鋼結(jié)構(gòu)焊接變形控制措施研究

薛曉林

摘 要 在焊接鋼結(jié)構(gòu)期間，焊接變形是不可避免的，如果無法對鋼結(jié)構(gòu)變形進行有效地控制，就可能對鋼結(jié)構(gòu)施工帶來嚴重的質(zhì)量影響。文章主要從鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的類型與產(chǎn)生焊接變形的原因入手，希望能夠從中找到鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的主要控制措施，從而為鋼結(jié)構(gòu)工程的焊接施工提供參考。

關(guān)鍵詞 鋼結(jié)構(gòu)；焊接；變形；控制

中圖分類號：TU391 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）02-0119-01

隨著建筑行業(yè)當中鋼結(jié)構(gòu)框架應(yīng)用的增加，越來越多的建筑人士開始關(guān)注鋼結(jié)構(gòu)。由于鋼結(jié)構(gòu)憑借其質(zhì)量小、強度高、安裝方便、施工便捷等諸多優(yōu)點，逐漸替代了其余的鏈接方式。但是，我們也不能夠忽視其存在的不足之處。

1 鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的主要類型及其產(chǎn)生原因

1）縱橫向收縮變形。在焊接鋼結(jié)構(gòu)之后，如果在軸向的方向出現(xiàn)了收縮變形，就視為縱向變形，在焊縫的垂直方向出現(xiàn)了收縮變形，就視為橫向變形。其中，橫向變形主要是因為焊縫肉熔點之處受熱膨脹，并且與周圍低溫的金屬產(chǎn)生了沖擊而形成的。

2）角變形。焊接之后的構(gòu)建平面圍繞著焊縫所產(chǎn)生的角位移就是角變形。其形成的原因是因為沿著板厚的方向出現(xiàn)了焊縫的收縮變形量的不同從而造成的。

3）波浪變形。在焊接薄板鋼結(jié)構(gòu)的時候，由于焊縫內(nèi)在應(yīng)力的存在，從而產(chǎn)生了波浪形收縮變形，就視為波浪變形。

4）錯邊變形。在焊接兩件鋼結(jié)構(gòu)時，如果兩側(cè)的鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不均勻受熱，從而使得焊件在高度與長度之上出現(xiàn)了錯位，就視為錯邊變形。

2 鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的主要控制措施

2.1 鋼結(jié)構(gòu)焊接變形在設(shè)計中的控制

對于鋼結(jié)構(gòu)而言，結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學與合理，才能夠做到最基本的鋼結(jié)構(gòu)焊接變形控制。所以，在設(shè)計期間，需要掌握不同焊接變形的主要起因以及相對應(yīng)的特點，從而設(shè)計出符合鋼結(jié)構(gòu)施工的焊接方式。

1）盡量控制焊縫的數(shù)量以及其尺寸，如果鋼結(jié)構(gòu)焊縫數(shù)量較多，并且尺寸較大，對于鋼結(jié)構(gòu)輸入的熱量也會變大，就容易引起較大的鋼結(jié)構(gòu)焊接變形。因此，在進行鋼結(jié)構(gòu)的節(jié)點構(gòu)造的設(shè)計當中，就需要對焊縫的數(shù)量以及尺寸做好最大限度地控制。

2）在鋼結(jié)構(gòu)的焊接方式選擇上，應(yīng)該考慮到焊縫破口的尺寸與形狀，只有在鋼結(jié)構(gòu)擁有足夠的承載力的同時，合理地選擇破口形狀與尺寸，才能夠減少焊縫截面面積，從而將鋼結(jié)構(gòu)的焊接變形做到最大化控制。

3）為了鋼結(jié)構(gòu)焊接操作更加方面，應(yīng)該避免焊縫的焊接位置處于仰面，這樣也可以保持焊接質(zhì)量不受影響。如果無法避免仰面焊接的情況，就需要對鋼結(jié)構(gòu)全方位的焊接技能有一個詳細的了解，才能夠避免焊接變形的出現(xiàn)。

2.2 鋼結(jié)構(gòu)焊接變形在施工中的控制

在鋼結(jié)構(gòu)焊接的過程中，需要將焊縫的不同形式以及節(jié)點的不同構(gòu)造看作一體，通過焊接工藝的選擇，從而有效地控制施工當中鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的出現(xiàn)。

1）考慮到對稱焊縫，就需要在施工中選擇對稱焊接的方式。一般來說，剛度相對較小的結(jié)構(gòu)，先行焊接的焊縫出現(xiàn)結(jié)構(gòu)變形的可能性越大。所以，如果焊縫布置的位置相對均勻，就需要采取對稱焊接的方式來避免焊接變形的出現(xiàn)。

2）如果焊縫不對稱，需要先焊接焊縫較少的一側(cè)，然后再進行另外一側(cè)的焊接。

3）對于焊接之后產(chǎn)生的角變形，對其控制，就可以選擇在焊接之前進行反變形的方式。

4）如果能夠滿足設(shè)計標準，在進行鋼結(jié)構(gòu)焊接的時候，應(yīng)盡可能選擇縱向焊接以及橫向加強肋的方法，也就是間斷焊接法。

5）如果T形接頭板的厚度較大，就需要選擇開破口角進行焊接地對接處理。

6）通過對構(gòu)建長度預(yù)留的方式，也可以做好一定的變形情況以及焊縫縱向收縮的補償，比如，對于H形的縱向焊縫，在每一米之內(nèi)就可以預(yù)留0.5 mm-0.7 mm。

3 實際案例分析——上海市中心大廈

龍鋼公司8萬煤氣柜工程結(jié)構(gòu)主要采取的巨型框架+核心筒+伸臂桁架抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系，其結(jié)構(gòu)為鋼-混凝土，整個鋼結(jié)構(gòu)用量在1100 t，其特點為：節(jié)點復(fù)雜、構(gòu)件重大、焊接變形控制難度較高、安裝經(jīng)度要求較高，為了做好焊接變形控制，就需要從以下幾個方面進行控制。

圖1 多層多道焊縫示意圖

1）優(yōu)化焊接工藝。在開展厚板焊接上都是采取的多層多道焊，通過小電流則有利于焊接變形的降低（詳細見圖1）。每一次焊縫的收頭需要熔至上一道焊縫頂端部位大約50 mm的地方，也就是錯開50 mm，避免街頭集中。在鋼板兩端還需要增加收弧板與引弧板。

2）節(jié)點裝配焊接順序需要合理利用。考慮到圖2當中的節(jié)點1，3的現(xiàn)場焊接變形較大，所以，需要根據(jù)圖示先完成兩端焊接，然后再進行腹桿的鏈接，最終進行中間螺栓的施工。針對中間的螺栓節(jié)點臨時固定時，可以使用臨時連接板包夾腹板和翼緣在臨時連接板之上可以選擇長圓孔或者是開擴大孔的方式，并且投入一定量的臨時螺栓，才能夠應(yīng)對焊接時的收縮變形，之后再替換加工廠根據(jù)實際測得的數(shù)據(jù)制作的連接板，才有利于節(jié)點連接質(zhì)量控制。

圖2 環(huán)帶桁架與巨型柱的連接

4 結(jié)束語

總體而言，確保建筑工程鋼結(jié)構(gòu)焊接的精確度，就需要從設(shè)計、施工、檢查等諸多方面進行綜合控制。對于鋼結(jié)構(gòu)焊接的成因分析上，不僅要分析成因所具有的性質(zhì)，找準鋼結(jié)構(gòu)焊接變形形成的根源性問題來做好鋼結(jié)構(gòu)變形的合理、有效控制，然后再分析出現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)焊接變形其余可能存在的因素，才能夠做好鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的合理控制。

參考文獻

[1]梁晉平.對鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的控制和矯正[J].山西冶金，2012（05）：56-57.

[2]黃杰，鐘德明.鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)探討[J].山西建筑，2010（30）：96-98.endprint