钢结构中型钢与H型焊接钢的对比

曹树磊

摘 要：随着建筑结构在不断发展，钢结构已经成为当代社会的发展的重要建筑技术之一。在科学技术以及工业发展中，对各种新建筑材料提出了更高的要求。本文针对钢结构在焊接中所选用的材料进行对比。在保证强度、韧性以及耐热性和耐腐蚀性的前提下，并且可以减轻焊接结构的自重，在钢结构使用中进一步增强其工作的可靠性和稳定性。针对这些要求，对钢构建造中的型钢与H型焊接钢做了具体分析，能够在合理的生产成本中，达到焊接的质量，提高钢结构的经济性和效益性。

关键词：钢结构；型钢；H型焊接钢；

前言

在选择了合理的材料之后，根据该项工程的具体概况分析，在遵循相关规范标准下合理完成，把握好焊接质量、焊缝以及钢柱等相关的细节内容，本文针对中型与H型焊接钢进行分析，对相关的尺寸及材料科学控制，在规定工期内高效完成。

1.工况介绍

该项工程是关于4s店的三层全钢结构施工设计，选用良种方案进行对照，整个钢构的框架是13.2M，其中钢构结构的主要功能是起到了一定的抗震效果，安全性和稳定性比较高。这就要求钢结构在设计和施工中，具体的抗震要设烈度7度，结构的安全等级确保在二级以上，整个框架的使用年限在30年。

在具体的设计和施工过程中，分为两组方案，第一组采用的是型钢设计，其主要是为了节省工期，直接省去了焊接加工部分，但是在设计中，进行招标计价分析后，钢结构部分占到大约700W，为了保证经济效益和安全效益能够同时体现，施工方与业主方进行商量解决，重新选用焊接钢出图计算；而第二种方案是采用H型焊接刚在设计出图之后，钢结构由以前的基础上省去了80t，造价也降到了530W，但是其中土建部分先开工，钢结构部分有足够时间预先开料，缩小与实际工期的距离。

2.设计与施工的主要因素

2.1 设计规范

根据现代科学技术与施工建筑的要求分析，该项工程要符合具体的设计规范：主要包含（1）结构工程设计规范：《钢结构设计规范》（GB50017-2003）、《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）、《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）、《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GB50018-2002）、《高层民用建筑钢结构技术规范》（JGJ99-98）、《钢一混凝土组合楼盖结构设计与施工规程》（YB9238-92）；钢结构制作及施工规范：《建筑钢结构焊接技术规程》（JGJ81-2002）、《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）、《气焊，手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式与尺寸》（GB985-88）、《埋弧焊焊接头的基本形式与尺寸》（GB986-88）、《钢结构防火涂料应用技术规程》（CECS24）；（3）钢结构工程安装施工规范：《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）、《钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程》（JGJ82-91）；（4）钢结构材料规范：《碳素结构钢》（GB700-88）、《钢结构用扭剪型高强螺栓连接副技术条件》（GB/T3633-1995）、《焊接用钢丝》（GB/1300-77）、《低合金钢焊条》（GB/5118-1995）。

2.2 荷载的规范

按照楼面用途，对活载标准值（KN/m*m）进行对照分析。具体分为：首层楼面：5.0、房2.0、阳台2.5、厅2.0、电梯机房7.0、不上人层面0.5、上人层面2.0、卫生间2.5、楼梯3.5，活动中心2.0、其他2.0；这些荷载要按照具体的规范进行，并且使用的材料其重量不能超过规定的范围。

2.3 焊接

焊接是钢结构建造中的重要环节，因此要遵循组合H型钢的腹板与翼缘的焊接采用的是自动埋弧焊接机进行，并且这四道连接的焊缝要满。组合H型钢因焊接产生的变形需要用机械或者是高温加热矫正，符合GB5025-2001的相关规定。另外在焊接时，焊条要合理，避免焊缝过大影响焊接的质量且焊缝的等级，必须要在二级以上，当焊缝多道成形时，要将前一道焊缝表面焊渣或者是其他影响因素处理干净。

3.结构构造分析

首先选用的是型钢，可以提高钢结构建造质量，确保其稳定性和可靠性，按照施工设计图，进行招标，其中钢结构部分占到了700W左右，为了进一步降低生产成本，改成选用H型焊接钢，缩短实际工期。具体的结构构造是：整个结构采用的是螺栓孔位钻孔，倒角处的半径是R=30，而组合型H型钢及端板连接接头的连接板在保留了焊道后，其倒角处理如下图所示：

箱形柱其柱底要设置一块200mm的保持板，这些保持板采用双面角焊缝与箱形柱壁板焊接，在内隔板的两面要进行电渣焊接，其两面采用全熔透焊，焊接过程中隔板处要另外加一个大孔位，具体施工操作图如下：

最后在箱形柱的封板上要设置透气防爆孔，孔的大小为20mm，避免发生焊接质量问题。在节点域位置处要满足具体的腹板厚度，不断的增加板的厚度，在H形钢柱结构中，整个钢结构的贴板上下邊缘必须要伸出加劲板且大于150mm，贴板可以采用单面设置和双面对称设置两种，要注意与对应加劲板之间的尺寸，防止影响具体安装，提高钢结构焊接的严密性和可靠性。

4.总结

通过分析H型焊接钢在钢结构中的使用和安装过程，该方案在合理的价格内，综合各项因素，最终被采纳，但是在钢结构制造过程中为了提高整体性，还需要注意梁与柱刚性连接，其柱在梁翼缘上下各自500mm的节点范围内，并且采用全熔透焊缝，上下柱的接头在进行连接时，要注意翼缘和腹板间交叉的部分，确保焊缝合理。无论是型钢还是H型焊接钢柱，都需要在指定位置设置抗剪栓钉，完成焊接后要进行混凝土浇筑，提高质量的合格性。最后在钢结构建造中为了进一步增强其安全性，还需要在层面板的四个角加筋，增强钢柱的承重效果。这就为大跨度的建筑物提高了设计和建造优越性。

参考文献：

[1]赵耀，于庆波，王坤，刘丽华.加热炉钢结构中型钢标准件的生成方法[J].国家环境保护生态工业，2013（12）.

[2]王宁红，曾涛，吕文博，于文华.大型H型焊接钢结构失效分析[J].产品质量监督检验研究，2014（34）.

[3]韩军科，李杰，李毅.冷弯矩形钢管柱与H型钢梁连接节点非线性有限元分析[J].现代冶金，2014（21）.

[4]陈海州，刘明明，刑增林，李颖.型钢混凝土柱中型钢板件宽度比限制的研究[J].结构工程制造，2013（31）.

[5]孙燕飞，王萌，郭峰.型钢高强混凝土柱的抗震性能及非线性有限元分析[J].建筑科技，2014（28）.