球。大球的出現(xiàn),既不經(jīng)濟(jì)又不美觀,是一大缺陷! </p><p>  3、因建筑和使用功能的需要,有些工程網(wǎng)架上要設(shè)檢修馬道,有的需要布置空調(diào)和消防管道,有的需要集中吊掛……。設(shè)計(jì)時(shí)盡管考慮了所增荷載,但是節(jié)點(diǎn)的預(yù)留孔并不能由軟件自動(dòng)生成。 </p><p>  少數(shù)工程將馬道、管道、

9、燈橋等擱置在網(wǎng)架下弦桿件上,這是不允許的。所有荷載只能加在節(jié)點(diǎn)上,因?yàn)闂U件只承受拉、壓力,它不是壓彎構(gòu)件,這一點(diǎn)使用和施工人員必須頭腦清醒! </p><p>  三、處理方案的選擇 </p><p>  1、首先從設(shè)計(jì)這一環(huán)節(jié)著手。網(wǎng)架在設(shè)計(jì)建模時(shí),要考慮避免出現(xiàn)桿件夾角太小的節(jié)點(diǎn)。上弦支承的支座球,腹桿會(huì)不會(huì)碰到梁或柱頭,這些都是不能忽視的,否則在安裝時(shí)將有大麻煩。 </p>

10、;<p>  初步設(shè)計(jì)后檢查一下是否出現(xiàn)了大規(guī)格的螺栓球,在確保結(jié)構(gòu)安全和不影響使用功能的條件下,將該節(jié)點(diǎn)及其附近相關(guān)節(jié)點(diǎn)的座標(biāo)位置進(jìn)行調(diào)整,直至大球被調(diào)整掉為止。 </p><p>  2、有些工藝孔,如馬道、空調(diào)及消防管道、大型音響和燈橋的布置,一般在下弦網(wǎng)格兩排下弦球上,設(shè)置支托,兩排球支托上擱置型鋼橫擔(dān),上鋪踏梯和欄桿。 </p><p>  如果甲方或設(shè)計(jì)院提供了工

11、藝圖,應(yīng)在二次設(shè)計(jì)時(shí),將相應(yīng)位置的螺栓球加上工藝頂孔,這樣就可以避免現(xiàn)場(chǎng)焊接的出現(xiàn)。 </p><p>  圖1加球把或焊連接板示意圖2球把構(gòu)造圖 </p><p>  3、在大球調(diào)不掉的情況下,應(yīng)該在二次設(shè)計(jì)中手工將其調(diào)掉,該節(jié)點(diǎn)上所有桿件長(zhǎng)度尺寸相應(yīng)增加,夾角較小的兩根桿件中,將其中一個(gè)力最小的桿件,改成由球把或連接鋼板連接(圖1)。球把的加工和焊接均在工廠內(nèi)完成。球把的材質(zhì)為45#鋼

12、。螺栓球的球把孔其端面正常切削,只鉆較小的工藝光孔,球把小端與球工藝光孔配車,球把體加工成斜面,并加工相應(yīng)的螺栓孔。球把的長(zhǎng)度和斜度經(jīng)計(jì)算確定(圖2)。 </p><p>  4、若采用加焊連接鋼板的連接,螺栓球上該桿件孔端面不加工,只鉆一個(gè)很小的標(biāo)記孔。連接板一端加工與球體一致的R凹弧,與球體在標(biāo)記孔位置焊接,另一端與桿件焊接,其各部尺寸經(jīng)計(jì)算確定,達(dá)到不與相鄰桿件相碰之目的(圖3)。 </p>

13、<p>  圖3連接鋼板焊接示意圖4用包園管或抱角鋼加固桿件 </p><p>  5、不規(guī)則基準(zhǔn)屋面支托的焊接,馬道等無支托工藝孔,均現(xiàn)場(chǎng)焊接處理。 </p><p>  四、現(xiàn)場(chǎng)焊接注意事項(xiàng) </p><p>  1、一提焊接大家都很擔(dān)心。球把的焊接是在工廠內(nèi)進(jìn)行,而且是相同母材的焊接,按常規(guī)工藝進(jìn)行,這沒有什么問題?,F(xiàn)場(chǎng)焊接,如桿件連接板的焊接,屋面

14、、馬道、燈橋等支托的焊接以及網(wǎng)架進(jìn)行加固時(shí)加固件的焊接等等,是在網(wǎng)架安裝完成后或者在網(wǎng)架使用過程中進(jìn)行焊接。 </p><p>  現(xiàn)場(chǎng)焊接人們有三個(gè)擔(dān)心:一是在網(wǎng)架構(gòu)件焊接受熱后內(nèi)力會(huì)不會(huì)有變化,以致造成結(jié)構(gòu)失穩(wěn)破壞;二是Q235B的鋼板與45#鋼的螺栓球不同母材的焊接是否可能;三是構(gòu)件施焊升溫后,特別是在螺栓球上施焊會(huì)不會(huì)造成高強(qiáng)度螺栓退火而強(qiáng)度降低。 </p><p>  2、首先要

15、解決的是焊接溫度問題。施焊時(shí)要將焊接電流調(diào)小,采用小規(guī)格的焊條,不要集中焊接。采取斷焊,對(duì)稱跳躍式的焊接方式。其目的就是防止焊接溫度高,做到充分冷卻。由于不連續(xù)焊接,溫度散熱快,因而就不會(huì)對(duì)網(wǎng)架構(gòu)件的受力狀態(tài)有太大的影響。 </p><p>  例如象受壓桿件加固時(shí),一般是桿件外面再包一個(gè)大規(guī)格的鋼管,或是抱焊兩根角鋼(見圖4),焊縫對(duì)稱,采取斷焊,隔30cm,焊5cm,而且是對(duì)稱、左右來回?fù)v換焊,這樣桿件就不會(huì)

16、過熱而出現(xiàn)問題。 </p><p>  3、Q235B的連接鋼板與45#鋼的螺栓球能不能焊接?45#鋼不易焊但不等于不能焊接,如果還是象焊Q235B選用E43型低碳鋼焊條,電流是交直流,正、反接,在氣溫較低的情況下球體不進(jìn)行預(yù)熱,焊后球體肯定產(chǎn)生裂紋,用錘一敲就可將球體撕下一塊! </p><p>  正確的做法是采用E50型低氫中碳鋼焊條,直流反接,球體預(yù)熱200℃后進(jìn)行施焊,注意采取措

17、施降低焊接溫度和充分散熱。 </p><p>  4、大家最關(guān)心的是在螺栓球上施焊會(huì)不會(huì)造成球體內(nèi)高強(qiáng)度螺栓的退火以致強(qiáng)度降低?首先搞清楚高強(qiáng)度螺栓達(dá)到多少溫度就會(huì)產(chǎn)生退火。不同材質(zhì)的高強(qiáng)度螺栓,達(dá)到退火的臨界溫度是不一樣的。上海金馬高強(qiáng)緊固件有限公司技術(shù)部提供的數(shù)據(jù)很有參考價(jià)值(見表1),表中列出了高強(qiáng)度螺栓三種材質(zhì)在三種強(qiáng)度等級(jí)的退火臨界溫度。 </p><p>  表1 高強(qiáng)度螺栓退

18、火臨界溫度 </p><p>  可以看出,40 Cr這種合金結(jié)構(gòu)鋼材料還是很好的。我們只要采取相應(yīng)的工藝措施,控制焊接溫度,就不會(huì)使高強(qiáng)度螺栓強(qiáng)度降低。 </p><p>  委托徐州飛虹網(wǎng)架(集團(tuán))有限公司質(zhì)保中心做了一個(gè)試驗(yàn)。用Φ120的螺栓球在相鄰兩個(gè)M20孔中擰入兩顆高強(qiáng)度螺栓,螺栓上正常套入六角套和封板,然后中間夾焊一塊10mm厚的鋼板,按上述工藝進(jìn)行施焊。冷卻后將兩顆高強(qiáng)度螺

19、栓送至(徐州)江蘇省網(wǎng)架及鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心(現(xiàn)批準(zhǔn)掛牌《國(guó)家網(wǎng)架及鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心》)進(jìn)行測(cè)試。 </p><p>  經(jīng)測(cè)試,螺桿部位硬度無降低;后進(jìn)行了破壞性拉力試驗(yàn),兩顆螺栓的破壞拉力分別為268KN和297KN。 </p><p>  M20高強(qiáng)度螺栓,10.9級(jí),抗拉極限承載力為255~304KN。很顯然,只要采取相應(yīng)的焊接工藝,加強(qiáng)責(zé)任心,精心施工,在螺栓球

20、上進(jìn)行焊接,不會(huì)使球體內(nèi)高強(qiáng)度螺栓退火而強(qiáng)度降低。 </p><p><b>  五、結(jié)束語(yǔ) </b></p><p>  綜上所述,螺栓球節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架,在現(xiàn)場(chǎng)施工或正在使用中,由于種種原因需動(dòng)電焊,只要嚴(yán)格遵守相應(yīng)的工藝規(guī)程,加強(qiáng)責(zé)任心,認(rèn)真對(duì)待,精心施工,是不會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)的安全構(gòu)成威脅的。 </p><p>  能焊但不得隨意焊,在沒有其他有效措施

21、的情況下,才采取焊接。就這一問題,多次與航空院丁蕓孫研究員探討過。今日提出,愿得到專家、教授、工程技術(shù)人員和國(guó)內(nèi)同行們的關(guān)注。不當(dāng)之處,望批評(píng)指正。 </p><p><b>  參考文獻(xiàn) </b></p><p>  (1)《網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程》JGJ7-91。 </p><p>  (2)《螺栓球節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架》JG10-1999 </

22、p><p>  (3)《鋼網(wǎng)架螺栓球節(jié)點(diǎn)用高強(qiáng)度螺栓》GB/T16939-1997 </p><p>  (4)丁蕓孫《網(wǎng)架(殼)及鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)釋義與誤區(qū)的探討》2006年全國(guó)建筑鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)大會(huì)論文集。 </p><p>  (5)上海金馬高強(qiáng)緊固件有限公司技術(shù)部 </p><p>  (6)徐州飛虹網(wǎng)架(集團(tuán))有限公司質(zhì)保中心 </p>

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