翟振庄
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摘要：本文主要通过对建筑钢结构基本情况进行阐述，要知道建筑钢结构焊接技术发展对整个建筑行业发展尤为重要，因此，利用科学方法找出影响焊接变形成因，并加以分析，找出相对应的解决措施，通过采取适当焊接节点构造设计措施和技术措施，可有效控制钢结构焊接变形，以达确保工程质量目的。
关键词：建筑钢结构；焊接变形；技术探讨
焊接变形对建筑钢结构工程质量造成不利影响。为有效防止焊接变形，须精心焊接节点构造设计，提高焊接工艺质量，加强工程施工管理，采取适当措施控制焊接变形，对保证建筑钢结构工程质量、提高生产效率具有重要意义。
1建筑钢结构焊接变形的概论与分析
钢结构钢构件主要有栓接、铆接和焊接等可靠的连接形式，栓接、铆接主要用在在钢结构装配阶段，而焊接技术已广泛应用于钢结构制作和安装过程中，更多的是用在构件制作阶段。焊接技术作为钢结构制作过程中主要连接技术，仍存在一些不足，尤其是存在焊接形变问题。焊接时焊缝及其附近的区域受热后膨胀，四周低温区阻止其膨胀，于是，在焊接区域内会产生收缩应力和变形，造成不同程度的纵横向收缩变形，这是造成各种焊接变形的主因。钢结构焊件冷却至常温状态后，焊件焊缝及附近区域的拉应力没有与母材的压应力达到平衡，这就产生构件的本身的焊接残余应力。在焊接应力的作用下，焊件会产生各种形式的变形，变形的表现分为两种情况：整体和局部变形，整体变形包括纵向、纵向收缩变形和翘曲变形；局部变形体现为角变形、波浪变形、扭曲变形。无论是对体积大的焊件进行焊接，还是对于体积小的焊件进行焊接，在焊接过程中，受到高温的作用必然会导致形变的产生。而钢结构焊接过程中，若因受热而发生变形，将会导致整个钢结构在各方面都无法达到设计所规定的标准，对整个建筑施工质量的影响十分巨大。
2焊接变形的分类及原因
2.1焊接变形的基本类型
所谓焊接变形是指钢结构在焊接过程中，由于施焊电弧高温引起的变形，以及焊接完成后在构件中的残余变形现象。在这两类变形中，焊接残余变形是影响焊接质量的主要因素，也是破坏性最强的变形类型。焊接残余变形对结构的不同层次的影响分为整体变形和局部变形；根据变形的不同特点则可分为：角变形、弯曲变形、收缩变形、扭曲变形、波浪变形和错边变形。在这些变形类型中，角变形和波浪变形属于局部变形，而其他类型的变形属于整体变形。钢结构发生较多的变形类型是整体变形。
2.2焊接变形产生的原因分析
钢结构刚度：刚度是指结构体对拉伸方向和弯曲变形的抵抗能力。钢结构的刚度主要取决于结构截面形状和尺寸的大小。例如，工字钢截面和纵向桁架变形量，主要取决于其横截面面积的弦杆截面大小的部分。再如，工字型、丁字型或其他形状的型钢的弯曲变形量主要取决于截面的抗弯刚度。焊接连接缝位置和数量：当钢结构刚度不足时，在设计焊接连接缝位置和数量时，应在结构体对称安排，且焊接顺序是合理的，构件只能产生线性变形；当焊缝为不对称的安排，产生的多为弯曲变形。焊接工艺：焊接电流偏大、焊条直径较粗，使得焊接速度缓慢，可能导致焊接变形大；厚钢板焊接时，手工焊接方法比自动焊接方法引起的变形量较小；采用多层焊接工艺时，首层的焊缝收缩变形最大，第二和第三层焊接变形量分别是首层的20％和5％—10％。也就是说，多层焊接的层数越多，焊接变形越明显；断续式焊缝与连续焊缝相比收缩变形量小；对接式焊缝的横向收缩变形量比纵向收缩变形量大2至4倍；焊接顺序不当或在没有焊接妥当分部构件时就进行整体组装焊接，很容易产生焊接变形。因此，为了防治焊接变形，在焊接施工过程中必须制订合理的工艺措施。
3建筑钢结构焊接变形的控制方式
3.1焊接点的构造设计
①对高应力区域要尽量的避免焊接，要知道这部分地区相对来说承受的压力比较大，在焊接的时候特别容易发生变形，有的时候还会造成钢结构的断裂；②在焊接的时候要进了能的确保焊缝部分和截面的对称，以此来降低焊接变形；③在设计的时候要考虑到零件的整体性，不需要焊接的位置尽量不要焊接，或者需要焊接的位置尽可能的缩小范围；④尽可能的选择刚性比较小的节点，并且不要出现交叉的状况，以免因为节点过于集中导致周围温度过高产生变形；⑤将可操作性和安全性考虑进去，以免节点的选择在死角上面，因此操作问题导致变形。
3.2焊接手法的选择
首先，要正确的选择焊接工艺：①在钢结构组装的时候要尽可能的将可以组装的零件组装起来，在进行焊接，以此降低弹性变形或者整体钢结构的刚性；②在对称的截面要采取对称焊接的方式；③对于不对称的截面，要先操作焊接点比较少的一面，这样的话另外一面的焊接产生的应力可以抵消掉之前焊接产生的应力；④遇到焊缝比较长的钢结构的时候，在确保质量的基础之下，可以进行分段性的焊接工作，同理也是抵消掉焊接产生的应力。其次，在焊接的时候有几种方式可以有效的控制变形：①焊接的时候可以使用反变形法进行焊接，也就是在焊接的方向可以和组装的方向相反，这样产生的应力也会抵消点；②通过刚性固定的方式加以固定；③对于不对称的部位进行热平衡法进行焊接，使用热平衡法的时候可以先对弯曲度比较小的位置进行焊接，其具体的操作是在焊接的时候要确保确保火焰加热的方向是焊缝相对的区域，此方法对于加热参数值的要求比较高，人为操作的时候一般无法正确的掌握，因此需要依靠计算机精准计算。
3.3工艺措施
①组装和焊接顺序。钢结构的制作、组装应该在一个标准的水平面上进行。该平台应确保所受的自重压力的程度足够大，不会出现钢构件失稳和下沉的现象，以满足构件组装的基本要求。在焊接小型构件时可一次完成，即在焊接固定好位置后，用合适的焊接顺序组装完毕。而大型钢结构组装与焊接需要先将小件组焊接完毕，然后再进行最后的组装和焊接。在进行部件组装时，为了防止组装过程中产生过度的应力和变形，应该使不同型号的零配件符合构件规定的规格、形状大小和样板的要求，并且组装时不能有较大外力强制拼装，以防止零部件过度焊接应力和较大约束力带来的变形。此外，组装与焊接过程中应使焊接接头热量均匀，消除应力并减少变形；焊缝应做到对接间隙、坡口角度、搭接长度和T形贴角的尺寸无误，且形式、大小应与构件的设计和焊接规范一致。
②反变形。由于在冷却过程焊缝会产生收缩反应，结果使得减少了工件焊接后的尺寸。针对这个问题，为了弥补热胀冷缩带来的变形，在大型构件焊接时常用反变形的方法。反变形方法是在进行焊接前使构件预先发生变形，使变形方向和焊接变形方向相反、变形量大小基本相等。例如，为了防止工字钢梁上下盖板的焊接角变形，可以在焊前用油压机或折边机在相反方向预先压弯盖板。
③焊件夹具。大型结构件在焊接接头时各个工件和零件在自重和焊接应力的作用下，要想使其位置固定是比较困难的。所以，每件焊接工件和零件除了要用焊接平台固定位置外，还需要用到焊件夹具有效地夹紧，以便防止工件发生变形。
3.4焊接现场管理
在建筑钢结构焊接的时候对于现场人员的管理也是减少焊接变形的一种方式：①确保所有焊接工作者上岗证，并且受过专门的培训和实际操作；②建筑钢结构的工作人员要有认真负责的工作态度，能够严格的根据图纸需求进行工作，确保每一个焊接点的质量；③建筑钢结构焊接的时候必须要根据国家工程质量监督管理的标准进行焊接。
结语
焊接的变形会对整个建筑钢结构产生一些非常严重的影响，为了避免这种状况，必须要提升整个焊接工程的制造工艺，采取一些方法和预防措施保证焊接符合国家相关规定。在实际的操作中，要注意总结发生的问题，不断提高施工人员在实践中的能力。
参考文献：
[1]李进卫.破解建筑钢结构焊接变形的技术探讨[J].特钢技术，2016，22（1）：13-18.
[2]李娟.破解建筑钢结构焊接变形的技术探究[J].工程技术（文摘版），2017，19（1）：3.