钢结构焊接变形控制技术2

钢结构焊接变形控制技术2

崔光超

关键词：钢结构；焊接变形；控制技术

1建筑钢结构的特点

1.1强度高及自重轻

钢结构强度高，且弹性模量同样高，在同样承重情况之下，相比于钢筋混凝土的结构可以节约更多材料及空间，进而降低了建筑竖向的截面面积，大量增多了建筑使用的面积；钢结构自重轻，对相同高度的结构建筑，钢筋混凝土结构的重量不会小于钢屋架重量，所以在遇见地震外力等作用的时候，建筑内部的各种材料相互作用的力就有效降低，从而导致建筑更为稳定。

1.2塑性与韧性比较好

钢结构建筑有相当的韧性，因此在承受比较大的负荷时，不产生较大形变，在一些程度之上可以承担超负荷动力。钢结构建筑还具一定塑性，可以抵御相当等级地震。

2焊接变形的种类和产生原因

2.1焊接变形的种类

（1）纵向变形—焊接后指的是焊件沿着焊接方向发生收缩。

（2）横向变形—焊接后指的是焊件垂直于焊接方向发生收缩。

（3）挠曲变形—穿过焊缝线并与板件垂直的平面内变形。

（4）角变形—焊接后构件的平面围绕焊缝产生的角位移。

（5）波浪变形—焊接后构件呈现波浪形。

（6）扭转变形—焊接后结构上出现扭曲。

2.2焊接变形的产生原因

(1)加工件的刚性小或不均匀，焊后收缩，变形不一致。

(2)加工件本身焊缝布置不均，导致收缩不均匀，焊缝多的部位收缩大、变形也大。

(3)施工人员操作不当，未对称分层、分段、间断施焊，焊接电流、速度、方向不一致，造成加工件变形的不一致。

(4)焊接时咬肉过大，引起焊接应力集中和过量变形。

3钢结构焊接变形的控制方法

3.1规范焊接顺序

为有效控制钢结构制作中焊接变形问题，应当结合钢结构制作标准进行分析，规范焊接操作顺序，尤其是要明确钢结构的形状及规格型号等，确保钢结构焊接操作的有序进行。小组件焊接是钢结构焊接的基础性环节，只有率先做好小组件焊接工作，钢结构整体焊接与装配才能够顺利进行，这是控制焊接变形的有效方式。在钢结构的焊接过程中，应当以组件装配和定位焊固定为基础焊接操作，在此基础上，按照焊接顺序进行规范焊接，以免钢结构焊接变形。焊接过程中应当注意，部件装配环节存在较大的变形隐患，这就要求焊接技术人员做好零配件的管理，严格依照焊接要求选用零配件，最大程度上避免部件装配过程中大应力或变形情况出现，保证钢结构制作的规范性和可靠性。

3.2严格控制焊接工艺

钢结构制作中焊接变形的出现，往往与焊接工艺存在密切联系，因此，在实际焊接操作中，要结合钢结构焊接的实际要求，做好焊接工艺的控制工作，基于钢结构焊接特征选定焊接工艺，结合具体焊接要求确定焊接电流、焊接顺序意及焊接速度等影响焊接质量的重要因素，通过全面的焊接控制来降低焊接变形发生几率。钢结构焊接施工有一定特殊性，当焊缝集中或是焊缝较长的情况下，如果所选用的焊接工艺和合适，极其容易出现焊接裂缝的问题，因此，应针对集中焊缝应采取跳焊法对钢结构进行焊接，而焊缝较长部位则最好采取对称焊和分段退步焊相结合的焊接工艺，保证焊接质量可靠。在钢结构焊接中，部分焊接对象的组成比较复杂，针对此种复杂钢结构进行焊接时，要在严格控制焊接工艺的同时，遵循科学化的焊接原则，先短后长、先中间后两边是比较常见的焊接原则，如果同时存在对接缝和搭接缝，应先焊对接缝，后焊搭接缝，通过多种焊接技术的有效配合，切实做好钢结构焊接变形的控制工作。

3.3加强焊接节点构造设计

（1）钢结构建筑是一种以设计为亮点的建筑，华丽的设计不仅能够令钢结构变得美丽，同时科学合理的钢结构设计还能从根本上对钢结构焊接产生形变的情况起到控制作用。因此在焊接节点构造设计中，要尽最大可能的减少焊接点的数量，尽量将焊接点的尺寸降低。对于钢结构建筑中受力比较大的位置，比如，建筑的大梁和承重柱，对其焊接时的设计就需要特别重视焊点的对称问题，要尽量将焊点与钢材截面的中轴设计比较接近，防止重要部位的变形。与此同时，设计焊点时尽量分散焊点，并且远离部件的交叉点。

（2）焊接节点构造设计是钢结构制作中焊接操作的重要内容，其中焊缝数量与面积、焊缝坡口大小与尺寸等都需要引起焊接人员的高度重视，否则会引发焊接变形。因此，在钢结构焊接中，应结合实际焊接要求对焊缝数量和面积进行合理控制，一般情况下，焊接过程中热量输入是引发焊接变形的最显著因素，为有效控制变形，应尽可能减少焊缝数量和面积。由于焊缝截面积会加剧焊接变形的风险，因此，在焊缝坡口大小与尺寸上，应合理控制焊缝坡口大小与尺寸，优化焊缝截面积，从而降低焊接变形的发生几率。此外，焊接节点位置的设置也是非常重要的，高应力区焊接极易引发焊接变形，钢结构焊接中最好以构件界两侧作为焊接节点位置，以中性轴或近中心轴为标准，尽可能将钢结构中性轴靠近上述标准，从而有效控制焊接变形。

3.4借助固定夹具增强结构刚性

钢结构焊接节点多且复杂，焊缝形态特殊，多方向连接焊缝的焊接难度较大，并且钢结构焊接任务量较大，此种情况下，如何在钢结构焊接中有效控制焊接变形成为焊接技术人员所面临的一个重要问题。因此在实际焊接工程中，可以在焊接平台或钢结构构件上设置固定夹具，在夹具固定作用下，降低焊接温度给钢结构造成的影响，提高钢结构刚性，也就是依靠外力来实现焊接变形控制。

3.5反变形法的应用

反变形法在钢结构焊接中的应用，能在一定程度上对焊接变形进行控制。其控制原理在于：以焊接变形反方向为基准进行预先变形，之后在焊接作用下，实现预变形与焊接变形的相互弥补，来提高钢结构焊接质量。在这一过程中，焊接技术人员应结合钢结构焊接要求及焊缝形式合理选择焊接材料，最好采用与焊接要求相符合且材料、规格一致的钢板进行试件焊接，以便控制焊缝形式和焊脚高度。待焊接点温度下降且与室温一致时，通过精准测量准确把握翼板变形情况，并以测量结果为依据，确定压制反变形参数，应用压板机将钢结构压制出变形量，令翼板两头预先上翘，此时进行规范焊接有助于抵消变形量，从而实现钢结构焊接变形的有效控制。

3.6焊接全过程中的管理与控制

为全面提高钢结构制作质量，提高焊接变形控制的有效性，在钢结构焊接操作中，应当做好焊接全过程的管理与控制工作，包括焊接前构件中心线、长度、标高的测量，焊接过程中焊接工艺的选择，焊接顺序的确定以及焊接缝的处理等，密切观察焊接质量，一旦在钢结构焊接中发现问题或安全隐患，应立即采取科学的焊接手段进行补救处理。待焊接操作完成后，应再次对钢结构构件进行测量确认，保证钢结构焊接质量，降低焊接变形的发生概率。

4结语：本文主要通过对建筑钢结构的基本情况进行阐述，要知道建筑钢结构焊接技术的发展对于整个建筑行业的发展尤为重要，因此，利用科学的方法找出影响焊接变形的成因并加以分析，找出相对应的解决措施，这对于工程质量的提高非常有意义。

参考文献：

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[2]付永，高辉，周吉刚，温立娜.钢结构工程焊接质量的控制措施分析[J].科技传播，2014，11：147+165.

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