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 铸钢节点在钢结构中的重要作用
随着建筑业的飞速发展，为了满足建筑造型及功能要求，新型建筑体系不断出现，结构跨度愈来愈大，这将使连接各构件的节点构造日趋复杂，传统的节点形式已不能满足现代结构发展的要求 。铸钢节点作为我国新兴的节点形式以其*的优点在钢结构应用中显示出合理性与适应性 ，不仅解决了焊接球节点由于结构跨度的增大使球径过大的困难 ，而且可解决钢 管相贯节点由于进行相贯线的切割导致施工不便的问题 。随着铸造工艺的提高，铸钢节点在钢结构中将得到日趋广泛的应用。然而我国对这方面的研究很少，还没有相关文献从结构设计方面系统研究铸钢节点。
目前 ，为 了适应铸钢节点的快速发展 ，我国准备编制铸钢节点规 范 ，因此对铸钢节点 的研究 势在 必行。本文从铸钢节点的特点 、设计 、控制 、焊接等方面进行系统研究 ，提出了铸钢节点的设计准则 ，不仅为该 种节 点在工 程 中的推广 应用提供 指
导 ，而且为今后规范的编制提供参考。
1、铸钢节点的特点以及类型
1．1 铸钢节点的常用结构形式
铸钢节点的常用结构形式有树型铸钢节点 、铰接铸钢节点及混合型铸钢节点等。树型铸钢节点 ，用来取代 主管 与多根支管相贯 的节点 ，用对接焊缝取代相贯焊缝 ，焊缝分散 ，减少了焊接应力集 中。铰接铸钢节点，常用 于杆件端部连接处(如支座 处等)，可简化点 、造型美观 。混合型铸钢节点 ，具有树型铸钢节点和铰接铸钢节点的共同特点 。在 南京奥林 匹克体育 中心项 目中还设计 了铸 钢球节点 。
1 ．2 铸钢节点的特点
铸钢节点与普 通管相贯节点 、管板节点相 比，具有 以下特点 ：
1)可根据 实际需要设计结构形式 ，可塑性 强、造型 美观 。
2 )铸钢节点一般为 实心 ，仅在接 口处局部挖 空 ，即使全 为空心 ，也比钢 管或钢板厚 。因此承载力 高、抗变形能力强 。
3)铸钢节点常以对接焊缝取代管管相贯焊缝 、取消管板组合焊缝 ，可分散焊缝 ，减少焊接量 ，减小焊接应力集中。
4 )匀质性相对较差
2、钢结构用铸钢节点在国内广泛推广需要解决的几个问题
在 国内，由于结构用铸钢件应用于大型 民用建 筑钢 结构 中的重要 节点 刚刚起步 ，铸钢节点广泛推广应用迫切需要解决的主要 问题如 下 ：
2 ．1 铸钢件标准
国内现 行铸钢标准《焊 接结构用碳素钢铸件))(G B 7659- 87 )是20世纪80年代编
的，材料的S 、P 含量控制较宽松(≤ZG340-550H钢结构铸钢节点0104％)，对材料 的碳当量没有限制 ，材料的冲击值
较低 。实际上 ，目前我国钢材的冶炼 技术 已达到 水平 ，该标准对于铸钢件 的
尺寸公差 、铸件的表面也要求较低 。根据该标准生产的铸件远不能满足祖国大江南北 大跨 度焊接结构用铸钢件 的需要 。因此，国内迫 切需要一 套适 用于大跨 度管桁架焊 接结 构用铸钢件的标准 。目前大跨度管桁架焊接结构用铸钢件 主要是引用国外
标 准。
2 ．3 铸钢件无损检测
超声 探伤 是检 验钢 材 内部质 量方便、经济、有效的检测手段 。在钢结构行业 ，超声探伤是的一 种检测方法 。现行国标《铸 钢件超 声探伤 及 评级方 法》
(G B 7233- 87)仅适用于厚度大于等于30m m的铸钢件。事实上 ，大跨度焊接结构用铸钢
件厚度是变 化的，在焊接接 口处常常较薄 ，厚度小于30r a m 也很常见 ，该部位是十分重要的，按 国标则无法检测 。
2 ．4 铸钢件焊接及焊缝无损检测
现行 的有关钢结构焊接 的国家及行业标准 中，包括发布执行的《建筑钢结构焊接技术规程))(JG J81- 2002)，均没有针对铸钢件焊 接的有关规定 。在参照 执行 标准时有争议。例如：现行的钢材焊接工艺评定标 准均要求进行 冷弯 试验 ，但所有铸钢标准对铸钢件 并无冷弯性能要求。那么 ，进行铸钢件焊接工艺评定时是否应进行冷弯试验呢?另外 ，目前铸钢件焊接主要采用手工电弧焊 ，其他焊接方法应用于铸钢件还有待于进一步 实践。由于铸钢件 组织不均匀、晶粒粗大 、透声性差 、衰减严 重，焊缝超 声探伤的评审困难 ，焊ZG340-550H钢结构铸钢节点缝检测现也无相应标准可循 。
3 、铸钢节点控制
虽然铸钢节 点在 国内广泛推广还需解决许多 问题 ，但设计师们正不断采用该结构形式 。通过实践 ，施工 单位 应从设计 、铸造、焊接、检验等几个方面严格控制铸钢节点。
3 ．1 节点的细部设计
铸钢节点的细部设计在满足承载能力的同时，应考虑满足铸造、制作及焊接工艺要 求 。
1 )铸钢件 细部设 计应避免 尖角或直角 ，且有 利于气体排出。
2 )铸钢件焊接应 采用对接焊缝 ，尽量避免T 形接头 ，以降低焊接应力。
3)明确铸钢件 的化学成分、机械性 能、热处理制度、精度要求 、检验方法和合格等
级等 。
3 ．2铸钢多节点焊接及焊接检验
3．2 1 焊接工艺评定
铸钢节点焊 前首先要进行焊接工艺评定 。可 参照 《建筑 钢 结构 焊接 技术 规程 》
(JG J81- 2002)或《钢制压力容器焊接工艺评定))(JB4708—2000)进行 。弯曲试验是否可免
做 ，应征得设计或监理 方的同意 。
3 ．22 焊接方案及实施ZG340-550H钢结构铸钢节点
焊接工 艺评定合格后 ，应根据评 定结果及结构形式编制详细的焊接方案 ，以指导施工 。焊工正 式焊接铸钢件前，应进行焊前模拟考试 ，并接受安全教育及技术培训。铸钢节 点焊 接除应做好焊材烘 烤、坡口清理 、逐层 清渣等常规焊前准备 、焊 接过程控制工作之外 ，还应重点考虑 以下几个方面 。
1)预热及层 间温度 。由于铸钢节点大部分较厚 ，工艺要求进行预热 ，但铸钢件形状不规则 ，厚度也不均匀 ，给预热带来很大难度 。为了避免焊缝产生冷裂纹 ，必须采取有效的预热措施 ，确保达到预热温度且温度均匀 。焊接应连续进行 ，以保证层间温度不低于预热温度 。
2)焊缝返修。在施工过程 中，由于大多数铸钢 件焊缝 为全位置单 面对接焊缝 ，焊接难度大 ，出现焊缝返修是正常 的。但铸钢件 刚性大 ，返修会使局部应力增加 ，返修还可能降低调质态铸钢 的强度 ，因此应采取切实有效措施降低返修率 ，避免二次返修 。
4 、结束语
近年来 ，钢结构技术得 到突飞猛 进的发展 。北京 申奥和上海 的成 功使 大跨
度 管桁 架结构应用前景更加广 阔，大跨度焊接结构用铸钢节点愈来愈受到人们的重视 。虽然在应用中存在这样那样的问题 ，但我们相信，随着对铸钢节点研究的深入 ，这些 问题必然会逐步得到解决 ，大跨度焊接结构用铸钢件的理论及应用技术将日益完善 。