螺栓球节点网架和相贯焊管桁架结构损伤缺陷的比较

一、工程概况1.1网架某料棚屋盖结构形式为正放四角锥螺栓球节点钢网架结构；网架下部为混凝土独立柱支承。该料棚南北向总长513.0m，东西向总宽140.0m，东西向分为两跨，每跨跨度为70.0m，柱顶标高为14.5m，网架厚度为5.3m；该料棚共设有2处变形缝，分别位于20、21轴和40、41轴。图1

某料棚内部实景图2

某料棚网架结构1/6展开图1.2管桁架某料棚采用大跨度预应力管桁架+PVDF膜覆盖结构。该料棚上部主体结构横向采用单跨三心圆柱面钢管拱桁架结构，轴线长度243.75m，1~2轴柱距20m，2~3轴柱距19.75m，3~15轴柱距17m，共15榀主桁架，顶部高度约45m。沿东西向设置4道横向交叉支撑、沿南北向设置7道次桁架，各主桁架间隔一个节间设置一道通长纵向系杆；拱脚下弦支承，跨度150m。主桁架采用断面倒置三角形立体桁架，两道上弦间距4250mm。围护结构标高1.2m以下墙面采用240mm厚砖墙、1.2m以上墙面及屋面采用PVDF膜覆盖。图3

某料棚内部实景图4

某料棚管桁架结构平面布置图二、螺栓球节点和焊接节点的比较2.1网架-螺栓球节点螺栓球节点的连接构造原理是，先将置有螺栓的锥头或封板焊在钢管杆件的两端，在伸出锥头或封板的螺杆上套有长形六角套简（或称长形六角无纹螺母），并以销子或紧固螺钉带动螺栓转动，从而使螺栓旋入球体，直至螺栓头与封板或锥头贴紧为止，各汇交杆件均按此连接后即形成节点，如图5所示。图5

各汇交杆件连接节点当杆件受拉时，其传力路线为：拉力一钢管一锥头或封板一螺栓一钢球，这时，套简不受力；当杆件受压时，其传力路线为：压力一钢管一锥头或封板一套简一钢球，这时，螺栓不受力，压力通过零件之间接触面传递；销钉或紧固螺钉仅在安装过程中发挥作用，检査螺栓伸入球体长度是否到位，当安装完毕后，它的作用也终止了。2.2管桁架-相贯节点根据《钢结构设计标准》GB50017-2017圆钢管连接节点应符合下列规定：（1）支管与主管外径及壁厚之比均不得小于0.2，且不得大于1.0；（2）主管外径与其壁厚之比不得大于100；（3）支管外径与其壁厚之比不得大于60；（4）主支管轴线间小于直角的夹角不得小于30°；（5）支管轴线在主管横截面所在平面投影的夹角不得小于60°，且不得大于120°。相贯节点类型如图6所示。(a)平面相贯节点类型(b)空间相贯节点类型图6

相贯节点类型三、损伤缺陷检测重点3.1网架缺陷损伤网架支座的缺陷损伤主要有以下6种类型：1）支座螺栓普遍松动、缺失；2）支座脱空；3）支座橡胶垫板及过渡板缺失，橡胶垫板发生剪切变形或局部压坏造成支座倾斜；支座底板与橡胶垫板位置安装偏差较大；4）支座四周通过钢板与预埋件焊接，与原设计支座形式不符；5）支座底板翘曲变形；6）支座普遍存在偏心的情况。网架杆件及连接缺陷损伤主要有以下5种类型：1）杆件端部与螺栓球未连接；2）杆件管壁开洞破损或局部凹陷变形；3）杆件弯曲变形；4）杆件端部套筒缺失，或套筒未拧紧；5）杆件缺失。网架缺陷损伤典型照片如下图7所示。(a)支座连接螺栓拔出(b)杆件弯曲变形(c)杆件端部开洞破损(d)杆件端部开裂破损(e)杆件端部与节点球连接脱开(f)杆件端部断裂图7

网架缺陷损伤典型照片3.2管桁架缺陷损伤根据检查结果，1-15轴主桁架节点的缺陷主要有以下13种类型：1)焊接质量差；2)支管搭接率小于25%；3)未满焊；4)球面杆件轴线未通过球中心线；5)球面汇交两杆之间未设置加劲板；6)杆件未连接到节点球上；7)浮锈；8)杆件对接焊缝距节点小于500mm；9)杆件对接质量差；10)杆件未连接到汇交点；11)相贯节点不合理，应为球节点；12)临时固定钢板未拆除；13)杆件多段拼接。管桁架节点缺陷典型照片如下图8所示。（a）该相贯节点应为球节点（b）支管搭接率小于25%（c）节点球面汇交两杆之间未设置加劲板（d）节点球面杆件轴线未通过球中心线图8

管桁架节点缺陷典型照片四、总结螺栓球节点网架结构和焊接节点管桁架结