大跨度钢结构焊接的质量控制

金鑫

摘 要：近年来，我国很多兴建的具有代表意义的建筑都是钢结构建筑。“鸟巢”“国家大剧院”等都是钢结构建筑物。由于其较强的可控性、较好的抗震性等优势，钢结构建筑的建设越来越多。钢结构依靠自身的特殊优势在建筑工程中，尤其是高层建筑中应用较为广泛，如何提升钢结构的焊接质量，确保钢结构的稳定性成为了建筑施工工作人员非常关注的问题。基于此，本文主要对大跨度钢结构焊接的质量控制进行了简要的分析，以供参考。

关键词：大跨度钢结构；焊接；质量控制

中图分类号：TG457 文献标识码：A

引言

本文选择合适的焊接方法、焊接材料和工艺参数进行制造焊接，并采取各种工艺措施以减小焊接变形和应力，确保焊接接头的质量能满足设计的要求。

1大跨度钢结构焊接技术特点

1.1焊接难度高，技术含量大

大跨度钢结构的施工过程中，预拼接是频繁应用的控制措施，利用这样的方式可以在很大程度上提高施工精准度。要先把预拼接工作做到位，把构件带入到施工现场之后，再进行现场焊接，从而确保施工工作可以顺利展开。

1.2大跨度钢结构复杂多样

目前，社会经济不断发展进步的背景下，带动了大跨度钢结构的变化。目前大跨度钢结构已经不是原先单一的一种形式，而是朝着越来越复杂多样的方向发展，从而出现了更多的新型钢结构模式。例如“鸟巢”就使用了较为复杂的扭曲的空间桁架结构。

2大跨度钢结构焊接质量控制

2.1工程概况

某城市工程，为跨度钢结构，位于两座大厦之間。主梁结构连续钢桁梁跨度为66+70+66=202m，分为A、B、C三联部分，宽度为15m，钢结构桥梁一样共202m的连续钢桁架。桥梁采用两片主桁架结构，承载385+385两排机械车位，共5层，地面与钢桁梁总高18m。同时钢桁梁顶面这一层，还要成为两幢大厦之间的人行通道与消防通道。底部钢结构与其他结构件一样，主要结构采用Q345q钢材制造。

2.2焊接工艺

2.2.1焊接顺序和焊接参数

（1）钢梁上下翼板、腹板的对接焊缝，采用截面3+2不对称焊接，用埋弧焊焊接，先焊坡口大的一面再焊接反面，两面施焊方向相同，防止焊后变形。（2）纵向加筋角焊缝：半坡口，采用CO2机械半自动焊进行焊接，两面焊接方向保持一致，防止角变形。这样的好处是可以熔透些，避免有裂纹扩展，提升焊缝的疲劳能力。（3）翼板与腹板间焊缝：对于截面长方形箱型结构外角焊缝，采用半坡口埋弧焊平位置焊接，左右上下4条焊缝的焊接方向一致，左右同时焊接，速度保持一致，这样抗扭效果极好；主要是收缩应力同步。H型钢类似的结构焊缝，采用2个H型钢叠合反变形点固，这样刚性固定起到反变形作用，采用机械半自动CO2气体保护焊焊接，用CO2气体保护焊角变形最小。（4）斜结构矩形管结构与上下横梁之间采用熔透角焊缝，垂直矩形管结构与上下横梁之间采用熔透角焊缝。采用CO2气体保护焊接，避免焊后角变形。为了避免焊缝过分密集集中，矩形管的角焊缝已经有两向与三向的复杂应力状态。在外加强板，把垂直矩形管、斜矩形管、横梁3个结构加强在一起。加强板边缘侧与矩形管的角焊缝保持150～200mm。

2.2.2焊前预热及层间温度的控制

采用多层多道焊的方式保证焊缝的韧性，及时把前一道焊缝迅速退火，在层间温度过低时，采用分段回焊法，保证层间温度在范围内。

2.2.3焊后吸磁机械锤锤击

厚板的焊缝应力有纵向、横向、板厚方向，在熔池冷却的过程开始时厚度的伸缩应力最大，其次在冷却下来是横向应力，最后是纵向应力，所以必须选择特殊的方式锤击，在热胀冷缩的拘束过程中，会产生残余应力通过锤击得以释放，但完全彻底消除应力，只靠锤击还不够，对于本工程Q345来说是合理的。（1）锤击部位：根据设计文件要求，在垂直矩形管、斜矩形管、横梁之间的角焊缝与平焊缝的两侧90mm范围，进行机械锤击处理。H型钢类似的结构，锤击上下翼板外侧中间做直线运动。（2）锤击方法：锤头沿着焊缝纵向锯齿形锤击，速度约0.2～0.3m，匀速进行，每段往复处理2～3遍。锤击后锤坑的深度0.05～0.09mm，两侧锯齿形边缘总宽约60mm。对于箱体梁与焊接方向一致锤击。

2.2.4检测

在保障钢结构精密程度的前提下，利用焊接胎夹具的模式完成装配与检验。

2.2.5涂装处理

对于安装处理中涉及到的防腐涂料应用，同样也需要进行规范化控制，切实保障相应涂抹能够具备完整性和全面性水平，降低可能存在的任何缺陷和遗漏问题。此外，在防腐涂料的使用前，还需要选择相应防腐涂料材料和防腐涂料配料，更是需要进行有效监管。

3大跨度钢结构焊接质量控制

3.1焊接变形矫正质量控制

3.1.1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。

3.1.2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。

3.1.3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。

3.1.4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。

3.2提高大跨度钢结构焊接，保证焊缝施工质量

影响大跨度焊接质量的主要问题。所以为了提高我国在工业建筑中对于工业焊缝技术的发展，为了避免出现漏缝、裂缝的问题，我们最重要的就是应该在焊缝的使用工具的材料上进行选择和控制。例如我们在选择焊缝材料时。这个材料的主要作用就是用来控制和避免焊接出现裂缝的化学成分和物质。应用的主要原理就是通过降低母材和焊接材料之间的化学成分。另外，工人在实现焊接技术的过程之中。应该通过降低控制焊缝电流以及焊缝速度等两项工艺技术，这样才能够通过形成较低熔点共晶物，通过这样的方式来防止出现焊缝焊纹。通过控制电流和速度的工艺能够使焊缝截面上的宽度和深度达到国家所规定的标准之上，以此来实现控制热量输送的目的和要求。在提高焊缝的综合性能时，最快速这边捷的方法就是通过改善焊缝接头内部组织，在焊接的过程之前就进行必要的焊前预热和焊后冷却的过程，这样就能改善和提高焊缝工艺技术。

结束语

综上所述，最近几年，我国工程领域的发展较为迅速，建筑造型多样，钢结构跨度不但增大，增加了钢结构焊接难度，单一的焊接方式也无法充分满足实际的需要，多种焊接技术组合应用变成了一种新的潮流。另外，应用大跨度钢结构焊接技术的过程中，要掌握好应用得到原则，创新焊接形式，促使大跨度钢结构施工技术和建筑行业快速发展。

参考文献

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[3]李科强.某体育馆钢管桁架结构施工技术研究[D].天津大学，2014.

（作者单位：浙江东南网架股份有限公司）