探討高層鋼結(jié)構(gòu)施工工藝與焊接變形

黃誼瓊

（十一冶建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司 廣西柳州 545007）

1 前言

我國鋼材規(guī)格、型號、品種等具有多樣性以及復(fù)雜性特征，從整體角度分析，在整體質(zhì)量上與發(fā)達(dá)國家還存在一定的差距。高層鋼結(jié)構(gòu)施工作為建筑領(lǐng)域中重要內(nèi)容，其在施工技術(shù)上還有待完善，經(jīng)常會出現(xiàn)焊接變形等情況，有關(guān)部門需要強(qiáng)化施工技術(shù)、拓展施工領(lǐng)域，并重視管理水平提高，以下是高層鋼結(jié)構(gòu)施工工藝以及鋼材焊接變形原因。

2 高層鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)與焊接變形概述

2.1 高層鋼結(jié)構(gòu)施工特點(diǎn)

高層鋼結(jié)構(gòu)施工主要包括鋼柱施工、鋼梁施工、鋼材測量與校正施工、鋼板連接以及成型施工等。在施工中會涉及到土建以及機(jī)電施工內(nèi)容，需要施工單位之間的互相配合。如何協(xié)調(diào)高層鋼結(jié)構(gòu)整體施工程序，需要明確高層鋼結(jié)構(gòu)施工特點(diǎn)，具體如下：

2.1.1 重視施工測量精度

測量與放線工作是高層鋼結(jié)構(gòu)施工的前提，也是施工單位整體施工程序的基礎(chǔ)。高層鋼結(jié)構(gòu)在施工以及安裝中具有質(zhì)量大、誤差差異明顯等特點(diǎn)，如果在鋼材細(xì)節(jié)上造成偏差，不僅影響整體的施工效果，甚至?xí)淖冧摬恼w受力結(jié)構(gòu)，造成一系列的安全隱患，嚴(yán)重更影響整體的施工質(zhì)量以及施工效果。

2.1.2 滿足鋼材施工條件

鋼材結(jié)構(gòu)在施工以及安裝過程中極易受到外界因素影響。例如：溫度、空氣、濕度等，均會造成鋼材形態(tài)的變化，對施工以及安裝的精度造成一定影響。鋼材受溫度影響熱脹冷縮，焊接工作也會受到溫度影響。為了減少外界環(huán)境對鋼材安裝以及施工造成影響，需要人工創(chuàng)造合理的安裝條件，對焊條進(jìn)行預(yù)熱、對鋼板進(jìn)行加溫等。

2.1.3 器械性能要求高

高層鋼結(jié)構(gòu)在安裝以及施工中，對安裝器械的使用要求比較高。鋼結(jié)構(gòu)在重量以及體型上都十分龐大，施工過程需要高空操作，對技術(shù)以及安裝設(shè)施的要求比較高。在吊裝中，器械不僅要滿足鋼材承重需求，還要能在不同的環(huán)境下完成鋼結(jié)構(gòu)的運(yùn)輸、堆放、安裝工作，使其能夠符合設(shè)計(jì)的安裝標(biāo)準(zhǔn)。另外，由于鋼材自身特點(diǎn)，需要嚴(yán)格把關(guān)防火以及防腐要求。高層鋼結(jié)構(gòu)施工工程量比較大，需要安裝的構(gòu)件也比較多，更加需要臨時(shí)材料堆放場地以及中轉(zhuǎn)堆放場地之間的配合作業(yè)。

2.2 鋼結(jié)構(gòu)焊接變形分析

2.2.1 鋼材結(jié)構(gòu)變形類型

鋼材結(jié)構(gòu)變形主要分為兩類，分別為整體變形以及局部變形。總體變形是指結(jié)構(gòu)的整體尺寸以及外形結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，局部變形是指鋼材局部區(qū)域發(fā)生變形。在同一鋼材中，可能會單獨(dú)出現(xiàn)其中一種變形方式，也可能會以兩種組合方式實(shí)現(xiàn)，如發(fā)生此現(xiàn)象會嚴(yán)重影響鋼材結(jié)構(gòu)的外形以及穩(wěn)定性，產(chǎn)生一系列安全隱患。

2.2.2 鋼結(jié)構(gòu)變形原因

鋼結(jié)構(gòu)變形原因分為以下三種，分別為加工過程中造成鋼材變形，運(yùn)輸以及安裝過程中產(chǎn)生鋼材變形，最后就是在鋼材使用過程中產(chǎn)生鋼結(jié)構(gòu)變形。

2.2.3 變形控制方法

控制變形需要以科學(xué)的吊裝以及焊接方案為基礎(chǔ)，并制定科學(xué)的安裝順序，采取對稱焊接方法，在測量上對其變形進(jìn)行控制，降低其變形的概率。另外，焊接變形是鋼材變形最常見的變形因素。

3 高層鋼結(jié)構(gòu)施工工藝及變形矯正策略

3.1 焊接變形原因分析

焊接過程中產(chǎn)生變形問題是會極大程度影響鋼材施工整體質(zhì)量，焊接工藝對鋼材施工影響是雙方面的，在提升鋼結(jié)構(gòu)安裝效率同時(shí)，對鋼材結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定影響。焊接變形無法避免，需要施工人員以合理手段對其進(jìn)行控制。

在焊接過程中由于出現(xiàn)不規(guī)則加熱和在不均勻冷卻情況下，使其內(nèi)部分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。在鋼材剛性約束下，外界力的作用以及組織變化，使其結(jié)構(gòu)產(chǎn)生收縮，從而導(dǎo)致其出現(xiàn)變形情況。焊接裂縫縱向距離以及橫向距離縮短是導(dǎo)致焊接變形根本原因。

3.1.1 結(jié)構(gòu)剛度

剛度是鋼材物理性能，指鋼材結(jié)構(gòu)抗拉抻力度以及抗變形力度，與鋼材的截面形狀以及尺寸大小息息相關(guān)。

3.1.2 焊接位置與數(shù)量

焊縫結(jié)構(gòu)不對稱時(shí)，也會導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變形。在施工與安裝中需要對其進(jìn)行對稱，保障施工焊接工作順序具有合理性，當(dāng)焊接縫重心產(chǎn)生偏離時(shí)，會導(dǎo)致鋼材結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變形。

3.1.3 焊接工藝

在焊接過程中，需要對焊接電流、焊接直徑與焊接速度等進(jìn)行控制，降低其變形概率。在焊接比較厚鋼板時(shí)，手工焊方式會減少其變形幾率。在對高層鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行多層焊接是，由于第一層的收縮量比較大，之后會逐漸遞減，高層鋼結(jié)構(gòu)層數(shù)與變形情況呈現(xiàn)正比例關(guān)系。另外，采取斷續(xù)焊縫方式，會減少鋼材收縮量，而鋼材的橫向收縮比例超越縱向收縮比例三倍左右。在焊接過程中，需要對整體的焊接順序進(jìn)行控制，制定科學(xué)的焊接方案。

3.2 焊接變形矯正措施分析

3.2.1 焊接工藝措施

在焊接施工時(shí)，需要對焊接電流速度、焊接順序、焊接方向等因素進(jìn)行控制，減少其出現(xiàn)變形的概率。在順序上保障先短后長、先立后平的順序。在焊接時(shí)，以對接縫焊接優(yōu)先，在對焊搭接縫等進(jìn)行控制，從中間向兩側(cè)逐漸焊接。針對比較集中的焊接縫，可采取跳焊法，長接縫可采取對稱焊接法。

3.2.2 物理矯正法

矯正鋼材變形可采取物理矯正法，利用鋼材物理反作用力，并借助壓力機(jī)、千斤頂?shù)仍O(shè)備，矯正鋼材構(gòu)件。在矯正過程中，需要將變形區(qū)域放置在中間，以緩慢方式對其進(jìn)行施力，對其進(jìn)行矯正。

3.2.3 火焰矯正法

火焰矯正法利用金屬導(dǎo)熱性能，使其能夠在塑性狀態(tài)下產(chǎn)生變形，依靠金屬熱脹冷縮的收縮差，使其能夠按照矯正的方向產(chǎn)生形變，使其能夠保持原有的狀態(tài)。

3.2.4 反變形法

反變形法需要利用夾具等固定性構(gòu)件，增加變形構(gòu)件的物理性能。在此之后，以焊接方式使鋼材產(chǎn)生收縮，利用溫度使其產(chǎn)生形變。由于在形變過程中受到外力控制，會保障其具有原有形態(tài)。此方法主要適用于低碳鋼結(jié)構(gòu)中，中碳鋼結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生裂紋。

4 結(jié)語

影響高層鋼結(jié)構(gòu)施工的因素具有復(fù)雜性特征，探討高層鋼結(jié)構(gòu)施工工藝，提出鋼材焊接變形矯正措施，具有重要的借鑒意義，希望能夠有效提高我國鋼材施工質(zhì)量，促進(jìn)我國建材市場發(fā)展。