浅析钢结构焊接变形及其控制方法

作者:卢进起;常德志;曲锋军 刊名:中国建筑金属结构 上传者:代金贞

【摘要】钢结构建筑的修建在施工过程中必须要对钢材和各个部件进行焊接,钢结构焊接受热后必然会出现残余的形变,这些问题不但会使钢结构达不到设计时各个方面的标准,更会影响整个建筑的施工质量,威胁到用户的身心健康。本文简要介绍了钢结构焊接变形的问题现状和形变产生的原因,重点分析了如何从设计和施工过程中合理的控制焊接形变的事实,希望对未来我国钢结构的发展做出一点贡献。

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· 建筑金属结构 · 浅析钢结构焊接变形及其控制方法 卢进起 1,常德志 ,曲锋军。 (北方工程设计薪究院有限公司,河北石家庄050011) 摘 要 :钢结构建 筑的修建在施 工过程 中必须要对钢材和各 个部件进行焊接 ,钢 结构焊接 受热后 必然会 出现残余的形 变,这些问题 不 但会使钢结构达不到设计时各个方面的标准,更会影响整个建筑的施工质量,威胁到用户的身心健康。本文简要介绍了钢结构焊接 变形的问题现状和形变产生的原因,重点分析 了如何从设计和施工过程中合理的控制焊接形变的事实,希望对未来我国钢结构的发 展做 出一点贡献。 关键字 :钢结构 ;焊接 变形 ;控制方法 中图分类号 :TU391 文献标识码 :A 文章编 号:1671—3362(2013)02—0003一O1 1钢结构焊接变形的原因 为了达到合理控制焊接变形的目的,近些年来 ,施工和技 术人员对焊机变形的影响因素进行了比较深入的调查。研究发 现影响钢结构焊机变形的因素不但数量多,而且有时会有交叉 影响。具体的影响因素有以下几个方面: 第一,融合线以内的钢材焊缝截面积的大小可能会影响焊 接变形的严重程度,焊接截面积的大小与焊接变形的严重程度 成正 比。 . 第二,焊接时进行的热输入量越大,会使受热的区域随之 扩大 ,这样将会导致焊接处的体积和角度产生变化。 第三,部件在焊接之前需要进行预热 ,但是如果预热的温 度过高,甚至达到焊接温度的话,同样会导致热输入量的过量, 导致焊接位置产生形变。 第四,不同的焊接方法可能导致不同的形变程度。在钢结 构焊接经常使用的几种电焊方法中,导致焊接形变严重程度由 大到小可以排列为:埋弧焊接法、手工电弧焊接法、二氧化碳 气体保护焊接法。 第五,焊接的手法以及钢材料对焊接变形也会产生一定影 响。由于焊接中测量偏差导致焊接位置不对称,或是焊接时力 度把握不稳 ,可能导致不同程度的形变。其次,钢材的自身性 质也是重要的影响因素,钢材料的形状、截面形状、截面大小 等因素决定了钢材刚性的好坏 ,刚性好的钢材不容易产生形变。 第六,部件的装配和焊接顺序也影响钢结构的变形程度。 使钢结构形变最小的焊接和装配最佳顺序为:先装配后焊接 , 先整体装配后局部装配。 第七,使用的焊接材料的膨胀系数不同也会产生不同的焊 接效果 ,因为焊接材料存热胀冷缩现象,高温受热焊接之后再 降温的话 ,体积就会有所变化,所以膨胀系数越大的焊接材料 产生 的形变也就越 明显 。 以上几种焊接过程中的影响因素只是单一方面的因素 ,在 不同条件和不同情况下 ,不同的影响因素还可能会交叉影响焊 接产生的形变。但是为了更好的控制这些因素综合影响 ,必须 采取一些控制措施来避免每一种单一因素的发生。只有这样才 能从整体上提高钢结构建筑的整体质量和精度。 2对于控制钢结构焊接变形的几点思考 2.1从设计上控制钢结构焊接的形变变形 钢结构建筑是一种以设计为亮点的建筑,华丽的设计不仅 仅能够使钢结构变得壮观和美丽,科学合理的对对钢结构的体 系进行设计还能够从基本上对钢结构焊接产生形变的事实起到 控制作用。 第一,最大可能的减少焊接点的数量,尽量将焊点的尺寸 降低。道理不难理解,过多的焊点就需要进行对钢材进行多次 加热,焊接尺寸过大的话,加热时间也就越长,必然会导致钢 结构焊接产生的变形更严重。 第二,对于钢结构建筑中受力比较大的位置,比如建筑的 大梁和承重柱,对其焊接时的设计需要特别重视焊点的对称问 题,尽量将焊点与钢材截面的中轴设计的比较接近,防止重要 部分的变形非常重要。 第三,针对钢材焊接时的截

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