探討高層鋼結構施工工藝與焊接變形

黃誼瓊

（十一冶建設集團有限責任公司 廣西柳州 545007）

1 前言

我國鋼材規格、型號、品種等具有多樣性以及復雜性特征，從整體角度分析，在整體質量上與發達國家還存在一定的差距。高層鋼結構施工作為建筑領域中重要內容，其在施工技術上還有待完善，經常會出現焊接變形等情況，有關部門需要強化施工技術、拓展施工領域，并重視管理水平提高，以下是高層鋼結構施工工藝以及鋼材焊接變形原因。

2 高層鋼結構施工技術與焊接變形概述

2.1 高層鋼結構施工特點

高層鋼結構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電施工內容，需要施工單位之間的互相配合。如何協調高層鋼結構整體施工程序，需要明確高層鋼結構施工特點，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構施工的前提，也是施工單位整體施工程序的基礎。高層鋼結構在施工以及安裝中具有質量大、誤差差異明顯等特點，如果在鋼材細節上造成偏差，不僅影響整體的施工效果，甚至會改變鋼材整體受力結構，造成一系列的安全隱患，嚴重更影響整體的施工質量以及施工效果。

2.1.2 滿足鋼材施工條件

鋼材結構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。為了減少外界環境對鋼材安裝以及施工造成影響，需要人工創造合理的安裝條件，對焊條進行預熱、對鋼板進行加溫等。

2.1.3 器械性能要求高

高層鋼結構在安裝以及施工中，對安裝器械的使用要求比較高。鋼結構在重量以及體型上都十分龐大，施工過程需要高空操作，對技術以及安裝設施的要求比較高。在吊裝中，器械不僅要滿足鋼材承重需求，還要能在不同的環境下完成鋼結構的運輸、堆放、安裝工作，使其能夠符合設計的安裝標準。另外，由于鋼材自身特點，需要嚴格把關防火以及防腐要求。高層鋼結構施工工程量比較大，需要安裝的構件也比較多，更加需要臨時材料堆放場地以及中轉堆放場地之間的配合作業。

2.2 鋼結構焊接變形分析

2.2.1 鋼材結構變形類型

鋼材結構變形主要分為兩類，分別為整體變形以及局部變形?？傮w變形是指結構的整體尺寸以及外形結構發生了變化，局部變形是指鋼材局部區域發生變形。在同一鋼材中，可能會單獨出現其中一種變形方式，也可能會以兩種組合方式實現，如發生此現象會嚴重影響鋼材結構的外形以及穩定性，產生一系列安全隱患。

2.2.2 鋼結構變形原因

鋼結構變形原因分為以下三種，分別為加工過程中造成鋼材變形，運輸以及安裝過程中產生鋼材變形，最后就是在鋼材使用過程中產生鋼結構變形。

2.2.3 變形控制方法

控制變形需要以科學的吊裝以及焊接方案為基礎，并制定科學的安裝順序，采取對稱焊接方法，在測量上對其變形進行控制，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 高層鋼結構施工工藝及變形矯正策略

3.1 焊接變形原因分析

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

在焊接過程中由于出現不規則加熱和在不均勻冷卻情況下，使其內部分子結構發生變化。在鋼材剛性約束下，外界力的作用以及組織變化，使其結構產生收縮，從而導致其出現變形情況。焊接裂縫縱向距離以及橫向距離縮短是導致焊接變形根本原因。

3.1.1 結構剛度

剛度是鋼材物理性能，指鋼材結構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。

3.1.2 焊接位置與數量

焊縫結構不對稱時，也會導致其結構出現變形。在施工與安裝中需要對其進行對稱，保障施工焊接工作順序具有合理性，當焊接縫重心產生偏離時，會導致鋼材結構出現變形。

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行控制，降低其變形概率。在焊接比較厚鋼板時，手工焊方式會減少其變形幾率。在對高層鋼結構進行多層焊接是，由于第一層的收縮量比較大，之后會逐漸遞減，高層鋼結構層數與變形情況呈現正比例關系。另外，采取斷續焊縫方式，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行控制，制定科學的焊接方案。

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，需要對焊接電流速度、焊接順序、焊接方向等因素進行控制，減少其出現變形的概率。在順序上保障先短后長、先立后平的順序。在焊接時，以對接縫焊接優先，在對焊搭接縫等進行控制，從中間向兩側逐漸焊接。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、千斤頂等設備，矯正鋼材構件。在矯正過程中，需要將變形區域放置在中間，以緩慢方式對其進行施力，對其進行矯正。

3.2.3 火焰矯正法

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

3.2.4 反變形法

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

4 結語

影響高層鋼結構施工的因素具有復雜性特征，探討高層鋼結構施工工藝，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量，促進我國建材市場發展。