陈广春，郭冬至，敖明华
中建安装集团有限公司 江苏 南京 210046
摘要：在国内建筑工程中，钢结构作为建筑结构主体结构框架，具有绿色环保、空间大和强度高等特点，在网架结构和塔桅建筑、超高层建筑以及大型工业厂房中等建筑工程中得到广泛应用。随着建筑结构超高层化和大跨度化，高性能钢材应用增多，分析和讨论建筑钢结构焊接生产效率，对于提高建筑工程质量和效率具有重要意义。
关键词：钢结构; 焊接变形; 残余应力; 控制方法
引言
在钢结构工程的焊接施工中难免会出现焊接应力和焊接变形的情况，这对于焊接接头的强度以及焊接结构尺寸的精度都会产生一定的影响，严重的话会导致构件报废。此外，钢结构在日后使用中的承载力也与焊接应力与焊接变形有着很大的关联。因此相关施工人员要切实把握好焊接技术，加强对焊接重难点的技术控制，采取有效措施提高钢结构的质量。
1焊接变形和残余应力
（1）焊接变形是焊接过程中不可避免的，施焊电弧高温引起钢构件在焊接处发生缩短、弯曲及角度等变化，即焊接变形。焊接变形可分为两种形式，一种是因高温导致的变形，该变形在温度冷却后可恢复，为瞬时变形;第二种是因焊接作业产生的永久性变形。焊接变形对结构安装的精确度影响较大，产生焊接变形极易导致结构无法安装。（2）残余应力产生于钢构件的焊接及热影响区域，其对钢构件最直接的影响是降低构件的承载能力和增大开裂的可能性，钢构件的开裂大多发生在焊接区域。在焊接区域，当构件的残余应力和荷载共同作用效果超过焊缝的承载力时，焊缝处就开始产生裂纹，并逐渐扩大成裂缝，构件也就易从裂缝处产生断裂，而此时构件承受的荷载并未达到其极限承载力，却因焊缝的断裂导致整个构件的失效。
2造成导致钢结构发生焊接变形的原因
（1）焊接工艺。即使是材料相同、设备相同，不同工人在焊接过程中，由于焊接工艺会造成焊接变形的出现。比如焊接过程中，预热时应该结合当地的实际温度、光照亮度等多种因素进行确定等。由此可见，钢结构的焊接变形受到焊接工艺的影响比较大。（2）焊接应力。钢结构在焊接过程中，由于焊接材料有非常高的温度，其升温过程与冷却过程非常迅速，钢结构件焊接应力在温度变化中发生了迅速改变，焊接应力在变化时，因为多种因素的影响，造成了应力在钢结构件不均匀的分布，从而出现了焊接变形。（3）焊接材料。钢结构件在焊接时升温是非常迅速的。焊接变形产生的关键是钢结构在升温时热应力的传递，因此，对焊接材料的性能有着非常高的要求。焊接材料造成钢结构焊接变形的原因有多方面，比如焊接材料缺乏良好的导热性等。
3减小焊接变形和残余应力的方法
3.1科学合理设计，选用正确焊接方法
钢结构的建造是以设计师的设计图为基本标准进行施工，工程设计合理是影响海上平台钢结构建造整体质量的影响因素之一。钢结构建筑的设计不同于其他建筑设计，不仅要求设计人员要对节点构造进行规划，还需要充分了解不同钢结构材料的特性，以及不同钢结构材料之间的焊接要求，在设计图中对焊接位置的关键点进行仔细斟酌，以把控施工过程中焊接变形问题出现的概率。
3.2优化钢结构的焊接工艺
钢结构件焊接工艺包括预热、焊接过程与矫正三个流程。变形法、预拉伸法以及钢性固定法是在钢结构焊接过程中比较常用的方法。从钢结构件的实际选择合适的方法。比如在钢结构件尺寸比较大的情况下，一旦发生焊接变形无疑对于成品整体质量的影响非常大，所以，合适的预热方法是反变形法，就是事先从材料的特性出发，对钢结构的焊接变形量进行计算，同时在进行预热以前通过反向变形使焊接过程中出现的焊接变形量被抵消。钢结构焊接过程中，选择预热的主要目的是尽可能的使焊接应力降低。
预热方法的选择需要结合焊接材料，预热时间的确定则应该和焊接材料的性能、当时的气温等进行综合考虑，确保焊接过程中能够均匀的传递热应力，实现对焊接变形的有效控制。
3.3焊接残余应力控制
实际施工操作人员在焊接残余应力管控工作进行中，首先控制焊接缝隙尺寸，将尺寸控制在最小范围内，这样才能够最大限度提升焊接质量。其次，控制焊接缝隙的拘束度。在焊接拘束度明确基础上，做好前期技术交底工作，整个技术操作要严格按照制度规范所规定的施工操作顺序完成。最后，由于钢结构焊接出现的残余应力很大程度上是由于钢结构本身的刚度过强造成的。因此，在场工作人员可以通过降低钢结构焊接的刚度，为钢结构创造自由收缩的条件，控制参与应力出现。
3.3妥善控制钢结构焊接时的散热
钢结构焊接时焊接材料的温度上升非常快。如果不能均匀的传递热量，温度变化不均匀就会导致钢应力不能均匀传递，从而出现焊接变形。通过对钢结构焊接时有效的控制散热，使焊接的温度变化保持均匀。通过现代化科技手段妥善处理好钢结构焊接过程中的散热，使钢结构焊缝周围热量能及时散开，从而降低焊接变形的发生。通过控制散热的方法进行钢结构焊接变形的控制，工艺比较复杂，然而其控制焊接变形的效果比较显著。
3.4减少焊接应力集中
在钢结构焊接中，为了有效控制焊接应力，首先，工程人员可以通过改变焊接材料处理。比如，焊接可以选择S、P较高的材料，这样能够有效避免焊接过程中出现不良裂缝现象。其次，有效控制整个焊接工艺。焊接工艺控制工作进行中，控制焊接的电流和一次性焊接的速度，尤其焊接速度的有效控制，这样才能够为热量实现持续性的传递奠定基础，避免出现应力过度集中的不良现象。最后，工程人员在焊接之前进行相应的预热处理和焊接完成后做好相应的冷处理也是非常必要的。通过以上两个方面的操作，能够有效控制焊接出现裂缝的现象。
3.5完善管理制度，提升焊接技术
随着现代焊接技术的不断改革创新，已经具备相对成熟的技术体系，具有独特的优势，并在钢结构建造中占据着重要地位。但由于其在施工过程中很容易出现变形现象，影响着钢结构建造的整体施工质量。因此，为了更好地控制海上平台钢结构建造的变形现象，首先，要及时完善相关的管理制度，设立焊接质量管理体系，管理工作者要时刻监督焊接技术人员在施工过程中严格按照结构设计参数进行焊接，遵循正确的焊接顺序，遵守相关的施工要求，认真检查焊接质量。另外，管理人员要对焊接技术人员进行严格把关，确保相关施工人员具备丰富的焊接工作经验和符合要求的技术水平。
结束语
制作钢结构件的过程中，经常会发生焊接变形。造成钢结构焊接变形的原因较多，因此在制作钢结构件过程中要对控制焊接变形给以重视。对钢结构件焊接变形进行控制的同时要对于残余应力的控制给以重视。通过对焊接变形的控制，提高钢结构件的质量，保障钢结构件的性能。
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