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摘要：建筑施工中，钢结构焊接工程因为在施工期间受到诸多因素影响，会造成许多问题，对焊接构件质量造成影响。为了避免这种现象出现，需要在焊接技术上加强研究力度，提升技术水平。本文以钢结构焊接工程进行分析，针对工程期间施工关键技术进行阐述，针对施工质量优化提出合理措施建议。
关键词：建筑；钢结构；焊接；关键技术
前言：
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。
1钢结构施工的重要性
随着社会不断发展，建筑等级提升，人们对于建筑的性能等要求也在增加。钢结构作为建筑领域的重要组成部分。建筑结构的多样性设计，使得钢结构也得到很好的发展，从原有的碳钢发展到多种金属材料。并且还在不断地优化原材料，新材料的应用，为企业带来了可观的经济效益。与钢筋混凝土相比，钢结构更符合当下社会绿色环保的发展理念，符合建筑对于环保材料的需求。钢结构焊接工程涉及到的领域范围非常广，在实际焊接的过程中，会有许多因素对施工质量造成影响。这就需要施工单位，加强监管保证焊接施工质量，降低施工中会产生的风险。在施工前期就在各方面进行质量管理工作，检查好施工现场、施工材料、合理分析各项施工质量是否符合施工标准，按照设计图纸逐一进行施工。
2高效焊接技术应用
早期建筑钢结构主要采用焊条电弧焊，效率低下，且对焊工经验和技术依赖程度高。提高焊接生产效率，一方面提高热输入率，另一方面提高自动化程度。采用钢强度一般在195-420MPa之间，由于大跨度桥梁结构和超高层建筑结构，高性能钢在建筑钢结构中应用，高强钢因减少自重和工时。自20世纪80年代，高效焊接方法开始推广使用。如电渣焊、多丝埋弧焊、CO2气体保护焊等引入钢结构焊接生产，双丝贴角埋弧焊的H型钢生产线，焊接规范参数稳定，焊接缺陷如气孔以及裂纹比例低，焊缝成形美观，极大地提高了钢结构生产效率和产品质量。埋弧焊特别是双丝、多丝埋弧焊显著提高热源效率，熔深浅，焊接缺陷少。但由于热量输入大，开裂敏感性增大。特别是对大跨度钢结构中，大厚度柱梁结构为高强钢材料时，裂纹敏感性显著增加。对于厚板钢结构，制定焊接工艺时，将焊接热输入作为要点，只要控制合理，箱形钢柱、梁结构外板厚度达到数十毫米和超高层钢柱节点处钢板厚度达200mm。双丝大电流埋弧焊工艺，两根焊丝总电流值可达4000A，一道焊接即可完成。试验表明，焊接国产Q420及以下强度各钢种单丝或多丝埋弧焊可以保证焊接质量。尽管埋弧焊的高效化和自动化，在电弧稳定性、焊接工艺参数稳定性以及焊接质量等方面具有无可比拟的优势。然而，建筑钢结构形式多样，除了集成化钢结构建筑，大部分钢结构构件都缺少单一化标准，使智能化焊接方法焊接效率难以充分挖掘，半自动的CO2气体保护焊接为主，成为钢结构生产效率瓶颈。示教型焊接机器人具有自动送丝、自动行走以及焊枪位姿调节，大大提高了焊接效率和质量。然而，局限于建筑钢结构的多样化非标件，如普遍采用的H形牛腿结构，在某公司2018年牛腿结构统计数据中占比80%以上。示教过程中轨迹和位姿编程时间占比大，几乎达到整个焊接时间的30%-40%，机器人整体焊接效率与人工焊接效率相当。通过对牛腿参数化设计，建立不同焊缝坡口形式对应焊接工艺参数数据库，离线编程模拟最小截面H形牛腿和最大截面H形牛腿机器人运行轨迹和焊接位姿，以及机器人参数化编程界面设计，实现了不同规格牛腿示教自动焊接，将参数化编程时间占机器人焊接时间比例降到了5%-20%之间，大大提高了非标H形牛腿接头结构焊接效率。
3焊接变形控制技术
针对钢结构中经典结构形状，利用其几何对称性，加以对称焊接，是钢结构焊接生产主要焊接变形控制方法。如常见H型、T型钢柱梁结构，中性轴关于几何中心对称，焊缝关于中性轴布置，因而采用对称焊接顺序控制焊接变形。车间内施工一般采用埋弧自动焊双侧对称焊接实现，建筑现场长焊缝焊接则采用双侧分段对称施焊，将长焊缝分为多段，各段由焊工同步施焊完成。对于焊缝相对于中性轴不对称构件的焊接顺序，虽然规范中有定性说明合理的焊接顺序，然而对具体变形量和减小变形量的提供无法明确，生产现场对焊接变形难以准确控制。采用数值仿真技术，通过提前预测不同焊接工艺和顺序下的焊接变形，使最终构件的变形和收缩最小，为反变形和焊接顺序优化提供数据。采用数值方法，对T形接头纵向和横向收缩变形进行预测。由于焊接先后顺序影响，使T形接头先焊部位出现较大角变形，后焊部分角变形小，T形接头呈现出整体角变形不均匀的扭曲变形。如图1所示，虚线部分为变形后结构轮廓。与经验测量数据相比，数值预测方法成本低，效率高。尽管建筑钢结构变形要求不是特别严格，但大的结构焊接变形不仅安装困难，降低装配效率，而且产生装配应力，特别是对大跨度结构和大厚度结构，影响结构疲劳强度和降低使用寿命。采用数值预测焊接变形的方式，在不增加材料和建造成本的前提下，优化了焊接顺序，最大限度地降低焊接变形量。从而有效地控制了焊接变形，降低了装配难度和增加了装配可靠性，是未来数值化在钢结构焊接生产变形控制的主要手段，在不规则钢构件焊接变形预测方面，还有很大潜力可挖。
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图1 T型结构焊接变形的数值模拟图
4管理钢结构焊接质量的措施
第一，有效保障钢结构焊接质量的措施，需要在焊接时加强对其焊接质量的管理。成立质量监管小队，对总体质量加以管理，按照焊接工作将管理区域合理划分，指派专人进行负责，明确好管理人员的权责，加大管理检查的力度，保证焊接工作质量得到保障。
第二，加强对施工人员的专项技能培训，提高焊接技术。施工人员上岗需要有专门的资格证，避免对工作认知不足、技术不到位或者其他原因影响焊接质量。
第三，施工现场的安全问题一定要做好，有效的施工安全检查对于焊接质量管理具有重要意义，加强检查力度，严格按照施工标准施工，杜绝违规事故发生。
第四，现场施工时，技术方面也要加强管理，施工技术需要在符合设计要求的基础上，按照施工标准进行操作，避免技术选用错误，焊材选用错误导致焊接工作质量不合格。
第五，对于施工现场的材料加强管理，施工前，施工材料和设备都要准备齐全，避免施工时出现材料短缺等问题，同时也要避免材料过度使用造成浪费，做好物资管理，建立物资帐目，将使用的物资情况记录下来，为后续工作提供便利。
第六，施工质量除了上述所讲，还需要加强施工合同管理，合同管理有一定约束力。施工期间需要专人对合同内容加以审核，这样一旦出现违约问题，可以根据合同走法律程序，缩小不利影响[2]。
5结语
本文分析了高效焊接技术在建筑钢结构生产中的应用，模块化设计和建筑是焊接机器人数字化应用的关键。而焊接变形控制对于提高焊接生产效率具有重要作用，除了经验积累的规则结构焊接顺序控制，数值模拟方法可以非对称结构的焊接变形预测和反变形量进行有效预测，进而进一步提高焊接生产效率。
参考文献：
[1]李石峰，占长志.分析钢结构焊接技术及其质量管理[J].科技创新导报，2013：23，61.
[2]梁桂芳.大型和高层建筑钢结构的高效焊接工艺[J].造船技术，1996（8）：7-38+4.