李起程（北京興電國際工程管理有限公司，北京 100048）

0 引言

隨著鋼結(jié)構(gòu)異形建筑及大跨度建筑的發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點復(fù)雜性不斷提升，其節(jié)點焊接難度大、變形大，依靠鋼板加工及焊接已無法滿足節(jié)點的受力要求，鑄鋼件在工廠內(nèi)一次整體澆鑄，能夠美觀且有效地解決因相貫線切割及重疊焊縫焊接引起的應(yīng)力集中問題。然而，鑄鋼件在工程使用中一般存在重量較大、形狀不規(guī)則等特點，導(dǎo)致其加工及安裝的質(zhì)量控制難度較大。本文以某醫(yī)院鋼結(jié)構(gòu)用鑄鋼件的施工質(zhì)量控制為例，對其加工及安裝整個過程質(zhì)量控制進(jìn)行分析。

1 工程概況

某醫(yī)院項目（以下簡稱“本項目”）地上部分共分為四個單體，分別為一號住院樓、二號住院樓、科研教學(xué)樓及門急診綜合辦公樓，其中科研教學(xué)樓及二號住院樓為鋼框架—屈曲約束支撐結(jié)構(gòu)；鑄鋼節(jié)點位于二號住院樓光筒上方，由一根主鋼柱轉(zhuǎn)換為一根直柱及三根斜柱來支撐上方懸挑結(jié)構(gòu)（如圖1所示）；下部鋼柱為箱型柱，其截面尺寸為□1100×900×80；上部鋼柱截面尺寸為□700×700×50；鋼柱材質(zhì)為Q390GJC，鑄鋼件材質(zhì)為G20Mn5QT，鑄鋼件總重量約為12 t。

圖1 鑄鋼節(jié)點示意圖

2 鑄鋼節(jié)點加工質(zhì)量控制

2.1 方案確定及審核

鑄鋼節(jié)點采用優(yōu)質(zhì)樹脂砂為模具，外觀平整，根據(jù)鑄鋼節(jié)點結(jié)構(gòu)的特殊性，借助模擬凝固軟件，制定合理的鑄造工藝。澆鑄采用一次成型方式，成型后需進(jìn)行熱處理。熱處理是通過加熱、保溫和冷卻等方法改變鋼的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，從而改善鋼性能的一種工藝。溫度和時間是影響熱處理過程的主要因素。鑄鋼件的加熱速度取決于鋼的化學(xué)成分、鑄件的斷面大小以及鑄件的形狀。一般合金鋼鑄件的加熱速度與碳鋼鑄件相比較低。鑄件斷面較大，形狀復(fù)雜、斷面厚薄相差較大時，加熱速度較緩慢。保溫時間取決于鑄件的壁厚或爐子的堆料情況。鑄鋼節(jié)點正火后，鑄件內(nèi)殘余應(yīng)力較大。因此，采用正火加回火的方式消除鑄鋼件內(nèi)應(yīng)力，最終使鑄件各項性能指標(biāo)滿足項目要求。

2.2 放樣及試加工

鑄鋼件加工前，應(yīng)對鑄鋼件節(jié)點進(jìn)行初步分析，在現(xiàn)有基礎(chǔ)上進(jìn)行進(jìn)一步的技術(shù)放樣及加工，以保證現(xiàn)場的施工進(jìn)度。根據(jù)節(jié)點構(gòu)造進(jìn)行精確建模，同時對節(jié)點構(gòu)造進(jìn)行優(yōu)化，嚴(yán)格按現(xiàn)場焊接要求確定現(xiàn)場坡口形式和定位企口，確保外形精度滿足安裝要求。

2.3 化學(xué)成分控制

為了確保將化學(xué)成份控制在標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)，澆注之前，必須對鋼水成份進(jìn)行爐前快速分析。成份合格方可澆注，否則須調(diào)整鋼水成份，待成份合格后澆注。采用直讀光譜儀進(jìn)行爐前快速分析；為保證良好的焊接性能，應(yīng)嚴(yán)格控制碳當(dāng)量；鑄件冷卻凝固后，在試塊上取樣，再進(jìn)行一次化學(xué)分析，并將此樣做為最終化學(xué)成份結(jié)果。

2.4 外形尺寸和端面質(zhì)量控制

鑄鋼節(jié)點在從圖紙向模型及鑄件轉(zhuǎn)換的過程中，每一個步驟都可能產(chǎn)生誤差，使幾何形狀發(fā)生變化。因此，鑄鋼件出模后，節(jié)點相關(guān)位置應(yīng)采用三座標(biāo)測量，現(xiàn)場安裝端面采用機(jī)加工，保證外形尺寸符合圖紙和安裝要求。

2.5 加工質(zhì)量檢驗

鑄件澆注時用同爐鋼水，澆注試樣經(jīng)隨爐熱處理后，機(jī)械加工制成標(biāo)準(zhǔn)試樣，并對其進(jìn)行機(jī)械性能試驗；鑄件出廠前，需對鑄件進(jìn)行無損檢測，鑄鋼件不允許存在影響使用性能的裂紋、冷隔、縮松等缺陷。鑄鋼件按GB/T 7233.1—2009《鑄鋼件 超聲檢測 第1部分：一般用途鑄鋼件》進(jìn)行超聲波檢測，質(zhì)量等級為Ⅱ級；不可超聲波探傷部位采用磁粉表面探傷，依據(jù)GB 9444—1988《鑄鋼件磁粉探傷及質(zhì)量評級方法》，質(zhì)量等級為3級合格。

3 鑄鋼件進(jìn)場質(zhì)量控制

（1）核查鑄鋼件質(zhì)量證明文件，對構(gòu)件的型式檢驗報告、出廠合格證及質(zhì)量證明文件進(jìn)行核驗，確保質(zhì)量證明文件齊全。

（2）根據(jù)GB 50205—2020《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)》、GB/T 11352—2009《一般工程用鑄造碳鋼件》及設(shè)計文件，對鑄鋼件的外觀、及尺寸進(jìn)行復(fù)核，確保外觀質(zhì)量及構(gòu)件尺寸滿足國家規(guī)范及設(shè)計要求。

（3）由于此鑄鋼件為非標(biāo)準(zhǔn)件，材料進(jìn)場復(fù)試時，需在按批澆鑄過程中連體鑄出試樣坯，經(jīng)同爐熱處理后加工成兩組試件，其中一組用于出廠檢驗，另一組隨鑄鋼產(chǎn)品進(jìn)場進(jìn)行見證復(fù)驗；鑄鋼件按批進(jìn)行檢驗，每批取1個化學(xué)成分試件，1個拉伸試件和3個沖擊韌性試件（由設(shè)計要求決定）。

（4）為保證鑄鋼構(gòu)件與合金鋼焊接質(zhì)量，需在鑄鋼件安裝前進(jìn)行焊接工藝評定，通過焊接工藝評定確定鑄鋼件焊接時所用焊接材料、焊接方法及焊接參數(shù)，并通過工藝評定確保鑄鋼件焊接滿足設(shè)計要求；施工作業(yè)人員在現(xiàn)場焊接前需根據(jù)已確定的焊接工藝評定進(jìn)行焊接考試，考試合格后方可上崗操作。

4 鑄鋼件安裝施工質(zhì)量控制

本項目鑄鋼構(gòu)件為異型構(gòu)件，吊裝時必須保證下口與鋼柱上口契合，并保證異形鑄鋼件吊裝一次就位。

（1）吊裝前準(zhǔn)備：利用tekla模型軟件確定重心位置，明確吊耳數(shù)量和位置，確定鋼絲繩長度及調(diào)整點位置，檢查吊耳位置和焊接質(zhì)量；鑄鋼件吊裝之前，提前安裝定位連接板，搭設(shè)作業(yè)平臺、測量定位點、測量設(shè)備檢定等。

（2）吊裝精度控制：吊裝就位后利用全站儀進(jìn)行微調(diào)，并及時利用定位連接板及點焊進(jìn)行固定。

（3）焊接質(zhì)量控制：鑄鋼件的焊接需按照焊接工藝評定確定的焊接參數(shù)進(jìn)行，焊接時采用兩側(cè)交替和左右對稱焊接，焊條焊接時橫向擺動寬度不得大于焊條直徑的5倍；采用手工電弧焊多層多道焊接進(jìn)行打底焊接；鑄鋼件與異種鋼的接頭焊接必須保證對稱、連續(xù)焊接，一次完成；焊接完成24 h后進(jìn)行超聲波無損檢測。

5 結(jié)語

隨著異形鋼結(jié)構(gòu)工程的發(fā)展，鑄鋼節(jié)點被更加廣泛地應(yīng)用在工程建筑中。設(shè)計采用鑄鋼節(jié)點使得復(fù)雜節(jié)點受力性能實現(xiàn)優(yōu)化，可在施工中實現(xiàn)。鑄鋼件的出現(xiàn)是異形鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展的必然趨勢，本文對鑄鋼件的加工和安裝施工質(zhì)量控制進(jìn)行了分析探討，希望為鑄鋼件的施工質(zhì)量控制工作提供一些參考。