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錐頭

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“錐頭”是螺栓球鋼網架結構中用到的配件，焊接在鋼管的端部，高強螺栓的螺桿穿過其底部圓孔擰入螺栓球，螺帽在錐頭內部，與“封板”作用相同，鋼管直徑較小時採用“封板”，鋼管直徑較大時為了避免相較於同一個螺栓球上的鋼管之間相碰，採用“錐頭”。“錐頭”或者“封板”與鋼管組成螺栓球網架結構的“杆件”。有時候將“封板”和“錐頭”統稱“封頭”。
中文名
錐頭
外文名
conic end with plate
物料分類
網架配件
材    質
Q235鋼
其它稱謂
封頭

目錄

  1. 1 實體形狀
  2. 2 配件關係
  3. 3 材質與成型
  1. 4 類型及規格
  2. 5 杆件組焊
  3. 6 相關設備
  1. 7 質檢與驗收

錐頭實體形狀

錐頭照片 錐頭照片
“錐頭”顧名思義是一個錐形物體，大直徑端與鋼管焊接，小直徑端通過高強螺栓及套筒與螺栓球連接。
螺栓球網架結構中的“杆件”是指鋼管兩端頭焊上錐頭（或封板）後的狀態，圖1示為待發貨的網架杆件。
圖1 杆件上的錐頭 圖1 杆件上的錐頭

錐頭配件關係

圖2 錐頭在節點位置[參考資料P31] 圖2 錐頭在節點位置[參考資料P31] [1]
瞭解了螺栓球網架結構的配件之間的關係，也就瞭解了此類結構體系，圖2示中的5即為“錐頭”，從中可以看出，“錐頭”、“鋼管”、“高強螺栓”、“套筒”、“緊固螺釘”以及“螺栓球”這些主要配件之間的關係。
下圖3是連接後的實物節點照片：
圖3 錐頭節點照片 圖3 錐頭節點照片

錐頭材質與成型

封板與錐頭宜選用與鋼管一致的材料，螺栓球網架的鋼管如果是焊管一般選用Q235B鋼，如果是無縫管一般選用20#鋼，所以錐頭的材質一般採用Q235鋼材。
錐頭宜採用模鍛成型。 [1] 
它的加工分以下三個階段：
1、下料：錐頭下料的原材料是圓鋼。
2、錐頭坯料鍛造：下料的料塊加熱後模鍛製成，錐頭毛坯鍛造前不得有過燒、裂紋等缺陷，鍛後要求正火處理，表面去除氧化皮。
3、錐頭機加工：錐頭鍛造成型後採用銑牀加工錐頭與杆管內壁相配合的台階、錐頭小直徑端平面及焊縫坡口，錐頭兩端面垂直度控制在0.5mm。端面銑加工後在劃線平台上畫出螺孔加工線中心線並同時刻畫出錐頭組裝定位及裝夾檢測中心點。螺孔加工採用數控鑽牀加工而成。加工的參數如圖4示。
圖4 錐頭加工參數[參考資料P6] 圖4 錐頭加工參數[參考資料P6] [2]

錐頭類型及規格

雖然各研究機構也給出了各類簡化計算公式，但對錐頭的計算，現有的規程仍然沒有明確的條文。 [3] 
從受力的角度要求：錐頭任何截面的承載力應不低於連接鋼管。
錐頭的規格與幾個方面的因素有關，一是與之組焊的鋼管規格（直徑與壁厚），決定錐頭大頭的直徑，第二個因素是另一端放置的高強螺栓的規格，決定小頭的直徑以及底板厚度，第三個因素是錐頭的長度。
錐頭的底板厚度是一個很關鍵的指標，因此，針對不同的高強螺栓，規範有一個限值：
錐頭底厚限值[參考資料P35] 錐頭底厚限值[參考資料P35] [1]
《JGJ7-2010空間網格結構技術規程》與《GB/T 16939-1997 鋼網架螺栓球節點用高強度螺栓》中有相同的規定：
錐頭底厚參數[參考資料P9] 錐頭底厚參數[參考資料P9] [4]
錐頭的長度也影響到螺栓球的大小，當同一個螺栓球上兩個杆件夾角很小時，確定螺栓球直徑的條件除了高強螺栓在球內相碰的因素外，杆件之間的碰撞也是因素，因此錐頭較長時會有優勢，錐頭類型基本有兩大體系，一個是徐州市場系列，一個是浙江市場系列，浙江市場系列的錐頭長度較短。

錐頭杆件組焊

錐頭在網架結構中的存在方式還是與鋼管組成杆件，具體的組焊步驟是：
先將高強度螺栓預置於錐頭螺栓孔中，並採用膠片粘貼牢固，防止倒落入錐頭內部。
錐頭組焊1 錐頭組焊1
然後採用專用裝夾夾具進行自動組裝，而錐頭的定位主要靠兩側旋轉定心頂針控制其中心軸線，杆件的長度通過限位檔塊控制。杆件裝配時，保證杆件兩端錐頭頂面與鋼管軸線的垂直度達到0.5%R（R為錐頭底端部半徑）、杆件兩端錐頭端面圓孔軸線與鋼管軸線的不同軸度不大於管徑的1%。並保證在鋼管端部與錐頭之間預留有2～3mm間隙。
錐頭組焊2 錐頭組焊2
最後採用CO2氣體保護焊。
錐頭組焊[參考資料P35] 錐頭組焊[參考資料P35] [1]
《JGJ 7-2010空間網格結構技術規程 》6.2.2條要求：鋼管與錐頭的對接焊縫為二級焊縫。 [1] 
《JG/T10-2009鋼網架螺栓球節點》5.6.3條要求：鋼管與錐頭應按全熔透對接焊施焊，保證焊縫等級達到二級。 [2] 
錐頭組焊4 錐頭組焊4

錐頭相關設備

與“錐頭”相關的主要設備除了模鍛毛坯所用的空氣錘、液壓機外，最關鍵的是杆件組焊的雙頭自動焊機。一台機器的工作效率，10小時可以焊接直徑為60mm的鋼管900根，與之比較，手工焊條電弧焊一個焊工一天可以完成60根左右，不考慮焊機設備的價格，一根鋼管的加工成本用焊接為0.47元/根，用手工焊條電弧焊1.43元/根。 [5] 
雙頭自動焊機的價格在10萬元以內。
雙頭自動焊機 雙頭自動焊機

錐頭質檢與驗收

關於錐頭的驗收的主要依據是《鋼結構工程施工質量驗收規範GB 50205-2001》及《JG12-1999 鋼網架檢驗及驗收標準》。
在《鋼結構工程施工質量驗收規範GB 50205-2001》中，錐頭與封板、套筒作為單獨的成品，需要進場驗收，規定：
4．7．1　封板、錐頭和套筒及製造封板、錐頭和套筒所採用的原材料，其品種、規格、性能等應符合現行國家產品標準和設計要求。檢查數量：全數檢查。檢驗方法：檢查產品的質量合格證明文件、中文標誌及檢驗報告等。
4．7．2封板、錐頭、套筒外觀不得有裂紋、過燒及氧化皮。檢查數量：每種抽查5%，且不應少於10只。檢驗方法：用放大鏡觀察檢查和表面探傷。 [6] 
《JG12-1999 鋼網架檢驗及驗收標準》中規定對錐頭的主要檢查項目有：剖口、同軸度以及厚度。 [7] 
參考資料
  • 1.    中華人民共和國住房和城鄉建設部 . JGJ 7-2010 空間網格結構技術規程[S] . 北京：中國建築工業出版社，2010
  • 2.    國家技術監督局 . JG/T 10-2009 鋼網架螺栓球節點[S] . 北京：中國標準出版社，2009
  • 3.    陳揚驥，趙憲忠，楊軍 . 關於錐頭計算的探討[J] . 空間結構，1997,3(3):22-27
  • 4.    國家技術監督局 . GB/T 16939-1997 鋼網架螺栓球節點用高強度螺栓[S] . 北京：中國標準出版社，1997
  • 5.    南玲玲 . WJ3500×160型網架杆件專用自動焊設備及設計的研究[J] . 焊接技術，2002,31(4):35-36
  • 6.    中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局，中華人民共和國建設部 . GB 50205-2001 鋼結構工程施工質量驗收規範[S] . 北京：中國計劃出版社，2002
  • 7.    中華人民共和國建設部 . JG 12-1999 鋼網架檢驗及驗收標準[S] . 北京：中國標準出版社，1999