鋼結(jié)構(gòu)在初步設(shè)計階段可能無法完全預(yù)見到承包單位加工制作中節(jié)點焊接存在的困難,在圖紙會審階段,經(jīng)各參建單位討論后,由承包單位對結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜的節(jié)點進(jìn)行深化,會將部分原有焊接節(jié)點改為鑄鋼件,減少“米”型節(jié)點等多支管匯交部位焊接應(yīng)力集中對結(jié)構(gòu)的不利影響,從而提高結(jié)構(gòu)的安全性;讓焊接位置轉(zhuǎn)移到鑄鋼件鑄管處,給焊接施工提供了更大的操作空間,利于施工質(zhì)量控制。由于這部分節(jié)點的變更,使得鑄鋼件占鋼結(jié)構(gòu)的比重急劇增加。據(jù)相關(guān)資料介紹,目前國內(nèi)生產(chǎn)一噸鋼材約需要1.6噸煤,和日本等發(fā)達(dá)國家每噸鋼材消耗0.6噸煤相比,鑄鋼件的生產(chǎn)成本很高,再加上鑄造工藝、熱處理、運輸?shù)雀鞣矫嬖?,鑄鋼件的綜合單價遠(yuǎn)高于常規(guī)鋼結(jié)構(gòu)的造價,對于成本控制有很大影響!
鑄鋼件在鑄造廠制作生產(chǎn)完成后進(jìn)場驗收時,其外部質(zhì)量(粗糙度、表面清理、幾何尺寸)、理化性能(化學(xué)成分分析、拉伸、沖擊)、無損檢測(射線、磁粉及超聲波)均要求鑄造廠出具檢測報告或合格證書,而對于鑄鋼件重量的檢驗,當(dāng)為實行首件制的做法上,即在**個或類似型號按圖紙驗收合格的基礎(chǔ)上先進(jìn)行稱重計量,對于后續(xù)鑄鋼件,基本不再進(jìn)行,這樣對于整個鋼結(jié)構(gòu)其他鑄鋼件的重量是否達(dá)標(biāo)**難以把握。
設(shè)計單位對鑄鋼件在設(shè)計圖紙中基本會明確牌號、熱處理方法等,對于尺寸公差等級及重量公差等級要求容易忽視。承包單位自身一般不具備鑄件的生產(chǎn)條件,多數(shù)委托專業(yè)鑄造廠進(jìn)行生產(chǎn),對于鑄鋼件的深化設(shè)計,承包單位在建模及結(jié)構(gòu)分析上也會存在短板,可能將有些部分的鑄鋼件深化設(shè)計一并交由鑄造廠進(jìn)行,這樣承包單位可能存在鑄造廠鑄鋼件深化的基礎(chǔ)上被增加重量,這對于鑄鋼件的重量把控又提升了一個難度。建設(shè)單位及監(jiān)理除在駐廠監(jiān)造過程中能對首件鑄鋼件進(jìn)行重量檢驗,后續(xù)鑄鋼件的重量抽查**沒有規(guī)范依據(jù),工作推進(jìn)有一定的難度。在工程計量時,沒有專業(yè)的軟件配合,造成外型復(fù)雜內(nèi)腔不規(guī)則的鑄鋼件難以計算出準(zhǔn)確的重量之情況,對現(xiàn)場鑄鋼件重量審核和造價控制造成了很大的困難。
某奧體博覽**體育場項目,在進(jìn)行鑄鋼件加工制作的前期,根據(jù)圖紙會審紀(jì)要而確定的鑄鋼件存在重大變更,新增鑄鋼件總重量約2800噸,對鑄鋼件進(jìn)行精確計量**顯得尤為重要。在變更審理過程中,由于施工單位遲遲不能提供鑄鋼件的計算模型及軟件,異型鑄鋼件的計量工作未有很好的進(jìn)展。而鑄鋼件重量檢驗在現(xiàn)行的工程質(zhì)量驗收規(guī)范中雖然沒有相應(yīng)條款的規(guī)定,但在監(jiān)理工作中要評判一個鑄鋼件的重量是否合格,了解鑄鋼件的重量偏差允許范圍還是很有必要的。要了解鑄鋼件的重量偏差,**要先了解鑄鋼件的尺寸公差和重量公差。
尺寸公差:允許尺寸的變動量,公差等于**極限尺寸與**小極限尺寸之代數(shù)差的**值,也等于上偏差與下偏差之代數(shù)差的**值。鑄鋼件公差有16級,代號為CT1至CT16,公差等級可根據(jù)鑄造方法及材質(zhì)進(jìn)行選定,見表1、2,
摘自 GB/T6414-1999《鑄件 尺寸公差與機(jī)械加工余量》。
公稱重量:包括機(jī)械加工余量和其它工藝余量,作為衡量被檢驗鑄件輕重的基準(zhǔn)重量。
鑄件重量公差:以占鑄件公稱重量的百分率為單位的鑄件重量變動的允許值。
重量公差等級:確定鑄件重量公差大小程度的**。
重量公差的代號用字母“MT”表示。重量公差等級共分為16級,MT1至MT16。重量公差數(shù)值見表3,摘自 GB/T11351-1989《鑄件重量公差》。對鑄鋼件公稱重量的確定。成批和大量生產(chǎn)時,從供需雙方共同認(rèn)定的首批鑄鋼件中隨機(jī)抽取不少于10件的鑄件,以實稱重量的平均值作為公稱重量;小批和單件生產(chǎn)時,以計算重量或供需雙方共同認(rèn)定的一個合格鑄件的實稱重量作為公稱重量;
以標(biāo)準(zhǔn)樣品的實稱重量為公稱重量。公稱重量確定后,對應(yīng)一定的重量公差等級,重量公差值應(yīng)按公稱重量所在范圍從表3中選取。成批和大量生產(chǎn)的鑄件,重量公差等級應(yīng)按表4選取,小批量和單件生產(chǎn)的鑄件,重量公差等級應(yīng)按表5選取,重量公差應(yīng)與尺寸公差對應(yīng)選取,表4、5摘自GB/T11351-1989《鑄件重量公差》。
某奧體博覽**體育場項目有577個鑄鋼件,21種類型的鑄鋼件的基本尺寸,其分肢角度各異,三個鑄造廠均采用砂型鑄造手工造型工藝,根據(jù)GB/T6414-1999《鑄件 尺寸公差與機(jī)械加工余量》其尺寸公差等級為CT13~15,根據(jù)GB/T11351-1989《鑄件重量公差》所對應(yīng)的重量公差等級應(yīng)為MT13~15,根據(jù)鑄鋼件公稱重量選擇對應(yīng)的重量公差數(shù)值。例如在2012年12月28日,由建設(shè)單位、施工單位、監(jiān)理單位共同對進(jìn)場的鑄鋼件,隨機(jī)抽查三個進(jìn)行稱重檢驗,稱重結(jié)果見下表:
在設(shè)計沒有明確要求的情況下,依據(jù)鑄造工藝選擇**重量公差MT15,抽查鑄鋼件的公稱重量在10000~40000Kg范圍內(nèi),從表3中則可以明確鑄鋼件的**重量公差數(shù)值為10%,即抽查鑄鋼件的重量偏差為&plu**n;5%,當(dāng)抽查的結(jié)果大于此則可判斷為鑄鋼件重量檢驗不合格!為此:由監(jiān)理單位牽頭,在建設(shè)單位組織下召開的專題會議上,承包單位承認(rèn)鑄鋼件交由鑄造廠深化設(shè)計后額外加入了10%的加工損耗,扣除這10%的加工損耗后則可判定抽查鑄鋼件重量檢驗合格。針對這種情況,經(jīng)監(jiān)理協(xié)調(diào)及參建各方商定,采用現(xiàn)場地秤及大型履帶吊對577個鑄鋼件逐個進(jìn)行稱重計量,再按照實際重量審核鑄鋼件相關(guān)變更。歷時一年左右時間的稱重計量,從原深化圖紙鑄鋼件重量5928.936噸中核減了375.921噸,總計節(jié)約700余萬元。
還有,鑄鋼件的承載力與壁厚成正比關(guān)系,隨著壁厚的增加,鑄鋼件的承載力隨之增加的同時,在鑄造過程中更容易出現(xiàn)夾砂、氣孔等缺陷;隨著壁厚的減小,又可能引起鑄鋼件承載力不足,影響結(jié)構(gòu)安全。一般對于鑄鋼件基本尺寸的檢驗**于端口部位,對異型及變截面處很難檢查,壁厚偏差**直接的體現(xiàn)**是重量變化。由于大型公用建筑中鑄鋼件的應(yīng)用已很多,對于鑄鋼件重量檢驗應(yīng)該引起監(jiān)理工作上的重視,今后隨著模具制作精度的逐步提高,鑄鋼件的加工制作也將逐漸趨于標(biāo)準(zhǔn)化,對鑄鋼件的重量檢驗將同《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范》GB50666-2011中對鋼筋的重量偏差檢驗一樣引起關(guān)注。監(jiān)理單位作為參建一方,在圖紙會審階段,可建議建設(shè)單位及設(shè)計單位根據(jù)GB/T6414-1999《鑄件尺寸公差與機(jī)械加工余量》及GB/T11351-1989《鑄件重量公差》,對鑄鋼件的尺寸偏差及重量偏差做出明確要求,從而給駐廠監(jiān)造及現(xiàn)場驗收提供監(jiān)理依據(jù),避免承包單位對此忽視或因重量偏差不符合要求影響工程進(jìn)度和結(jié)構(gòu)安全。