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浅析钢结构焊接工艺及焊接变形控制措施李卫东、关军、罗强

发表时间：2021/4/16 来源：《中国科技信息》2021年5月作者：李卫东、关军、罗强

[导读] 随着炼钢技术和成型制造工艺的不断发展，钢结构已广泛应用于各种高层建筑中，同时，建筑工程的需求也推动了钢结构的施工工艺需要不断完善和进步。

中国石化胜利石油分公司地面工程维修中心孤东维修服务部山东东营李卫东、关军、罗强 257230

摘要：随着炼钢技术和成型制造工艺的不断发展，钢结构已广泛应用于各种高层建筑中，同时，建筑工程的需求也推动了钢结构的施工工艺需要不断完善和进步。本文介绍了钢结构施工的施工要点和变形的控制方法，以期提高钢结构的施工工艺和焊接变形控制水平，有利于钢结构的推广应用和我国建筑业的可持续发展。
关键词：钢结构；变形；施工工艺；对策
        1 钢结构施工的工艺
        目前，高层建筑中钢结构焊接施工已越来越多，由于高层建筑钢结构的钢材多为合金刚，其接头形式复杂，焊接性能差，焊缝多为半熔透或全熔透。因此，焊接工作量很大，对于一般钢结构高层建筑，可以采用的焊接方法有电渣焊、气体保护焊、自动埋弧焊等。下面就这3种焊接方法分别叙述其施工工艺的要点：
        1.1 电渣焊焊接时的注意要点
        电渣焊是一种自动焊，主要用于高强度结构钢在竖直位置上的对接焊接。在进行操作时首先根据计算公式选择计算出的电流，电压与熔缝的熔宽成正比，需要选择焊接的电流和电压，起弧阶段的电压会高一点，在焊透的前提下，使用电压要尽可能低一点，注意在焊接过程随时要调整电压，其次应适当掌握好焊接的速度，造渣过程中最好选择 200m/h，送丝速度在最好保持在 200~300m/h 的范围内，最后就是要适当调整焊接工艺参数，随时检查焊件的炽热状态，当翼缘板较薄时，要在焊接部位安装水冷装置。
        1.2气体保护焊焊接时的注意要点
        焊接电弧电压、焊丝、焊接电流都要根据施焊位置、工件厚度、焊丝直径和熔滴过渡形式来选择，电流的选择要与电弧电压恰好配合，对于不同位置要选择不同的焊接方式，横焊大多采用右向焊法，平焊多选择左向焊法，立焊分为向上立焊和向下立焊，能清楚地看到焊缝和熔池，便于控制焊缝的成型。
        1.3 自动埋弧焊焊接时的注意要点
        自动埋弧焊由于熔深大、焊接速度快、焊缝质量稳定、热影响区域小和焊接变形小等优点，已被广泛应用于厚度板的贴角焊缝和直长对接的焊接施工中。在施工中使用自动埋弧焊时需注意的是：首先是焊丝的选择，可参照《钢结构高层建筑设计与施工规程》进行选择，其次对于那些无法使用衬热的焊缝，可先用手工焊封底，再用埋弧焊来焊接，对于较厚的钢板可采用多层焊的工艺，在T 形接头和塔接接头的焊接中，可以采用船型焊接和斜角焊接的方法。最好是焊丝的数目的选择，当选择双丝焊时，一次焊接就可得到大量的熔敷金属，可有效提高焊接速度，同时焊接变形也比较小。
        2 钢结构焊接变形的控制措施
        焊接变形是指在焊接钢结构的过程中，由于施焊电弧的高温引起的构件的变形，以及焊接完成后存在的残余变形现象。在这两类变形中，影响焊接质量的主要方面是焊接残余变形，它也是破坏性最强的变形类型。

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根据它对建筑结构不同层次的影响分为局部变形和整体变形。根据变形的不同特点则可分为：角变形、收缩变形、弯曲变形、扭曲变形、错边变形和波浪变形。在这些变形类型中，波浪变形和角变形属于局部变形，其他种类的变形则属于整体变形，整体变形是高层建筑中钢结构发生较多的变形类型。因此，在施工时要制定合理的控制和预防变形的控制措施。
        2.1 反变形法
        构件拼装，应根据施工经验和工艺试验，为减少和控制焊接变形，可使构件向焊接变形相反方向作适量的预变形，这种方法需要预先进行试验，调整好焊接标准，根据焊缝的设计要求，选用规格和材质相同的钢板预先做一个试件进行焊接实验，要保证焊角高度、焊缝形式符合要求，等冷却到环境温度后再测量翼板的变形量，把所测数值作为压制反变形的参数，在翼板中心线上用压力机压出变形量的数值，使其两端预先呈上翘状态，以抵消焊接变形量，则焊后正好持平。
        2.2 放样和下料措施
        为了补偿施焊后焊缝的线性收缩现象，对于桁架、梁等受弯构件放样时要预先起拱，放样下料时应预先留出收缩余量，其收缩量和很多环境因素相关，在实际施工时需要依靠工艺试验来确定参数，放拼装台时要预留出收缩量，一般来说，当受弯构件长度不大于 24m 时放5mm的收缩量，当其长度大于24m 时放 8mm的收缩量。
        2.3 装配及焊接顺序
        首先，钢结构制作拼装所用平台应具备标准的水平面，对于平台的钢度，至少要保证在构件的自重压力下，能够不下沉、不失稳，以保证构件的平直。对于截面对称的构件，装配焊接顺序是先整体装配后焊接，焊接时应采用对角焊接的顺序以平衡构件的变形。对于那些小型结构可一次装配，在用定位焊焊接固定后，再以合适的焊接顺序一次完成。对于屋架端部的基座、桁架、屋架的天窗架支和承板应预先拼焊成部件，矫正后再拼装到桁架和屋架上，桁架和屋架的焊接顺序是：先焊上、下弦连接板外侧焊缝，然后焊上、下弦连接板内侧焊缝，再焊接腹杆和连板的焊缝，最后焊腹杆、下弦、上弦之间的垫板。桁架的一面全部焊接完成后再翻转，进行另一面焊接工作，其焊接顺序与屋架相同，采用手工焊时，应同时安排4个焊工从上、下弦中间向两端进行对称焊接。
        4 结束语
        随着我国经济、社会的不断发展，钢结构将会被越来越多的建筑企业所应用，尤其是在建筑行业迅猛发展的今天，钢结构的前景必将无限光明。与此同时，钢结构的施工质量问题也必将会得到更多人的关注，施工人员在建筑业的发展中要把握住先机，应切实有效的掌握先进的工艺方法，把握世界前沿的施工技术，在施工中要严格控制钢结构的精度，防患于未然，密切关注，监督过程要从全局着眼，对施工工序严格把关，紧抓细节，达到前期预控、中期监督、收工阶段达标的责任和义务。
参考文献：
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