建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)特點(diǎn)及發(fā)展研究

賀雅麗

摘要：我國(guó)的鋼結(jié)構(gòu)建筑正在走向成熟，焊接技術(shù)的發(fā)展必定要滿足其要求，由于鋼材種類繁多，鋼結(jié)構(gòu)建筑的形式多樣，因此，焊接技術(shù)也向多元化方向邁進(jìn)。不論哪個(gè)施工團(tuán)體、制作單位，鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)的發(fā)展不外乎圍繞提高工程質(zhì)量、降低造價(jià)、增強(qiáng)結(jié)構(gòu)合理性等方面內(nèi)容，另外，如何通過焊接技術(shù)的提高來實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)安全和縮短工期，也是鋼結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展的主要目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：建筑鋼結(jié)構(gòu) 焊接技術(shù) 特點(diǎn) 發(fā)展

中圖分類號(hào)：TU393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1.引言

眾所周知，自重輕、適應(yīng)性強(qiáng)、造型豐富是建筑鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，因此，近些年來，鋼結(jié)構(gòu)在建筑上的應(yīng)用越來越廣泛。上世紀(jì)80年代以來，我國(guó)建筑開始大量使用鋼結(jié)構(gòu)。2005年，我國(guó)成為了世界上最大的產(chǎn)鋼和用鋼的國(guó)家，鋼鐵年消耗總量達(dá)到了3億多噸，其中用于建筑的剛才高達(dá)1.4億噸。因此，如何保證建筑鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量是迫不及待需要解決的問題。本文通過對(duì)建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)的分析，提出了保證鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量的方法，及其未來的發(fā)展趨勢(shì)。

我國(guó)的鋼結(jié)構(gòu)建筑主要用于大跨度空間的建筑，包括體育館、展覽中心、歌劇院、機(jī)場(chǎng)候機(jī)樓、及工業(yè)廠房，另外，橋梁也是鋼結(jié)構(gòu)的主要建筑形式。到目前為止，我國(guó)已建成的高層鋼結(jié)構(gòu)建筑已有60多幢。由于鋼結(jié)構(gòu)的大量興建，不難總結(jié)出建筑鋼結(jié)構(gòu)具有的特點(diǎn)，從外觀上來看，鋼結(jié)構(gòu)的建筑形式較新穎，可實(shí)現(xiàn)建筑師大膽的設(shè)計(jì)理念，體現(xiàn)時(shí)代個(gè)性；從材料的應(yīng)用來看，鋼結(jié)構(gòu)的建筑可以做到輕質(zhì)高強(qiáng)，發(fā)揮材料的極致特點(diǎn)；從建筑規(guī)模來看，越來越多的超高層建筑、大跨建筑得到了實(shí)現(xiàn)，使人們的生存空間得到了擴(kuò)展。

2.鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)的特點(diǎn)

2.1建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接的常見方式

焊條電弧焊（SMAW），主要用在鋼結(jié)構(gòu)制作中輔助焊縫的焊接；埋弧焊（SAW），主要用于主焊縫的焊接；CO2實(shí)心焊絲氣體保護(hù)焊（GMAW），主要用于施工現(xiàn)場(chǎng)的主次焊縫的焊接；CO2藥芯焊絲氣體保護(hù)焊（FCAW-G），主要用于現(xiàn)場(chǎng)安裝工程、制作工程主次焊縫的焊接；電渣焊（ESW），主要用于構(gòu)件筋板的焊接；栓釘焊（SW、SW-P），主要用于勁性鋼筋構(gòu)件的栓釘焊和樓板的穿透焊。

2.2建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接的主要施工技術(shù)

一般來說，一幢鋼結(jié)構(gòu)建筑要采用多種施工技術(shù)來完成整個(gè)建筑工程，目前鋼結(jié)構(gòu)建筑常用的施工技術(shù)有Q460焊接性試驗(yàn)研究新技術(shù)、大規(guī)模采用電加熱預(yù)后熱技術(shù)、后板復(fù)合技術(shù)、仰焊技術(shù)、大流量防風(fēng)技術(shù)、桿結(jié)構(gòu)低溫焊接技術(shù)、鑄鋼及其異種鋼焊接技術(shù)、防止冷、熱裂紋技術(shù)、層狀撕裂防止和處理技術(shù)、特殊焊縫處理技術(shù)、焊接機(jī)器人焊接技術(shù)、鋼筋T形焊接接頭壓力埋弧焊新工藝、復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變控制技術(shù)、特殊鋼結(jié)構(gòu)合攏技術(shù)等等。

以上是建筑鋼結(jié)構(gòu)工程中常采用的基本焊接施工技術(shù)，建筑鋼結(jié)構(gòu)的焊接技術(shù)發(fā)展均在此基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。

3.鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

首先，由于建筑的發(fā)展，厚板鋼構(gòu)件的焊接是目前鋼結(jié)構(gòu)建筑的主要焊接問題，由于鋼板的厚度增加，大大增加了焊接的難度。由于規(guī)范的制定是根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)來完成的，因此，現(xiàn)有規(guī)范中對(duì)于鋼板厚度的規(guī)定僅為100mm，這在多數(shù)的鋼結(jié)構(gòu)工程中都超過了這個(gè)限制，對(duì)焊接技術(shù)提出了較為超前的考驗(yàn)。目前常采用的厚鋼板的焊接方法包括厚板焊接破口的設(shè)計(jì)，采用遠(yuǎn)紅外電加熱技術(shù)來實(shí)現(xiàn)預(yù)熱和后熱，組合焊接的技術(shù)，以及多層多道接頭錯(cuò)位焊接技術(shù)。

其次，由于我國(guó)冬季可施工的地域范圍較大，因此，鋼結(jié)構(gòu)的冬季施工問題也得到了較多的關(guān)注。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，各國(guó)對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)的低溫施工技術(shù)也在不斷的更新進(jìn)步。鋼結(jié)構(gòu)的冬季施工不僅要求鋼材和焊材本身的承受能力，還應(yīng)從施工人員的技術(shù)水平、機(jī)械狀況、環(huán)境條件等多方面來綜合考慮。北京為了08奧運(yùn)會(huì)所建設(shè)的國(guó)家體育館“鳥巢”就涉及到了大規(guī)模的低溫焊接工程，通過試驗(yàn)，得到了良好的效果，并因此制定了《國(guó)家體育館鋼結(jié)構(gòu)低溫焊接規(guī)程》，并且突破了國(guó)外對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)焊接工程設(shè)定的最低溫度，達(dá)到了-15oC。這一低溫焊接技術(shù)的發(fā)展，帶來了較為直觀的經(jīng)濟(jì)效益，并爭(zhēng)取了寶貴的工程時(shí)間，應(yīng)給予廣泛的推廣應(yīng)用。

仰焊技術(shù)的大量應(yīng)用也是建筑鋼結(jié)構(gòu)施工中難度較高的焊接技術(shù)，這主要是因?yàn)槿藗冎豢吹搅搜龊鸽y操作的片面問題，而忽略了仰焊會(huì)帶來的高焊接質(zhì)量，既然一種技術(shù)是客觀存在的，那么就必然有它存在的原因。

焊接是不可避免會(huì)產(chǎn)生焊接裂紋的，在鋼結(jié)構(gòu)的施工中需要對(duì)焊接裂紋提高警惕，因其彎曲可能會(huì)影響整個(gè)工程的質(zhì)量，降低結(jié)構(gòu)的整體剛度。而且焊接裂紋的存在是具有一定的隱蔽性的，因此，需要對(duì)焊接工作高度警惕，在焊接凝固冶金和固相冶金過程中嚴(yán)格控制這種致命缺陷的產(chǎn)生。在焊接工程中主要有三種焊接裂紋的形式，一是復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)體系中的熱裂紋、冷裂紋，以及后半施工中的層狀撕裂。

由于建筑設(shè)計(jì)的多樣性以及建筑師的設(shè)計(jì)思路，致使鋼結(jié)構(gòu)工程中出現(xiàn)了眾多的異型鋼、異種鋼的焊接工作。一般來說，可采用遠(yuǎn)紅外電加熱技術(shù)，對(duì)預(yù)熱、層間及后熱的溫度進(jìn)行準(zhǔn)確的控制，從而達(dá)到整條焊縫能夠均勻受熱；另外，不論采用什么鋼種進(jìn)行焊接，一旦開始工作，就應(yīng)將整條焊縫一次性連續(xù)焊接完畢，不得間斷。最后，在焊接工作完成后，應(yīng)進(jìn)行保溫處理，使溫度緩慢降下來，以確保焊縫的質(zhì)量。

鋼結(jié)構(gòu)的焊接技術(shù)是保證鋼結(jié)構(gòu)建筑得以實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵，鋼種不斷的推陳出新也給焊接技術(shù)提出了較高的要求。由于組料中增加了各種合金元素，對(duì)鋼材產(chǎn)生不同的焊接性能，最直接的影響為焊接裂紋及環(huán)境接頭的出現(xiàn)，影響了鋼結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性。因此，如何提高合金鋼材的焊接性能是急待解決的問題。

由于鋼結(jié)構(gòu)向大型、高度方向發(fā)展，增加了手工焊接的難度，因此，自動(dòng)焊接技術(shù)的發(fā)展解決了這一難題。目前，自動(dòng)焊技術(shù)在工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家已大量使用，可完成工程80%的焊接工作，大大的提高了施工速度和焊接質(zhì)量。另外，由于鋼結(jié)構(gòu)規(guī)模的增加，厚板的使用也有所增加?？刹捎枚鄬佣嗟厘e(cuò)位焊接的技術(shù)來提高傳統(tǒng)焊接的質(zhì)量。

綜上所述，由于焊接是鋼結(jié)構(gòu)建筑施工中主要的連接方式，其重要性是不言而喻的，隨著鋼結(jié)構(gòu)體系的發(fā)展、鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的多元化，對(duì)焊接技術(shù)也提出了發(fā)展的要求。提升焊接技術(shù)水平是保證鋼結(jié)構(gòu)建筑結(jié)構(gòu)安全度、提高結(jié)構(gòu)耐久性的重點(diǎn)問題，因此，焊接技術(shù)會(huì)隨著科技的發(fā)展而更加成熟、更加先進(jìn)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 姜學(xué)詩.鋼結(jié)構(gòu)房屋中框架梁柱剛性連接節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)[J]. 建筑結(jié)構(gòu). 2006(01)

[2] 童根樹,陳勝平.與穩(wěn)定計(jì)算相關(guān)的鋼結(jié)構(gòu)分類體系[J]. 工業(yè)建筑. 2003(05)

[3] 郝仕玲,陳瑞金.框架支撐類型判別中的若干問題[J]. 工業(yè)建筑. 2003(05)

[4] 趙風(fēng)華,杜建明.方鋼管混凝土柱在多層輕鋼結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用[J]. 工業(yè)建筑. 2003(09)

[5] 潘波.輕型鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探討[J]. 華東電力. 2003(12)

[6] 王孟鴻,郝際平,馬鳳鳴,侯開東,方敏勇,王迎春.陜西省自然博物館球幕影院網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J]. 建筑結(jié)構(gòu). 2003(06)