溶接グリッドの簡単な紹介とプロセスの特徴
溶接格子は空間格子構造であり、長スパンの建築構造システムの主要なタイプです。-そのコアは、溶接継手によって接続された複数の金属部材 (鋼管や鋼片など) で構成され、三次元空間トラス-のような格子ユニット (正三角形、正方形、正六角形など) を形成し、最終的に広い面積をカバーする耐荷重構造を形成します。-基本的に、空間力システムを利用して荷重をサポートに均等に伝達します。これらは、スタジアム、展示ホール、空港ターミナル、高速鉄道の駅、大規模工場など、大規模なスパン、大規模なスペースの建物の屋根や床の構造に広く使用されています。-
1. 溶接グリッドの中心成分と構造的特徴
プロセスの特性について議論する前に、まずプロセス設計の基礎を形成するコアコンポーネントを明確にする必要があります。
メンバー: 継目無鋼管（Q235B や Q355B などの低炭素鋼または低合金鋼）が主流であり、一部の用途では角パイプや H- 形鋼が使用されます。部材は軽量かつ高強度の両方の要件を満たす必要があり、通常、直径は 48 ～ 219 mm、肉厚は 3 ～ 12 mm です。{6}}ノード: 部材を接続するコアコンポーネント、溶接方法ごとに分類:
Welded sphere nodes: The most commonly used type, consisting of two hemispheres (stamped from steel plates) welded together to form a hollow sphere, which is then welded to the member. Suitable for large spans and heavy loads (e.g., stadiums with spans >30m).
プレートノード（接続プレートノード）：鋼板を特定の形状（例：十字、T-）に切断し、部材端を接続プレートに溶接します。中小規模のスパンおよび少数のメンバー (小規模工場など) に適しています。
構造特性: 均一な空間荷重分布 (一方向の曲げモーメントが集中しない)、優れた耐震性能 (高い全体剛性と強い変形調整)、広いスパン範囲 (通常 20 ～ 100 m、特別な設計では 150 m 以上に達する)。 II.溶接グリッドの主要なプロセス特性
溶接グリッドのプロセスは、工場での事前製作と、現場での設置と溶接という 2 つの重要なステップを中心に展開します。{0}}主な要件には、高精度、強力な接合、低変形、高い安全性が含まれます。特定の特性は次の観点から分析できます。
1. 接合溶接工程：「溶け込み」と「シール」を重視した品質管理の重要な工程です。
ジョイントはグリッドの耐荷重性の鍵であり、その溶接プロセスは構造の安全性に直接影響します。{0}主な特徴は次のとおりです。
溶接球接合プロセス:
ボールの製造精度を優先します。鋼板から半球を打ち抜いた後、まず突合せ溶接します（2 つの半分を接合して完全な球を形成します）。{0}この突合せ溶接には、球の真円度 (公差 ±2mm 以下) を確保するための特殊な工具が必要です。溶接後、「ルートクリーニング」（溶接部の裏側から溶接スラグを除去する）が実行され、球内の溶接部に気孔や亀裂がないことを確認するために 100% 非破壊検査（UT 超音波検査）が実行されます。-棒-と-の球面継手の溶接:「溝貫通溶接」が使用されます。まず、ロッド角度 (角度 30 度 -45 度、深さはロッドの壁の厚さ以上) で球上に溝を作成する必要があります。次に、ロッドの端を研削して溝に合わせます。溶接は CO2 ガスシールド溶接または手動アーク溶接を使用して行われ、完全溶け込み (棒肉厚の 90% 以上の溶け込み) が保証されます。溶接後、溶接部は 100% の合格率で MT 磁粉試験 (または UT 試験) を受けなければなりません (GB 50205、「鋼構造エンジニアリングの建設品質の受け入れ基準」に準拠したクラス 1 溶接基準)。
プレートジョイント溶接プロセス:
接続プレートは、まず工場で正確に穴あけされます（ボルトの仮位置決めのため）。ロッドエンドとコネクティングプレートを位置合わせした後、「すみ肉溶接＋プラグ溶接」の組み合わせで施工します。隅肉溶接はロッドとプレートの接続強度を確保し、プラグ溶接（接続プレートの事前に作成された穴内で溶接）はせん断抵抗を強化します。溶接後は、アンダーカットや溶接不完全などの欠陥がないことを確認するために溶接表面を洗浄する必要があります. 2. ロッド加工: 高精度のプレハブ加工、長さとベベルの精度の制御-
トレリス ロッドは、精度と標準化を特徴とするプロセスを使用して、工場で事前に製造する必要があります。
切断精度管理: ロッドは CNC 切断装置 (プラズマ切断機やレーザー切断機など) を使用して切断され、長さの許容誤差は ±1 mm (従来の鋼構造の ±3 mm を大幅に上回ります) です。ロッドが鋼管の場合、組み立て中の位置ずれを防ぐために、L/1000 (L はロッドの長さ) 以下の真直度公差までロッドを真っ直ぐにする必要があります (パイプ矯正機を使用)。
溝加工精度: ロッドエンドはノード角度 (トラスの空間角度によって決まる 30 度、45 度、または 60 度など) に従って面取りする必要があります。これは、±1 度のベベル角度公差を持つ CNC ベベル加工機を使用して行われます。鈍いエッジの厚さ（ベベルの付け根の未切断部分）は 1-2mm に制御され、ノードベベルとの正確な位置合わせを確保し、溶接中の不完全な融合を回避します。表面前処理：プレハブ加工後、スケールと錆を除去するために、部材をショットブラスト（Sa2.5グレード）する必要があります。その後、輸送や設置時の錆を防ぐために、防錆プライマー (エポキシ ジンクリッチ プライマーなど) を 1 回または 2 回塗布する必要があります。-プライマーの厚さは60μm以上、接着力は5MPa以上（クロスハッチテスト）である必要があります。
3. 組み立てと溶接の手順: 変形を制御し、応力集中を回避します。
グリッドは空間構造であり、不適切な組み立てや溶接順序により全体の変形が容易に発生する可能性があります。このプロセスの特徴は「対称組立、積層溶接、同時固定」です。
工場プレハブ（ユニット化プレハブ）：
現場の作業負荷を軽減するために、グリッドは通常、工場で「小さなユニット」（例: 3m×3m または 5m×5m のグリッドユニット）に事前に組み立てられます。-組み立て前のプラットフォームは正確に水平にする必要があります (水平偏差 2mm/10m 以下)。レイアウトと位置決めにはトータルステーションを使用し、ユニット内のメンバーとノードの幾何学的寸法が設計と一致していることを確認します（グリッドサイズ公差±2mm）。事前組み立て中、ノードを仮ボルトで固定し、その後「仮付け溶接」を行います（溶接点の長さは 30 ～ 50 mm、間隔は 200 ～ 300 mm）。その後の取り扱いや設置中にユニットがバラバラになるのを防ぐために、仮付け溶接強度は実際の溶接強度の 70% 以上である必要があります。
-現場での設置と溶接の手順:
アダプティブ溶接工法：トラスのスパンと重量に基づいて設置方法を選択します。方法が異なれば、溶接シーケンスも異なります。
高-空中バルク組立法（小スパン）: サポートから中心に向かって対称に組み立てます。各ユニットを組み立てたら、累積的な変形を防ぐためにノードをすぐに溶接します。
ブロック吊り工法（中スパン）：組立式ユニットブロックを設計位置まで吊り上げ、仮固定（ガイロープやジャッキで高さを調整）後、ブロック間の節点を溶接します。溶接は中心から外側に向かって対称に行われます。
全体吊り上げ方法（大スパン）：トラスを地上で組み立て、溶接した後、油圧吊り上げ装置を使用して設計高さまで同時に吊り上げます。吊り上げプロセス中、各吊り上げポイントの同期を監視します (偏差は 5mm 以下)。所定の位置に配置したら、サポート ノードを溶接します。溶接応力管理：「分割ステップバック溶接」（長い溶接部を短いセグメントに分割し、両端から中心に向かって溶接する）や「対称溶接」（接合部の両側を2人の溶接機が同時に溶接する）により、溶接入熱による部材の変形を軽減します。溶接後に応力除去が必要な場合、接合部に「局所焼鈍」（600～650度に加熱、保持、その後徐冷）を施すことができます。
4. 品質検査・合格：一般の鋼構造物をはるかに上回る全工程にわたる厳格な管理
長いスパンの耐荷重構造である溶接トラスには、非常に高い品質検査基準が適用されます。-このプロセスの特徴は、「完全なプロセス検査と多次元検証」です。-
工場検査: 部材の寸法、溝の角度、組み立て前のユニットの形状（トータル ステーションを使用して検査）、部材の錆の除去レベル（粗さ計を使用して検査）、プライマーの厚さ（膜厚計を使用して検査）{0}} -現場検査:
接合部の溶接品質: 溶接部の溶け込み、亀裂、気孔率に重点を置いた非破壊検査 (UT+MT) が 100% 行われます。-
全体の幾何学的寸法: トータル ステーションを使用してグリッド スパン、高さ、たわみを検査します（無荷重たわみは L/250 以下でなければなりません。L はスパンです）。{0}}
サポート接続: サポート ボルトの締め付けトルク (設計要件を満たしている必要があり、トルク レンチでテスト) とサポートとグリッド ノード間の溶接品質を確認します。
荷重試験: 重要なプロジェクト (大規模なスタジアムなど) の場合、実際の荷重 (屋根の自重 + 雪荷重など) をシミュレートするために「段階的荷重試験」が実施されます。応力分布 (ひずみゲージを使用) とグリッドのたわみを監視して、設計要件を確実に満たしていることを確認します。 Ⅲ．溶接グリッド技術の主な利点 (従来の長スパン構造と比較)
比較寸法: 溶接グリッド、従来の鋼製トラス (平ら)、コンクリート屋根
スパン容量：大（20～150m）、中（15～50m）、小（30m以下）
溶接コア: ノードでの完全溶け込み溶接、均一な全体的な負荷分散。-平面荷重が集中しやすい部材の突合せ溶接。溶接を行わず、鉄筋の結合に依存します。
重量と消耗品: 軽量 (約 30 ～ 50kg/m2)、消耗品が少ない。より重く（約 50 ～ 80kg/m2）、消耗品が多くなります。重い（約 200 ～ 300kg/m2）、消耗品が多い。
建設効率: 工場でのプレハブ + 現場での組み立て、高効率。-現場溶接は高いが、効率は低い。-注入と硬化の時間が長く、効率が低い。
耐震性と変形性：耐震性に優れ、たわみが少ない。耐震性が悪く、たわみが大きい。耐震性が悪く、ひび割れが発生しやすい。
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