钢结构焊接变形控制措施研究

薛晓林

摘 要 在焊接钢结构期间，焊接变形是不可避免的，如果无法对钢结构变形进行有效地控制，就可能对钢结构施工带来严重的质量影响。文章主要从钢结构焊接变形的类型与产生焊接变形的原因入手，希望能够从中找到钢结构焊接变形的主要控制措施，从而为钢结构工程的焊接施工提供参考。

关键词 钢结构；焊接；变形；控制

中图分类号：TU391 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）02-0119-01

随着建筑行业当中钢结构框架应用的增加，越来越多的建筑人士开始关注钢结构。由于钢结构凭借其质量小、强度高、安装方便、施工便捷等诸多优点，逐渐替代了其余的链接方式。但是，我们也不能够忽视其存在的不足之处。

1 钢结构焊接变形的主要类型及其产生原因

1）纵横向收缩变形。在焊接钢结构之后，如果在轴向的方向出现了收缩变形，就视为纵向变形，在焊缝的垂直方向出现了收缩变形，就视为横向变形。其中，横向变形主要是因为焊缝肉熔点之处受热膨胀，并且与周围低温的金属产生了冲击而形成的。

2）角变形。焊接之后的构建平面围绕着焊缝所产生的角位移就是角变形。其形成的原因是因为沿着板厚的方向出现了焊缝的收缩变形量的不同从而造成的。

3）波浪变形。在焊接薄板钢结构的时候，由于焊缝内在应力的存在，从而产生了波浪形收缩变形，就视为波浪变形。

4）错边变形。在焊接两件钢结构时，如果两侧的钢结构出现不均匀受热，从而使得焊件在高度与长度之上出现了错位，就视为错边变形。

2 钢结构焊接变形的主要控制措施

2.1 钢结构焊接变形在设计中的控制

对于钢结构而言，结构设计的科学与合理，才能够做到最基本的钢结构焊接变形控制。所以，在设计期间，需要掌握不同焊接变形的主要起因以及相对应的特点，从而设计出符合钢结构施工的焊接方式。

1）尽量控制焊缝的数量以及其尺寸，如果钢结构焊缝数量较多，并且尺寸较大，对于钢结构输入的热量也会变大，就容易引起较大的钢结构焊接变形。因此，在进行钢结构的节点构造的设计当中，就需要对焊缝的数量以及尺寸做好最大限度地控制。

2）在钢结构的焊接方式选择上，应该考虑到焊缝破口的尺寸与形状，只有在钢结构拥有足够的承载力的同时，合理地选择破口形状与尺寸，才能够减少焊缝截面面积，从而将钢结构的焊接变形做到最大化控制。

3）为了钢结构焊接操作更加方面，应该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。如果无法避免仰面焊接的情况，就需要对钢结构全方位的焊接技能有一个详细的了解，才能够避免焊接变形的出现。

2.2 钢结构焊接变形在施工中的控制

在钢结构焊接的过程中，需要将焊缝的不同形式以及节点的不同构造看作一体，通过焊接工艺的选择，从而有效地控制施工当中钢结构焊接变形的出现。

1）考虑到对称焊缝，就需要在施工中选择对称焊接的方式。一般来说，刚度相对较小的结构，先行焊接的焊缝出现结构变形的可能性越大。所以，如果焊缝布置的位置相对均匀，就需要采取对称焊接的方式来避免焊接变形的出现。

2）如果焊缝不对称，需要先焊接焊缝较少的一侧，然后再进行另外一侧的焊接。

3）对于焊接之后产生的角变形，对其控制，就可以选择在焊接之前进行反变形的方式。

4）如果能够满足设计标准，在进行钢结构焊接的时候，应尽可能选择纵向焊接以及横向加强肋的方法，也就是间断焊接法。

5）如果T形接头板的厚度较大，就需要选择开破口角进行焊接地对接处理。

6）通过对构建长度预留的方式，也可以做好一定的变形情况以及焊缝纵向收缩的补偿，比如，对于H形的纵向焊缝，在每一米之内就可以预留0.5 mm-0.7 mm。

3 实际案例分析——上海市中心大厦

龙钢公司8万煤气柜工程结构主要采取的巨型框架+核心筒+伸臂桁架抗侧力结构体系，其结构为钢-混凝土，整个钢结构用量在1100 t，其特点为：节点复杂、构件重大、焊接变形控制难度较高、安装经度要求较高，为了做好焊接变形控制，就需要从以下几个方面进行控制。

图1 多层多道焊缝示意图

1）优化焊接工艺。在开展厚板焊接上都是采取的多层多道焊，通过小电流则有利于焊接变形的降低（详细见图1）。每一次焊缝的收头需要熔至上一道焊缝顶端部位大约50 mm的地方，也就是错开50 mm，避免街头集中。在钢板两端还需要增加收弧板与引弧板。

2）节点装配焊接顺序需要合理利用。考虑到图2当中的节点1，3的现场焊接变形较大，所以，需要根据图示先完成两端焊接，然后再进行腹杆的链接，最终进行中间螺栓的施工。针对中间的螺栓节点临时固定时，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，并且投入一定量的临时螺栓，才能够应对焊接时的收缩变形，之后再替换加工厂根据实际测得的数据制作的连接板，才有利于节点连接质量控制。

图2 环带桁架与巨型柱的连接

4 结束语

总体而言，确保建筑工程钢结构焊接的精确度，就需要从设计、施工、检查等诸多方面进行综合控制。对于钢结构焊接的成因分析上，不仅要分析成因所具有的性质，找准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，然后再分析出现钢结构焊接变形其余可能存在的因素，才能够做好钢结构焊接变形的合理控制。

参考文献

[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.endprint