钢结构焊接变形控制措施研究

李修明

（广西壮族自治区机械工业研究院 广西南宁 530000）

钢结构焊接变形控制措施研究

李修明

（广西壮族自治区机械工业研究院 广西南宁 530000）

在进行钢焊接过程中，通常会出现焊接变形的情况，这种情况是不可避免的，并且当出现变形焊接时应该进行及时控制，如果不能有效控制焊接变形，对以后钢结构施工过程的钢质量会形成一定的影响，所以本文把钢结构焊接变形的类型以及变形的原因作为出发点，来进行相应的钢结构焊接变形的控制措施的具体研究。

钢结构；焊接；变形；控制

前言

随着建筑行业的发展，建筑施工中钢结构框架的使用也越来越广泛，并且也随之代替了其余的焊接方式，因为钢结构框架有着质量小、强度高、安装方便、施工便捷等优点，所以对于钢结构框架的逐渐增加，使更多的建筑人士开始关注钢结构，当然在钢结构框架施工过程中也有着不可避免的影响，针对这些影响为了能够使钢结构工程工作的顺利进行，对针对钢结构焊接变形控制措施做出了以下分析。

1 钢结构焊接变形的主要类型及其产生原因

在钢结构焊接工作过程中，所出现焊接变形现象的产生原因各有不同，自然变形的类型也各有不同，针对不同类型及其产生原因的分析如下：

（1）纵横向收缩变形。进行焊接钢结构过程之后，通常会出现两种相反的变形类型：横向变形和纵向变形。通常来说如果出现轴向方向所引起的收缩变形，就被看作是纵向变形；如果是焊接垂直方向出现了收缩变形，就被别看作是横向变形。其中对于横向变形产生的原因主要是温度所引起的，在进行焊缝肉熔点的位置经常会受热膨胀，这时就会和周围低温金属产生冲击力形成变形。

（2）角变形。角变形通常是指在进行钢结构焊接之后，所构建的平面围绕焊接产生的角位移。对于角变形产生的原因主要是由于焊缝收缩变形量的不同，通常都是沿着板厚的方向形成的。

（3）波浪变形。波浪变形产生的原因主要发生在大面积薄板焊接时，因为焊缝中错在一定的内在应力，在内在应力的作用下产生失稳状态，使板面产生翘曲成为波浪形变形。

（4）错边变形。错边变形是指钢结构焊接中焊件的高度和长度形成的错位现象。产生的原因主要是在同时焊接两件钢结构是，两侧钢结构出现的不均匀受热所引起的。

（5）螺旋形变形。钢结构焊接变形中所出现的扭曲形变形现象，其产生原因主要是在焊缝角变形在长度上分布不均衡导致或者由于工件的纵向方向的厝边导致的。

（6）挠曲变形。钢结构进行构件焊接之后在表面外层会发生挠曲，产生挠曲变形的主要原因是根据变形量作为依据，通常来说，如果焊缝两侧的收缩变形量会有所不同，或者一边保持不变而另一边发生收缩变形，这种情况下都会导致钢结构的挠曲变。

2 钢结构焊接变形的主要控制措施

所出现钢结构变形现象所进行有效控制措施，本文主要从两个角度进行分析分别是钢结构焊接变形设计上的有效控制和钢结构焊接变形施工中的控制，具体分析如下：

2.1 钢结构焊接变形在设计中的控制

针对于钢结构而言，为了能够保障最基本钢结构焊接变形的控制，在结构设计上，结构设计方案应该科学合理；在设计之间，应根据不同焊接变形的产生原因以及所对应特点来进行相符合的结构施工焊接方式，针对这两点所做出的控制措施如下：

（1）在焊缝数量以及尺寸上，焊缝数量以及尺寸的的把握对于钢结构焊接变形控制具有有效的作用，通常来说，钢结构焊缝的大小和钢结构所输出的热量有直接关系，数量越多并且尺寸越大，这时钢结构输出的热量也会越大，就会很容易形成钢结构焊接变形，所以在进行钢结构的节点构造设计时，应该尽量控制焊缝的数量以及尺寸，并且做出最大限度的控制，才能相应减少焊接变形。

（2）在钢结构焊接方式的选择上，也应该将焊缝破口的尺寸和形状考虑在内，只有在一定程度上相应减少焊接截面的面积，才可以对钢结构焊接变形的情况进行最大化控制，因此为能够减少焊缝截面的面积，在钢结构能够承受承载力的基础上，进行合理选择破口的形状以及尺寸，从而达到焊接变形得到控制的目的。

（3）进行钢结构焊接位置的选择上，如果焊缝的焊接位置处于仰面时，就会很容易形成钢结构焊接变形，这时为了能够进行焊接变形控制，就应该相应了解钢结构全方面的焊接技能，来避免焊接变形的出现，并且，为了能够使钢结构在焊接操作上更加方便，避免焊缝的焊接位置处于仰面，这样也可以保持焊接质量不受影响。

2.2 钢结构焊接变形在施工中的控制

在进行钢结构焊接过程中，各个环节的操作过程也有区别，但是我们可以将焊接的不同形式以及节点的不同构造看作一体来进行，并且为更加有效的控制施工当中钢结构焊接变形的出现，需要注意进行焊接工艺的选择。

（1）在施工过程中，我们应该注意对称焊接的情况，钢结构对称焊接就需要选择对称焊接的方式进行工作，通常来讲，刚度的大小与钢结构焊接变形有着密不可分的关系，刚度比较小的结构，在焊接过程中出现结构变形的可能性越大，所以，为了能够使焊缝布置的位置能够比较均与，就需要采取对称焊接的方式来避免焊接变形的出现。

（2）在出现焊接不对称情况时，就要进行有顺序的焊接，先焊接焊缝比较少的一边，在对相对的一边进行焊接。

（3）如果出现焊接之后产生角变形的情况时，为控制它的出现，我们可以选择在焊接之前进行控制，主要方法为选择反变形的方式。

（4）如果进行钢结构焊接施工工程之前，已经足够满足设计标准并且符合要求，这是在真正进行钢结构焊接时，可以选择间接焊接方法，即纵向焊接以及横向加强肋的方法。

（5）在遇到T形接头板厚度比较大的钢结构，所选用的方法是开破口角进行焊接地对接处理。

（6）为有效控制变形情况以及焊缝纵向收缩的补偿，通过对构建长度预留的方式。

3 实际案例分析——上海市中心大厦

我们根据举例进行简要分析，龙钢公司的大量煤气柜工程结构主要采用的结构体系是巨型框架+核心筒+伸臂桁架抗侧力，它的结构属于钢-混凝土，整个结构所使用的钢用量可以达到1100t，并且使用这种结构具有节点复杂、构件重大、焊接变形控制难度较高、安装质量要求比较高等特点，所以为能够有效控制钢结构焊接变形，主要从以下几个方面进行控制：

（1）进行优化焊接工艺。通常对于钢结构焊接工程工作中，在开展厚板焊接上通常采用的是多层多道的方式，对于多层多道方式中的主要方法中：①应该控制焊机电流的大小，如果电流太小就会出现夹渣的现象，所以焊接电流应该比较大一点；②为减少钢结构变形的方法还有控制运条或者不运条；③在每道焊缝焊完之后，都要进行焊渣的认真清理，只要是为了减少焊缝的焊接缺陷，并另外为了能够更加有效减少焊接变形的出现，通过小电流则有利于焊接变形的降低。并且在焊缝收头工作时需要每次都在上面熔至上一道焊缝顶端部位大约50mm的地方，并与之错开50mm，主要目的是为了避免街头集中的现象，同时需要注意的是，在进行钢结构施工工程中对于港版的两侧应需要增加相应的收弧板以及引弧板。

（2）焊接过程中应该进行合理利用节点装配焊接顺序，使用这种方法，利用合理的装配焊接顺序，可以使焊接变形能够相互抵消，从而达到降低变形的目的。此外为了避免在焊接过程中所出现焊接变形较大的现象，我们通常根据一定的顺序进行施工，首先要进行钢结构的两端进行焊接，且此使进行腹杆的连接，最后再对中间部位的螺栓进行施工。着重点是对于中间螺栓节点进行临时固定的工作，进行固定的方法，可以使用临时连接板包夹腹板和翼缘在临时连接板之上可以选择长圆孔或者是开扩大孔的方式，当然过程会投入需要临时螺栓是不可避免的，只有这样才能够有质量的应对焊接时的收缩变形现象，并且在之后的持续工作中，为了能够更加有利于节点质量的控制，需要根据实际测得的数据而制作的连接板进行替换加工厂。

4 结束语

总的来说，为了能够提高建筑工程钢结构焊接的精确度，并且有效控制钢结构焊接变形的出现，我们需要从设计环节、施工程序、检查程度等各个方面进行综合分析。而对于钢结构焊接的形成原因上，我们不单单是分析所存在的性质，而应该根据实际情况进行钢结构焊接变形形成的根源性问题来做好钢结构变形的合理、有效控制。其次再对钢结构焊接变形以及其他所产生的可能因素进行探究，为做好焊结构焊接变形的合理控制，从工作的细节做起，为建筑钢结构施工工程发展创造更多的发展空间。

[1]梁晋平.对钢结构焊接变形的控制和矫正[J].山西冶金，2012（05）：56～ 57.

[2]黄杰，钟德明.钢结构焊接技术探讨[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，汉族，广西南宁人，助理工程师，技术员，本科，主要从事机械工艺管理工作。