鋼結構焊接變形控制措施研究

李修明

（廣西壯族自治區(qū)機械工業(yè)研究院 廣西南寧 530000）

鋼結構焊接變形控制措施研究

李修明

（廣西壯族自治區(qū)機械工業(yè)研究院 廣西南寧 530000）

在進行鋼焊接過程中，通常會出現(xiàn)焊接變形的情況，這種情況是不可避免的，并且當出現(xiàn)變形焊接時應該進行及時控制，如果不能有效控制焊接變形，對以后鋼結構施工過程的鋼質量會形成一定的影響，所以本文把鋼結構焊接變形的類型以及變形的原因作為出發(fā)點，來進行相應的鋼結構焊接變形的控制措施的具體研究。

鋼結構；焊接；變形；控制

前言

隨著建筑行業(yè)的發(fā)展，建筑施工中鋼結構框架的使用也越來越廣泛，并且也隨之代替了其余的焊接方式，因為鋼結構框架有著質量小、強度高、安裝方便、施工便捷等優(yōu)點，所以對于鋼結構框架的逐漸增加，使更多的建筑人士開始關注鋼結構，當然在鋼結構框架施工過程中也有著不可避免的影響，針對這些影響為了能夠使鋼結構工程工作的順利進行，對針對鋼結構焊接變形控制措施做出了以下分析。

1 鋼結構焊接變形的主要類型及其產生原因

在鋼結構焊接工作過程中，所出現(xiàn)焊接變形現(xiàn)象的產生原因各有不同，自然變形的類型也各有不同，針對不同類型及其產生原因的分析如下：

（1）縱橫向收縮變形。進行焊接鋼結構過程之后，通常會出現(xiàn)兩種相反的變形類型：橫向變形和縱向變形。通常來說如果出現(xiàn)軸向方向所引起的收縮變形，就被看作是縱向變形；如果是焊接垂直方向出現(xiàn)了收縮變形，就被別看作是橫向變形。其中對于橫向變形產生的原因主要是溫度所引起的，在進行焊縫肉熔點的位置經常會受熱膨脹，這時就會和周圍低溫金屬產生沖擊力形成變形。

（2）角變形。角變形通常是指在進行鋼結構焊接之后，所構建的平面圍繞焊接產生的角位移。對于角變形產生的原因主要是由于焊縫收縮變形量的不同，通常都是沿著板厚的方向形成的。

（3）波浪變形。波浪變形產生的原因主要發(fā)生在大面積薄板焊接時，因為焊縫中錯在一定的內在應力，在內在應力的作用下產生失穩(wěn)狀態(tài)，使板面產生翹曲成為波浪形變形。

（4）錯邊變形。錯邊變形是指鋼結構焊接中焊件的高度和長度形成的錯位現(xiàn)象。產生的原因主要是在同時焊接兩件鋼結構是，兩側鋼結構出現(xiàn)的不均勻受熱所引起的。

（5）螺旋形變形。鋼結構焊接變形中所出現(xiàn)的扭曲形變形現(xiàn)象，其產生原因主要是在焊縫角變形在長度上分布不均衡導致或者由于工件的縱向方向的厝邊導致的。

（6）撓曲變形。鋼結構進行構件焊接之后在表面外層會發(fā)生撓曲，產生撓曲變形的主要原因是根據(jù)變形量作為依據(jù)，通常來說，如果焊縫兩側的收縮變形量會有所不同，或者一邊保持不變而另一邊發(fā)生收縮變形，這種情況下都會導致鋼結構的撓曲變。

2 鋼結構焊接變形的主要控制措施

所出現(xiàn)鋼結構變形現(xiàn)象所進行有效控制措施，本文主要從兩個角度進行分析分別是鋼結構焊接變形設計上的有效控制和鋼結構焊接變形施工中的控制，具體分析如下：

2.1 鋼結構焊接變形在設計中的控制

針對于鋼結構而言，為了能夠保障最基本鋼結構焊接變形的控制，在結構設計上，結構設計方案應該科學合理；在設計之間，應根據(jù)不同焊接變形的產生原因以及所對應特點來進行相符合的結構施工焊接方式，針對這兩點所做出的控制措施如下：

（1）在焊縫數(shù)量以及尺寸上，焊縫數(shù)量以及尺寸的的把握對于鋼結構焊接變形控制具有有效的作用，通常來說，鋼結構焊縫的大小和鋼結構所輸出的熱量有直接關系，數(shù)量越多并且尺寸越大，這時鋼結構輸出的熱量也會越大，就會很容易形成鋼結構焊接變形，所以在進行鋼結構的節(jié)點構造設計時，應該盡量控制焊縫的數(shù)量以及尺寸，并且做出最大限度的控制，才能相應減少焊接變形。

（2）在鋼結構焊接方式的選擇上，也應該將焊縫破口的尺寸和形狀考慮在內，只有在一定程度上相應減少焊接截面的面積，才可以對鋼結構焊接變形的情況進行最大化控制，因此為能夠減少焊縫截面的面積，在鋼結構能夠承受承載力的基礎上，進行合理選擇破口的形狀以及尺寸，從而達到焊接變形得到控制的目的。

（3）進行鋼結構焊接位置的選擇上，如果焊縫的焊接位置處于仰面時，就會很容易形成鋼結構焊接變形，這時為了能夠進行焊接變形控制，就應該相應了解鋼結構全方面的焊接技能，來避免焊接變形的出現(xiàn)，并且，為了能夠使鋼結構在焊接操作上更加方便，避免焊縫的焊接位置處于仰面，這樣也可以保持焊接質量不受影響。

2.2 鋼結構焊接變形在施工中的控制

在進行鋼結構焊接過程中，各個環(huán)節(jié)的操作過程也有區(qū)別，但是我們可以將焊接的不同形式以及節(jié)點的不同構造看作一體來進行，并且為更加有效的控制施工當中鋼結構焊接變形的出現(xiàn)，需要注意進行焊接工藝的選擇。

（1）在施工過程中，我們應該注意對稱焊接的情況，鋼結構對稱焊接就需要選擇對稱焊接的方式進行工作，通常來講，剛度的大小與鋼結構焊接變形有著密不可分的關系，剛度比較小的結構，在焊接過程中出現(xiàn)結構變形的可能性越大，所以，為了能夠使焊縫布置的位置能夠比較均與，就需要采取對稱焊接的方式來避免焊接變形的出現(xiàn)。

（2）在出現(xiàn)焊接不對稱情況時，就要進行有順序的焊接，先焊接焊縫比較少的一邊，在對相對的一邊進行焊接。

（3）如果出現(xiàn)焊接之后產生角變形的情況時，為控制它的出現(xiàn)，我們可以選擇在焊接之前進行控制，主要方法為選擇反變形的方式。

（4）如果進行鋼結構焊接施工工程之前，已經足夠滿足設計標準并且符合要求，這是在真正進行鋼結構焊接時，可以選擇間接焊接方法，即縱向焊接以及橫向加強肋的方法。

（5）在遇到T形接頭板厚度比較大的鋼結構，所選用的方法是開破口角進行焊接地對接處理。

（6）為有效控制變形情況以及焊縫縱向收縮的補償，通過對構建長度預留的方式。

3 實際案例分析——上海市中心大廈

我們根據(jù)舉例進行簡要分析，龍鋼公司的大量煤氣柜工程結構主要采用的結構體系是巨型框架+核心筒+伸臂桁架抗側力，它的結構屬于鋼-混凝土，整個結構所使用的鋼用量可以達到1100t，并且使用這種結構具有節(jié)點復雜、構件重大、焊接變形控制難度較高、安裝質量要求比較高等特點，所以為能夠有效控制鋼結構焊接變形，主要從以下幾個方面進行控制：

（1）進行優(yōu)化焊接工藝。通常對于鋼結構焊接工程工作中，在開展厚板焊接上通常采用的是多層多道的方式，對于多層多道方式中的主要方法中：①應該控制焊機電流的大小，如果電流太小就會出現(xiàn)夾渣的現(xiàn)象，所以焊接電流應該比較大一點；②為減少鋼結構變形的方法還有控制運條或者不運條；③在每道焊縫焊完之后，都要進行焊渣的認真清理，只要是為了減少焊縫的焊接缺陷，并另外為了能夠更加有效減少焊接變形的出現(xiàn)，通過小電流則有利于焊接變形的降低。并且在焊縫收頭工作時需要每次都在上面熔至上一道焊縫頂端部位大約50mm的地方，并與之錯開50mm，主要目的是為了避免街頭集中的現(xiàn)象，同時需要注意的是，在進行鋼結構施工工程中對于港版的兩側應需要增加相應的收弧板以及引弧板。

（2）焊接過程中應該進行合理利用節(jié)點裝配焊接順序，使用這種方法，利用合理的裝配焊接順序，可以使焊接變形能夠相互抵消，從而達到降低變形的目的。此外為了避免在焊接過程中所出現(xiàn)焊接變形較大的現(xiàn)象，我們通常根據(jù)一定的順序進行施工，首先要進行鋼結構的兩端進行焊接，且此使進行腹桿的連接，最后再對中間部位的螺栓進行施工。著重點是對于中間螺栓節(jié)點進行臨時固定的工作，進行固定的方法，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，當然過程會投入需要臨時螺栓是不可避免的，只有這樣才能夠有質量的應對焊接時的收縮變形現(xiàn)象，并且在之后的持續(xù)工作中，為了能夠更加有利于節(jié)點質量的控制，需要根據(jù)實際測得的數(shù)據(jù)而制作的連接板進行替換加工廠。

4 結束語

總的來說，為了能夠提高建筑工程鋼結構焊接的精確度，并且有效控制鋼結構焊接變形的出現(xiàn)，我們需要從設計環(huán)節(jié)、施工程序、檢查程度等各個方面進行綜合分析。而對于鋼結構焊接的形成原因上，我們不單單是分析所存在的性質，而應該根據(jù)實際情況進行鋼結構焊接變形形成的根源性問題來做好鋼結構變形的合理、有效控制。其次再對鋼結構焊接變形以及其他所產生的可能因素進行探究，為做好焊結構焊接變形的合理控制，從工作的細節(jié)做起，為建筑鋼結構施工工程發(fā)展創(chuàng)造更多的發(fā)展空間。

[1]梁晉平.對鋼結構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.鋼結構焊接技術探討[J].山西建筑，2010（30）：96～98.

TU758.11

A

1004-7344（2016）15-0250-02

2016-3-26

李修明（1986-），男，漢族，廣西南寧人，助理工程師，技術員，本科，主要從事機械工藝管理工作。