建筑鋼結構焊接技術特點及發展研究

賀雅麗

摘要：我國的鋼結構建筑正在走向成熟，焊接技術的發展必定要滿足其要求，由于鋼材種類繁多，鋼結構建筑的形式多樣，因此，焊接技術也向多元化方向邁進。不論哪個施工團體、制作單位，鋼結構施工技術的發展不外乎圍繞提高工程質量、降低造價、增強結構合理性等方面內容，另外，如何通過焊接技術的提高來實現結構安全和縮短工期，也是鋼結構建筑發展的主要目標。

關鍵詞：建筑鋼結構 焊接技術 特點 發展

中圖分類號：TU393 文獻標識碼：A

1.引言

眾所周知，自重輕、適應性強、造型豐富是建筑鋼結構的特點，因此，近些年來，鋼結構在建筑上的應用越來越廣泛。上世紀80年代以來，我國建筑開始大量使用鋼結構。2005年，我國成為了世界上最大的產鋼和用鋼的國家，鋼鐵年消耗總量達到了3億多噸，其中用于建筑的剛才高達1.4億噸。因此，如何保證建筑鋼結構的質量是迫不及待需要解決的問題。本文通過對建筑鋼結構焊接技術的分析，提出了保證鋼結構質量的方法，及其未來的發展趨勢。

我國的鋼結構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、機場候機樓、及工業廠房，另外，橋梁也是鋼結構的主要建筑形式。到目前為止，我國已建成的高層鋼結構建筑已有60多幢。由于鋼結構的大量興建，不難總結出建筑鋼結構具有的特點，從外觀上來看，鋼結構的建筑形式較新穎，可實現建筑師大膽的設計理念，體現時代個性；從材料的應用來看，鋼結構的建筑可以做到輕質高強，發揮材料的極致特點；從建筑規模來看，越來越多的超高層建筑、大跨建筑得到了實現，使人們的生存空間得到了擴展。

2.鋼結構焊接技術的特點

2.1建筑鋼結構焊接的常見方式

焊條電弧焊（SMAW），主要用在鋼結構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實心焊絲氣體保護焊（GMAW），主要用于施工現場的主次焊縫的焊接；CO2藥芯焊絲氣體保護焊（FCAW-G），主要用于現場安裝工程、制作工程主次焊縫的焊接；電渣焊（ESW），主要用于構件筋板的焊接；栓釘焊（SW、SW-P），主要用于勁性鋼筋構件的栓釘焊和樓板的穿透焊。

2.2建筑鋼結構焊接的主要施工技術

一般來說，一幢鋼結構建筑要采用多種施工技術來完成整個建筑工程，目前鋼結構建筑常用的施工技術有Q460焊接性試驗研究新技術、大規模采用電加熱預后熱技術、后板復合技術、仰焊技術、大流量防風技術、桿結構低溫焊接技術、鑄鋼及其異種鋼焊接技術、防止冷、熱裂紋技術、層狀撕裂防止和處理技術、特殊焊縫處理技術、焊接機器人焊接技術、鋼筋T形焊接接頭壓力埋弧焊新工藝、復雜鋼結構應力應變控制技術、特殊鋼結構合攏技術等等。

以上是建筑鋼結構工程中常采用的基本焊接施工技術，建筑鋼結構的焊接技術發展均在此基礎上發展而來的。

3.鋼結構焊接技術的發展趨勢

首先，由于建筑的發展，厚板鋼構件的焊接是目前鋼結構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。由于規范的制定是根據以往的經驗來完成的，因此，現有規范中對于鋼板厚度的規定僅為100mm，這在多數的鋼結構工程中都超過了這個限制，對焊接技術提出了較為超前的考驗。目前常采用的厚鋼板的焊接方法包括厚板焊接破口的設計，采用遠紅外電加熱技術來實現預熱和后熱，組合焊接的技術，以及多層多道接頭錯位焊接技術。

其次，由于我國冬季可施工的地域范圍較大，因此，鋼結構的冬季施工問題也得到了較多的關注。隨著科學技術的不斷發展，各國對于鋼結構的低溫施工技術也在不斷的更新進步。鋼結構的冬季施工不僅要求鋼材和焊材本身的承受能力，還應從施工人員的技術水平、機械狀況、環境條件等多方面來綜合考慮。北京為了08奧運會所建設的國家體育館“鳥巢”就涉及到了大規模的低溫焊接工程，通過試驗，得到了良好的效果，并因此制定了《國家體育館鋼結構低溫焊接規程》，并且突破了國外對于鋼結構焊接工程設定的最低溫度，達到了-15oC。這一低溫焊接技術的發展，帶來了較為直觀的經濟效益，并爭取了寶貴的工程時間，應給予廣泛的推廣應用。

仰焊技術的大量應用也是建筑鋼結構施工中難度較高的焊接技術，這主要是因為人們只看到了仰焊難操作的片面問題，而忽略了仰焊會帶來的高焊接質量，既然一種技術是客觀存在的，那么就必然有它存在的原因。

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

由于建筑設計的多樣性以及建筑師的設計思路，致使鋼結構工程中出現了眾多的異型鋼、異種鋼的焊接工作。一般來說，可采用遠紅外電加熱技術，對預熱、層間及后熱的溫度進行準確的控制，從而達到整條焊縫能夠均勻受熱；另外，不論采用什么鋼種進行焊接，一旦開始工作，就應將整條焊縫一次性連續焊接完畢，不得間斷。最后，在焊接工作完成后，應進行保溫處理，使溫度緩慢降下來，以確保焊縫的質量。

鋼結構的焊接技術是保證鋼結構建筑得以實現的關鍵，鋼種不斷的推陳出新也給焊接技術提出了較高的要求。由于組料中增加了各種合金元素，對鋼材產生不同的焊接性能，最直接的影響為焊接裂紋及環境接頭的出現，影響了鋼結構的安全性和耐久性。因此，如何提高合金鋼材的焊接性能是急待解決的問題。

由于鋼結構向大型、高度方向發展，增加了手工焊接的難度，因此，自動焊接技術的發展解決了這一難題。目前，自動焊技術在工業發達的國家已大量使用，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量。另外，由于鋼結構規模的增加，厚板的使用也有所增加。可采用多層多道錯位焊接的技術來提高傳統焊接的質量。

綜上所述，由于焊接是鋼結構建筑施工中主要的連接方式，其重要性是不言而喻的，隨著鋼結構體系的發展、鋼結構構件的多元化，對焊接技術也提出了發展的要求。提升焊接技術水平是保證鋼結構建筑結構安全度、提高結構耐久性的重點問題，因此，焊接技術會隨著科技的發展而更加成熟、更加先進。

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