探讨高层钢结构施工工艺与焊接变形

黄谊琼

（十一冶建设集团有限责任公司 广西柳州 545007）

1 前言

我国钢材规格、型号、品种等具有多样性以及复杂性特征，从整体角度分析，在整体质量上与发达国家还存在一定的差距。高层钢结构施工作为建筑领域中重要内容，其在施工技术上还有待完善，经常会出现焊接变形等情况，有关部门需要强化施工技术、拓展施工领域，并重视管理水平提高，以下是高层钢结构施工工艺以及钢材焊接变形原因。

2 高层钢结构施工技术与焊接变形概述

2.1 高层钢结构施工特点

高层钢结构施工主要包括钢柱施工、钢梁施工、钢材测量与校正施工、钢板连接以及成型施工等。在施工中会涉及到土建以及机电施工内容，需要施工单位之间的互相配合。如何协调高层钢结构整体施工程序，需要明确高层钢结构施工特点，具体如下：

2.1.1 重视施工测量精度

测量与放线工作是高层钢结构施工的前提，也是施工单位整体施工程序的基础。高层钢结构在施工以及安装中具有质量大、误差差异明显等特点，如果在钢材细节上造成偏差，不仅影响整体的施工效果，甚至会改变钢材整体受力结构，造成一系列的安全隐患，严重更影响整体的施工质量以及施工效果。

2.1.2 满足钢材施工条件

钢材结构在施工以及安装过程中极易受到外界因素影响。例如：温度、空气、湿度等，均会造成钢材形态的变化，对施工以及安装的精度造成一定影响。钢材受温度影响热胀冷缩，焊接工作也会受到温度影响。为了减少外界环境对钢材安装以及施工造成影响，需要人工创造合理的安装条件，对焊条进行预热、对钢板进行加温等。

2.1.3 器械性能要求高

高层钢结构在安装以及施工中，对安装器械的使用要求比较高。钢结构在重量以及体型上都十分庞大，施工过程需要高空操作，对技术以及安装设施的要求比较高。在吊装中，器械不仅要满足钢材承重需求，还要能在不同的环境下完成钢结构的运输、堆放、安装工作，使其能够符合设计的安装标准。另外，由于钢材自身特点，需要严格把关防火以及防腐要求。高层钢结构施工工程量比较大，需要安装的构件也比较多，更加需要临时材料堆放场地以及中转堆放场地之间的配合作业。

2.2 钢结构焊接变形分析

2.2.1 钢材结构变形类型

钢材结构变形主要分为两类，分别为整体变形以及局部变形。总体变形是指结构的整体尺寸以及外形结构发生了变化，局部变形是指钢材局部区域发生变形。在同一钢材中，可能会单独出现其中一种变形方式，也可能会以两种组合方式实现，如发生此现象会严重影响钢材结构的外形以及稳定性，产生一系列安全隐患。

2.2.2 钢结构变形原因

钢结构变形原因分为以下三种，分别为加工过程中造成钢材变形，运输以及安装过程中产生钢材变形，最后就是在钢材使用过程中产生钢结构变形。

2.2.3 变形控制方法

控制变形需要以科学的吊装以及焊接方案为基础，并制定科学的安装顺序，采取对称焊接方法，在测量上对其变形进行控制，降低其变形的概率。另外，焊接变形是钢材变形最常见的变形因素。

3 高层钢结构施工工艺及变形矫正策略

3.1 焊接变形原因分析

焊接过程中产生变形问题是会极大程度影响钢材施工整体质量，焊接工艺对钢材施工影响是双方面的，在提升钢结构安装效率同时，对钢材结构产生一定影响。焊接变形无法避免，需要施工人员以合理手段对其进行控制。

在焊接过程中由于出现不规则加热和在不均匀冷却情况下，使其内部分子结构发生变化。在钢材刚性约束下，外界力的作用以及组织变化，使其结构产生收缩，从而导致其出现变形情况。焊接裂缝纵向距离以及横向距离缩短是导致焊接变形根本原因。

3.1.1 结构刚度

刚度是钢材物理性能，指钢材结构抗拉抻力度以及抗变形力度，与钢材的截面形状以及尺寸大小息息相关。

3.1.2 焊接位置与数量

焊缝结构不对称时，也会导致其结构出现变形。在施工与安装中需要对其进行对称，保障施工焊接工作顺序具有合理性，当焊接缝重心产生偏离时，会导致钢材结构出现变形。

3.1.3 焊接工艺

在焊接过程中，需要对焊接电流、焊接直径与焊接速度等进行控制，降低其变形概率。在焊接比较厚钢板时，手工焊方式会减少其变形几率。在对高层钢结构进行多层焊接是，由于第一层的收缩量比较大，之后会逐渐递减，高层钢结构层数与变形情况呈现正比例关系。另外，采取断续焊缝方式，会减少钢材收缩量，而钢材的横向收缩比例超越纵向收缩比例三倍左右。在焊接过程中，需要对整体的焊接顺序进行控制，制定科学的焊接方案。

3.2 焊接变形矫正措施分析

3.2.1 焊接工艺措施

在焊接施工时，需要对焊接电流速度、焊接顺序、焊接方向等因素进行控制，减少其出现变形的概率。在顺序上保障先短后长、先立后平的顺序。在焊接时，以对接缝焊接优先，在对焊搭接缝等进行控制，从中间向两侧逐渐焊接。针对比较集中的焊接缝，可采取跳焊法，长接缝可采取对称焊接法。

3.2.2 物理矫正法

矫正钢材变形可采取物理矫正法，利用钢材物理反作用力，并借助压力机、千斤顶等设备，矫正钢材构件。在矫正过程中，需要将变形区域放置在中间，以缓慢方式对其进行施力，对其进行矫正。

3.2.3 火焰矫正法

火焰矫正法利用金属导热性能，使其能够在塑性状态下产生变形，依靠金属热胀冷缩的收缩差，使其能够按照矫正的方向产生形变，使其能够保持原有的状态。

3.2.4 反变形法

反变形法需要利用夹具等固定性构件，增加变形构件的物理性能。在此之后，以焊接方式使钢材产生收缩，利用温度使其产生形变。由于在形变过程中受到外力控制，会保障其具有原有形态。此方法主要适用于低碳钢结构中，中碳钢结构会产生裂纹。

4 结语

影响高层钢结构施工的因素具有复杂性特征，探讨高层钢结构施工工艺，提出钢材焊接变形矫正措施，具有重要的借鉴意义，希望能够有效提高我国钢材施工质量，促进我国建材市场发展。