【摘要】我国建筑行业近些年一直都处于高速发展的状态，钢结构建筑就是在这期间发展起来的一种新型建筑体系，在当前阶段的高层建筑中应用比较广泛，工艺也日渐成熟。在钢结构建筑中，焊接工艺是影响其建筑质量和安全性的关键影响因素，本文从钢结构建筑中可能发生的变形情况以及变形产生原因入手，就防治钢结构建筑焊接变形的施工工艺展开了探讨和分析。
【关键词】钢结构，建筑焊接变形，防治，施工工艺
相较于混凝土建筑来说，用钢板或是型钢代替钢筋混凝土的钢结构建筑在强度和抗震性方面表现更为突出，且工期耗时更短，钢材还可重复利用，更绿色环保，所以，有成为主流建筑工艺的趋势，也是未来建筑的一条发展方向。但在实际施工中焊接钢结构时很容易出现变形问题，影响建筑物的美观，甚至造成安全隐患。为此，十分有必要对防治钢架构建筑焊接变形的施工工艺进行深入探讨。
一、在焊接过程中钢结构发生变形的类型及原因分析
（一）变形的类型。在焊接钢结构的过程中会用到焊机电弧，焊接电弧会在开展焊接作业时产生很高的温度，钢结构在高温作用下就会产生形变，或是部分构件在焊接完成后出现残余变形。这就是钢结构变形的两种情况，其中对焊接质量影响最大、破坏性最强的是焊接残余变形，其会造成不同层次钢结构的整体或局部产生变形，有收缩变形、弯曲变形、角变形、扭曲变形以及错边变形、波浪变形多种类型，属于局部变形的有角变形与波浪变形，其他变形属于整体变形，在钢结构建筑中比较常见的是整体变形。
（二）变形的原因。其一，钢结构的刚度。所谓刚度，就是结构体抵抗拉伸、挤压作用力的能力，结构的截面形状以及尺寸大小是影响钢结构强度的主要因素。拿工字钢来说，其截面与纵向桁架的变形量就由其弦杆部分的截面面积大小决定；呈丁字或工字等形状的型钢，其弯曲变形量由截面抗弯刚度决定。其二，焊接连接缝的位置与数量。当钢结构刚度不够时，可按照对称的形式将焊接连接缝的位置与数量安排在结构体上，此时，若焊接顺序没有不合理现象，钢结构构件产生的是线性形变，否则，构件在焊接连接缝和数量不对称安排时就会产生弯曲形变。其三，焊接工艺。在焊接时选用不同的焊接工艺会引发钢结构产生不同程度的形变，当焊条直径较粗、焊接电流偏大时，焊接速度就会变慢，以致钢结构发生较大程度的形变；当焊接厚钢板时，相对于自动焊接的方法，手工焊接引发的变形量更小。此外，在多层焊接工艺中，第一层的焊接收缩变形比较明显，第2层的变形量为第一层的20%，第3层的焊接变形量为第一层的50%-10%左右，层数越多，焊接变形越突出。同时，采用对接式焊接工艺时，横向上发生的收缩变形量超出纵向收缩变形量的2倍到4倍；相对于连续焊缝来说，断续式焊缝的收缩变形量更小；焊接顺序不合理或是在未完成分部构件焊接工作时就对整体进行组装焊接，也极易引发变形。可见，想要有效避免钢结构建筑在焊接时发生变形，必须重视施工工艺的合理性和适宜性。
二、防治钢结构建筑在焊接过程中出现变形的施工工艺
（一）焊接节点的构造。首先，钢结构焊接缝的尺寸越大、数量越多，其在开展焊接作业时就会输入大量的热，引发结构发生更大程度的形变。所以，在焊接钢结构节点构造时为尽量将变形程度降低，应对焊接缝的大小和数量进行相应的掌控。其次，为保证钢结构整体承载力，应根据选用的焊接工艺来选择焊接缝坡口的形状与尺寸大小，因为如果焊接缝的坡口形状适宜，尺寸大小适当，可以起到减小截面积的作用，进而将钢结构的焊接变形量缩小。再次，尽量将中性轴焊接节点的位置选在构件截面中性轴两侧呈对称的地方，或是把中性轴焊接节点安排在靠近中性轴，但不属于高应力区的位置。最后，为防止因为焊接缝过于集中，导致焊接应力与高温太过集中，引发大幅度变形，节点形式以刚性小为宜，尽量避免把节点安置在双向或三向交叉点处。
（二）焊接顺序的选择。对选用对接或十字形、T形接头方式的坡口焊接来说，若工件摆放空间容许，或是工件可以进行翻身的时候，应按照双面坡口对称的顺序进行焊接；至于那些有对称截面的构件则以构件中和轴为对称轴按照对称顺序进行焊接。此外，在焊接双面、非对称的坡口时，应按照深坡口侧部分焊缝—浅坡口侧—深坡口侧的顺序进行焊接；采用分段退焊结合多人对称焊的方式对长焊缝进行焊接；为了避免焊接热量集中在构件局部，应采取调焊的焊接方法。
（三）焊接方法的选择。当焊接节点的形式、焊缝位置的布置以及焊机顺序都已经确定时，应选用能量密度高的焊接方法，比如，熔化极气体保护电弧焊、药芯焊丝自动保护电弧焊等，同时，还用将热输入控制在较小范围内。
（四）角变形的控制。焊缝会在冷却过程中发生一定的收缩，所以，进行过焊接处理的构件尺寸会有所缩小，对于此种由热胀冷缩引起的变形可通过反变形的方法进行控制，此种方法主要应用于大型构件当中。所说的反变形方法就是在未对构件进行焊接之前预先使构件发生与焊接变形方向相反，且变形量基本一致的变形。比如，在焊接工字钢梁上下两个盖板时，为避免焊接角发生变形，可利用折边机在焊接之前把盖板向相反方向压弯。
（五）使用焊件夹具。在焊接大型钢结构件的接头部位时，各工件、零件会极易在自重作用力和焊接应力的作用下发生松动，难以将其位置固定。为此，除了要利用焊接平台将需要进行焊接的工件和零件固定在一定位置之外，还应使用焊件夹具将其夹紧，为防止其发生形变加设一层防护保障。
（六）大型钢结构的焊接。对于大型的钢结构来说，先要对其进行分部组装焊接，并将各部分变形矫正后再进行连接或是总装焊接。
结束语：综上，钢结构建筑因其自身强度高、抗震性能好、可现场安装、减少工期、有利于环保等诸多有点越来越受到认可，已然成为未来建筑的一种发展方向。钢结构建筑的主要连接方式就是焊接，在焊接过程中或是焊接完成后，钢结构容易在高温作用下产生变形或残余变形，既影响了建筑的美观性，又严重影响了建筑质量，影响建筑的使用价值。为此，在实际施工中我们需要采取适当的焊接施工工艺有效减少或避免结构变形，确保施工质量。
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