在對(duì)鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的技術(shù)特點(diǎn)以及其檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范進(jìn)行闡述的基礎(chǔ)上，分別從鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的材料檢測(cè)、焊接球節(jié)點(diǎn)檢測(cè)和桿件應(yīng)力測(cè)試三個(gè)方面詳細(xì)的探討了大跨度鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的檢測(cè)技術(shù)要點(diǎn)，形成了相對(duì)完善的大跨度鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)體系，對(duì)提高鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)的整體水平起到一定的參考作用。
【關(guān)鍵詞】大跨度；鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)檢測(cè)
大跨度鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是一種空間桿結(jié)構(gòu)體系，具有剛度大、受力分布合理、自重輕、制作安裝簡(jiǎn)便等特點(diǎn)，在近些年來(lái)的大空間建筑結(jié)構(gòu)中得到了廣泛的應(yīng)用。尤其是在大跨度、大面積的公共建筑中得到了廣泛應(yīng)用。為了保證結(jié)構(gòu)的安全、確保大跨度鋼結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)期穩(wěn)定服役，需要采取有效的質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)，以提高鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。
1、鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)及其檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
大跨度鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)主要應(yīng)用于會(huì)展中心、體育館、車站、航站樓以及博物中心等大型工民建筑中。隨著現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)以及建造技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，大跨度鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的整體跨度更大、型式也日趨復(fù)雜，結(jié)構(gòu)件與構(gòu)件之間的節(jié)點(diǎn)連接方式也日趨多樣化。檢測(cè)技術(shù)是保證大跨度鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)整體質(zhì)量的一個(gè)有效途徑，因此其在當(dāng)前大型、復(fù)雜鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)中得到了廣泛的應(yīng)用。
在進(jìn)入二十一世紀(jì)之后，國(guó)家為保證鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的檢測(cè)質(zhì)量和整體水平，頒布了新的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》(GB50205．2001)、《建筑工程施工質(zhì)量驗(yàn)收統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》(GB50300-2001)[1]等相關(guān)檢測(cè)技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，基于驗(yàn)收與評(píng)價(jià)相分離、加強(qiáng)驗(yàn)收以及重視過(guò)程控制為基本原則，提高了質(zhì)量檢測(cè)工作在鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量控制中的應(yīng)用程度，為鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的檢測(cè)提供了良好的機(jī)會(huì)，有效的促進(jìn)了大跨度鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量監(jiān)控水平的提高。
2、大跨度鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)材料檢測(cè)技術(shù)
大跨度鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的鋼材主要使用碳素結(jié)構(gòu)鋼以及低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼作為建設(shè)材料，在實(shí)際的使用過(guò)程中一般使用Q235或者Q345鋼材作為建設(shè)用材。并在根據(jù)實(shí)際的結(jié)構(gòu)建設(shè)需要和受力特點(diǎn)，在標(biāo)準(zhǔn)中選擇其他牌號(hào)的鋼結(jié)構(gòu)材料。
2.1 結(jié)構(gòu)用材化學(xué)成分檢驗(yàn)
在材料的化學(xué)成分檢驗(yàn)過(guò)程中，為了保證檢測(cè)的針對(duì)性，必須熟悉并了解鋼網(wǎng)結(jié)構(gòu)鋼用材的具體類型，以根據(jù)對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)選擇確定材料需要達(dá)到的性能標(biāo)準(zhǔn)。例如，磨體育館的大跨度網(wǎng)架結(jié)構(gòu)使用的桿件材料是基于GB700.88中規(guī)定的Q235B鋼材和和GB8163.1999中規(guī)定的20號(hào)鋼；網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的高強(qiáng)度螺栓使用GB2077中規(guī)定的40cr鋼，其性能等級(jí)達(dá)到GB/T16939中的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)；焊接球結(jié)構(gòu)中，節(jié)點(diǎn)螺栓球使用GB699中規(guī)定的45號(hào)鋼、焊接球使用Q235鋼；其他結(jié)構(gòu)，例如錐頭、封板、套筒等則選擇使用Q235鋼；鋼板使用Q345用鋼；管桁架、托梁則選擇GB700.88中規(guī)定的Q235鋼材。在實(shí)際的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)過(guò)程中，必須在對(duì)質(zhì)量合格文件進(jìn)行檢查的同時(shí)，針對(duì)受力較大、構(gòu)件數(shù)量較多的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，例如Ф60x3.5和Ф75x3.75的鋼管結(jié)構(gòu)進(jìn)行化學(xué)成分復(fù)驗(yàn)，并將復(fù)驗(yàn)結(jié)果與具體桿件材料Q235B鋼的化學(xué)成分進(jìn)行對(duì)比，保證檢測(cè)成分達(dá)到國(guó)家技術(shù)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)。
2.2 結(jié)構(gòu)用材力學(xué)性能檢驗(yàn)
（1）結(jié)構(gòu)用材拉伸性能檢測(cè)
在進(jìn)行具體的拉伸檢測(cè)之前，需要根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《鋼材力學(xué)及工藝性能試驗(yàn)取樣規(guī)定》(GB2975.82)[2]的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行材料取樣。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的鋼材使用情況，隨機(jī)抽取對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)桿件進(jìn)行拉伸檢測(cè)。檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)使用的桿件拉伸強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率等技術(shù)指標(biāo)是否能夠滿足相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。例如，表1為Q235B的拉伸試驗(yàn)技術(shù)指標(biāo)，在Q235B材料的拉伸試驗(yàn)之后，應(yīng)該將試驗(yàn)結(jié)果與之進(jìn)行對(duì)比，確認(rèn)材料是否達(dá)到國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
表1 Q235B材料拉伸性能指標(biāo)
圖1 鋼結(jié)構(gòu)用材硬度檢測(cè)步驟
測(cè)量過(guò)程中，首先要對(duì)材料加載初始載荷F0，將金剛石壓頭或者鋼球壓頭壓入到試件的表層，計(jì)算壓入表層的位移量ho；之后，加載二次載荷Fl，并保持對(duì)應(yīng)的時(shí)間，計(jì)算壓頭所在的位的位移量為h1，隨后將將主應(yīng)力F1卸除；保持初始應(yīng)力值F0，測(cè)量得到此時(shí)壓頭的實(shí)際位移量為h2；根據(jù)公式(1)計(jì)算得到洛氏硬度值。
（1）
3、焊接球節(jié)點(diǎn)質(zhì)量檢測(cè)
鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)在構(gòu)建的過(guò)程中使用了部分焊接空心球，使用材質(zhì)為Q235B，產(chǎn)品質(zhì)量符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JGJ75.2•91《鋼網(wǎng)架焊接球節(jié)點(diǎn)》[3]中的相關(guān)規(guī)定。焊接球殼在加工的過(guò)程中，通?？梢允褂脽彳垺⒗滠垉煞N工藝方法。其中，使用熱軋法生產(chǎn)得到的球殼存在著壁厚不均衡，生產(chǎn)得到的焊接球會(huì)出現(xiàn)“瘤”、“荷葉邊”等加工缺陷。因此，技術(shù)規(guī)定對(duì)球殼的壁厚不均勻程度進(jìn)行了對(duì)應(yīng)的限制。當(dāng)使用冷軋加工時(shí)，通常會(huì)因?yàn)檐堉颇＞吣p、冷卻收縮等問(wèn)題而導(dǎo)致成品產(chǎn)品的直徑偏小，使得最終成網(wǎng)的尺寸偏小。所以，技術(shù)規(guī)定對(duì)球直徑的尺寸偏差也進(jìn)行了明確的限制。球的圓度不但會(huì)影響到拼裝后的網(wǎng)架尺寸，同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生節(jié)點(diǎn)偏差，因此技術(shù)規(guī)范對(duì)球的圓度也有對(duì)應(yīng)的要求。因此，焊接球節(jié)點(diǎn)質(zhì)量檢測(cè)的過(guò)程中需要對(duì)對(duì)球殼壁厚均勻度、軋制成品直徑以及球體圓度進(jìn)行檢測(cè)，保證其整體質(zhì)量達(dá)到技術(shù)規(guī)范的相關(guān)要求。
4、鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)桿件應(yīng)力檢測(cè)
鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的施工包括制作與安裝兩個(gè)環(huán)節(jié)，其中制作程序主要在工廠中完成，安裝程序在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行。桿件下料、加工的過(guò)程中難免會(huì)出現(xiàn)偏差，而在安裝的過(guò)程中因?yàn)槭艿江h(huán)境、溫度、安裝工藝以及前期的軸線標(biāo)畫(huà)、標(biāo)高等偏差因素的影響，導(dǎo)致鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)在安裝的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生附加應(yīng)力，使得局部桿件的實(shí)際承載載荷與設(shè)計(jì)載荷之間存在較大偏差，會(huì)威脅鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性和安全性。因此，需要對(duì)桿件應(yīng)力進(jìn)行檢測(cè)，確保鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的整體可靠性和穩(wěn)定性。
通常，在測(cè)試之前需要在試驗(yàn)室對(duì)測(cè)試元器件、設(shè)備以及測(cè)試方案進(jìn)行優(yōu)化，在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)則需要安裝對(duì)應(yīng)的測(cè)試傳感器，對(duì)不同工況下的應(yīng)力值進(jìn)行檢測(cè)。通常，測(cè)試的工況包括：① 零載荷工況(地面拼裝之前)，該載荷情況主要是對(duì)拼裝錢的元器件進(jìn)行測(cè)試，主要進(jìn)行安裝測(cè)試、吊裝測(cè)試等操作，測(cè)試誤差應(yīng)該控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)；②第一工況，當(dāng)鋼網(wǎng)架桿件安裝之后，需要對(duì)桿件使用胎架支撐時(shí)，對(duì)元件的頻率讀數(shù)進(jìn)行讀取，計(jì)算各個(gè)桿件的初始應(yīng)力值；③ 將胎架拆除之后，當(dāng)鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)重量完全由落地支座支撐時(shí)，對(duì)元件讀數(shù)進(jìn)行讀取，得到對(duì)應(yīng)的桿件應(yīng)力值；④ 第三工況，當(dāng)鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)及其他輔助配置構(gòu)件全部安裝完成之后，測(cè)試得到的元器件數(shù)據(jù)，計(jì)算得到各個(gè)桿件的應(yīng)力值；⑤ 第四工況，在完成所有桿件的結(jié)構(gòu)載荷加載之后，三個(gè)月之后再進(jìn)行檢測(cè)，計(jì)算得到各個(gè)桿件的應(yīng)力值。在實(shí)際的檢測(cè)過(guò)程中，可以在不同的溫度下進(jìn)行檢測(cè)，從而考慮環(huán)境溫度對(duì)鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的影響。所有檢測(cè)得到的應(yīng)力值都應(yīng)該處于技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的控制范圍內(nèi)。
