多角度钢结构铸钢节点的研制

上海新国际博览中心是采用典型的树状钢结枸建筑新理念，使用铸钢节点作为树状结构的连接节点的大 型现代化场馆。这些铸钢节点形状复杂、要求高、质量大，制作难度大。主要介绍铸钢节点的设计、铸造技未要求、 标準的选用、铸造及质量控制等技术，为今后大型现代化场馆选用铸钢节点树状钢结构建筑提供借鉴。

树状钢结构 铸钢节点 砂型铸造 GS-20Mn5V

云南昆明大型铸钢厂供应大型铸钢节点

上海新国际博览中心是由德国慕尼黑国际博览 公司、杜塞尔多夫展览公司、汉诺威展览公司共同参 股建设，为上海市2000年重点工程之一。工程主体 由美国Murphy/Jahn设计事务所承担主设计,采用典 型的树状钢结构建筑新理念，使用铸钢节点作为树状 钢结构的连接节点。上海新国际博览中心室内展览 面积20-6万m2,展览总面积25.6万n?,如此大规模 的铸钢节点网架钢结构建筑在国内尚属建造。

节点采用铸钢形式，其形状复杂（见图1）, 一个 节点连接着10根钢管，而且有许多两管相贯、倒锥 度、8字型管口；尺寸多（三维空间尺寸）；质量大，的节点单质量达1 300 kg;尺寸公差小、精度高 （管接口尺寸公差±1.5 mm,相邻管接口其角度偏 差W25',表面粗糙度Ral2.5）o如此高的要求，其 铸造难度是相当大的。铸钢节点还须做超声波探 伤，主要部位要达到《铸钢件超声探伤及质量评级标 准XGB/T7233）规范的H级标准。

1铸铜节点的设计和铸造技术要求

1.1节点的设计和计算

上海新国际博览中心仅1号展厅铸钢节点就有

sand casting GS-20Mn5V

143种规格，1 446件，总质量514 t。5号展厅节点 有109种规格、1 452件，质量约500 to这些节点绝 大多数是采用半空心、半实心模型（图1）。设计中 节点的显著特点是：节点上诸多的连接管其管中心 的受力点是汇合于一点的。采用半空心、半实心模 型节点在设计上既考虑了强度设计之极限承载力的 安全系数要求，又考虑了节点实心的自重大,对整个 网架结构的不利影响、材料的浪费，同时还考虑到材 料淬透性对材料性能的影响（按德国DIN标准的要 求，铸件壁厚不应大于160 mm,而一般钢材壁 厚要求是不大于180 mm）o

在设计计算中采用Unigraphics Solutions Inc公 司的1-Deas三维软件对铸钢节点的体积、质量、质 心位置及表面积进行了计算。利用计算机对节点进 行立体造型，使工艺设计、木模制作有直观感，对实 际操作大有帮助。对节点受力进行分析，从铸造角 度对建筑设计返馈改进建议。

1.2 铸钢节点铸造标准的选用及技术要求

多角度钢结构铸钢节点

按德国原设计其铸钢节点的材料是选用 DIN17182中的GS-20Mn5V,材料的化学成分及 机械性能见表1（摘自DIN17182表1及表3）o

铸钢节点的外形尺寸需符合DIN1680的 部分（管.口公差±1.5 mm,角度偏差W25'）,铸钢节 点工艺性，焊接性能等须符合DIN1690部分要 求，铸钢节点无损检测采用超声波探伤检测，管口焊 缝区域150 mm以内要求超探UT判定等级为口 级,其余为皿级。节点表面质量应符合设计要求的 2S2或国标Ral2.5o由表1可见，德标（或欧盟标 准EN10213）对铸钢的化学成分及机械性能的要求 是很严谨的，比我国国标GB/T7659、日本标准JIS G5102,美国标准ASTM A216都严格得多，甚至比 我国的《低合金高强度结构钢XGB/T1591）中Q390 的要求还高,这对铸造厂商来讲难度是较大的。

2铸钢节点的铸造

2.1 铸造工艺设计与木模制作是铸造的关键

本次铸钢节点的模型釆用的是常用的木模模 型。节点是三维立体结构，在铸造工艺设计过程中 对节点按型面分类相当困难。根据不同系列类型的 节点之结构特点,采用多种形式的分型面选择，有曲 面分型、平面分型；有整体堤芯、连体泥芯、单个堤芯;有自来堤芯及综合采用的。曾做了多种方案 的试验，选择了方案，确保铸件组织致密，表面 质量好，尺寸精确，造型有可操作性。

木模的制作要求很高，特别是角度的制作、三维