钢结构焊接变形的起因及其控制方法探讨

作者:宋广豪 刊名:门窗 上传者:万岱维(综述)

【摘要】通常而言,钢结构在进行焊接的过程中不可避免会出现焊接变形的情况,若不对其进行有效的控制将会为钢结构的施工质量带来严重的安全隐患。鉴于此,本文从钢结构焊接变形的起因出发,对引起钢结构焊接变形的主要原因进行了分析,并重点就钢结构焊接变形的控制方法进行了探讨,希望能为钢结构的焊接施工过程提供借鉴。

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在钢结构焊接过程中必然产生的残余变形可能会对钢结构接下来的制作过程造成影响,甚至会对整个钢结构的施工进度及其施工质量带来极大的影响,导致钢结构承载能力的大幅度降低。因此,有必要针对钢结构焊接变形的起因及其控制方法进行研究,以确保钢结构施工的整体质量。1钢结构焊接变形的起因分析a)钢结构总焊缝的位置不同,其所产生的变形形态和程度都会不同,不同的焊缝位置均会有不同程度的变形形态产生,这多由于不同形态的结构,如坡口角度以及接头形式等所造成重力性的变形。b)由于结构的刚性而引起的变形,在受力情况相同的条件下,对于刚性相对较大的结构而言,其变形程度相对较小,反之则变形程度相对较大。例如,对于钢结构较薄的结构而言,当其同小而重的钢结构结构焊接的时候,刚性相对较小的薄片钢结构更易产生变形。c)由于焊接的顺序以及钢结构装配方法不同,钢结构焊接过程中所产生的变形程度也不同,例如刚性相对较弱的刚结构若焊接时对其的荷载增加,就极易导致其发生变形。d)焊接材料不同,钢结构焊接之后因热胀冷缩也会产生不同程度的变形,通常而言,焊接材料线膨胀系数更大,则钢结构焊接变形的程度也相对较大。例如,采用铝材进行焊接,其变形几率较碳钢材料而言更大。e)由于焊接方法不同,钢结构进行焊接的过程中,由于焊件受热而引起其温度的升高,此时,钢结构体积越大,则其因受热发生变形的几率就越大,因而焊接变形的程度也越大。2钢结构焊接变形的控制方法分析2.1设计过程中钢结构焊接变形的控制方法分析对于钢结构而言,通过科学合理的结构形式方面的设计,可以对钢结构焊接结构的变形起到最基本的控制作用,设计过程中,必须对各种不同焊接变形形式的起因及其特点进行掌握,方可设计出科学合理的焊接形式。a)焊缝数量及其尺寸应尽可能减少,焊缝的数量愈多,尺寸愈大,则需要对钢结构输入的热量就愈大,此时,钢结构所产生的焊接变形程度也愈大。所以,在对钢结构的节点构造进行设计的过程中,应当尽可能将焊缝的数量及其尺寸b)对于钢结构构件的截面而言,焊缝的位置应同其相对称,或者尽可能同构件截面的中性轴相靠近,这样可以有效减少钢结构,特别是梁、柱等钢结构的焊接变形。c)对于钢结构而言,焊接方法应当根据焊缝坡口的形状及其尺寸进行科学地选择,必须确保钢结构承载力足够的情况下,通过不同的坡口形状及其尺寸的选择,实现焊缝截面积的尽可能减少,以最大程度地对刚结构的焊接变形进行控制。d)设计时可尽量采用小刚性节点形式,防止焊缝的过度集中,以及双、三向发生相交的情况,以尽可能实现焊缝的交叉或集中区域热量及其应力的减小,从而尽可能减小钢结构焊接变形的程度。e)钢结构焊缝的位置应当尽可能避开高应力区域,否则应力越大,钢结构就越易出现焊接变形。f)为了方便进行钢结构的焊接操作,最好避免在仰焊的位置进行焊缝的施焊,以确保焊接过程的操作质量。若实在无法避免,则要求焊工能够对钢结构全方位的焊接技能了如指掌。2.2施工过程中钢结构焊接变形的控制方法分析进行钢结构的焊接过程中,应当以节点的不同构造以及焊缝的不同形式为依据,通过不同的焊接工艺,来对钢结构的焊接变形进行有效控制。a)对于对称焊缝而言,应当使用对称焊接的方法进行施工。通常而言,由于结构刚度相对较小,先焊的焊缝更容易产生结构变形。因此,对于焊缝布置相对均匀,截面形状足够对称的钢结构来说,最好使用对称焊接的方法进行施工。b)对于不对称性的焊缝而言,则应当先对焊缝较少的那侧进行焊接,然后再进行另一侧地焊接。c)对于焊接后所产生的角变形而言,可通过焊前进行反变形的方法来对其进行控制。d)在符合设计要求的条件下,焊接过程中

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