鋼結構中型鋼與H型焊接鋼的對比

曹樹磊

摘 要：隨著建筑結構在不斷發展，鋼結構已經成為當代社會的發展的重要建筑技術之一。在科學技術以及工業發展中，對各種新建筑材料提出了更高的要求。本文針對鋼結構在焊接中所選用的材料進行對比。在保證強度、韌性以及耐熱性和耐腐蝕性的前提下，并且可以減輕焊接結構的自重，在鋼結構使用中進一步增強其工作的可靠性和穩定性。針對這些要求，對鋼構建造中的型鋼與H型焊接鋼做了具體分析，能夠在合理的生產成本中，達到焊接的質量，提高鋼結構的經濟性和效益性。

關鍵詞：鋼結構；型鋼；H型焊接鋼；

前言

在選擇了合理的材料之后，根據該項工程的具體概況分析，在遵循相關規范標準下合理完成，把握好焊接質量、焊縫以及鋼柱等相關的細節內容，本文針對中型與H型焊接鋼進行分析，對相關的尺寸及材料科學控制，在規定工期內高效完成。

1.工況介紹

該項工程是關于4s店的三層全鋼結構施工設計，選用良種方案進行對照，整個鋼構的框架是13.2M，其中鋼構結構的主要功能是起到了一定的抗震效果，安全性和穩定性比較高。這就要求鋼結構在設計和施工中，具體的抗震要設烈度7度，結構的安全等級確保在二級以上，整個框架的使用年限在30年。

在具體的設計和施工過程中，分為兩組方案，第一組采用的是型鋼設計，其主要是為了節省工期，直接省去了焊接加工部分，但是在設計中，進行招標計價分析后，鋼結構部分占到大約700W，為了保證經濟效益和安全效益能夠同時體現，施工方與業主方進行商量解決，重新選用焊接鋼出圖計算；而第二種方案是采用H型焊接剛在設計出圖之后，鋼結構由以前的基礎上省去了80t，造價也降到了530W，但是其中土建部分先開工，鋼結構部分有足夠時間預先開料，縮小與實際工期的距離。

2.設計與施工的主要因素

2.1 設計規范

根據現代科學技術與施工建筑的要求分析，該項工程要符合具體的設計規范：主要包含（1）結構工程設計規范：《鋼結構設計規范》（GB50017-2003）、《建筑結構荷載規范》（GB50009-2012）、《建筑抗震設計規范》（GB50011-2010）、《冷彎薄壁型鋼結構技術規范》（GB50018-2002）、《高層民用建筑鋼結構技術規范》（JGJ99-98）、《鋼一混凝土組合樓蓋結構設計與施工規程》（YB9238-92）；鋼結構制作及施工規范：《建筑鋼結構焊接技術規程》（JGJ81-2002）、《鋼結構工程施工質量驗收規范》（GB50205-2001）、《氣焊，手工電弧焊及氣體保護焊焊縫坡口的基本形式與尺寸》（GB985-88）、《埋弧焊焊接頭的基本形式與尺寸》（GB986-88）、《鋼結構防火涂料應用技術規程》（CECS24）；（3）鋼結構工程安裝施工規范：《鋼結構工程施工質量驗收規范》（GB50205-2001）、《鋼結構高強度螺栓連接的設計、施工及驗收規程》（JGJ82-91）；（4）鋼結構材料規范：《碳素結構鋼》（GB700-88）、《鋼結構用扭剪型高強螺栓連接副技術條件》（GB/T3633-1995）、《焊接用鋼絲》（GB/1300-77）、《低合金鋼焊條》（GB/5118-1995）。

2.2 荷載的規范

按照樓面用途，對活載標準值（KN/m*m）進行對照分析。具體分為：首層樓面：5.0、房2.0、陽臺2.5、廳2.0、電梯機房7.0、不上人層面0.5、上人層面2.0、衛生間2.5、樓梯3.5，活動中心2.0、其他2.0；這些荷載要按照具體的規范進行，并且使用的材料其重量不能超過規定的范圍。

2.3 焊接

焊接是鋼結構建造中的重要環節，因此要遵循組合H型鋼的腹板與翼緣的焊接采用的是自動埋弧焊接機進行，并且這四道連接的焊縫要滿。組合H型鋼因焊接產生的變形需要用機械或者是高溫加熱矯正，符合GB5025-2001的相關規定。另外在焊接時，焊條要合理，避免焊縫過大影響焊接的質量且焊縫的等級，必須要在二級以上，當焊縫多道成形時，要將前一道焊縫表面焊渣或者是其他影響因素處理干凈。

3.結構構造分析

首先選用的是型鋼，可以提高鋼結構建造質量，確保其穩定性和可靠性，按照施工設計圖，進行招標，其中鋼結構部分占到了700W左右，為了進一步降低生產成本，改成選用H型焊接鋼，縮短實際工期。具體的結構構造是：整個結構采用的是螺栓孔位鉆孔，倒角處的半徑是R=30，而組合型H型鋼及端板連接接頭的連接板在保留了焊道后，其倒角處理如下圖所示：

箱形柱其柱底要設置一塊200mm的保持板，這些保持板采用雙面角焊縫與箱形柱壁板焊接，在內隔板的兩面要進行電渣焊接，其兩面采用全熔透焊，焊接過程中隔板處要另外加一個大孔位，具體施工操作圖如下：

最后在箱形柱的封板上要設置透氣防爆孔，孔的大小為20mm，避免發生焊接質量問題。在節點域位置處要滿足具體的腹板厚度，不斷的增加板的厚度，在H形鋼柱結構中，整個鋼結構的貼板上下邊緣必須要伸出加勁板且大于150mm，貼板可以采用單面設置和雙面對稱設置兩種，要注意與對應加勁板之間的尺寸，防止影響具體安裝，提高鋼結構焊接的嚴密性和可靠性。

4.總結

通過分析H型焊接鋼在鋼結構中的使用和安裝過程，該方案在合理的價格內，綜合各項因素，最終被采納，但是在鋼結構制造過程中為了提高整體性，還需要注意梁與柱剛性連接，其柱在梁翼緣上下各自500mm的節點范圍內，并且采用全熔透焊縫，上下柱的接頭在進行連接時，要注意翼緣和腹板間交叉的部分，確保焊縫合理。無論是型鋼還是H型焊接鋼柱，都需要在指定位置設置抗剪栓釘，完成焊接后要進行混凝土澆筑，提高質量的合格性。最后在鋼結構建造中為了進一步增強其安全性，還需要在層面板的四個角加筋，增強鋼柱的承重效果。這就為大跨度的建筑物提高了設計和建造優越性。

參考文獻：

[1]趙耀，于慶波，王坤，劉麗華.加熱爐鋼結構中型鋼標準件的生成方法[J].國家環境保護生態工業，2013（12）.

[2]王寧紅，曾濤，呂文博，于文華.大型H型焊接鋼結構失效分析[J].產品質量監督檢驗研究，2014（34）.

[3]韓軍科，李杰，李毅.冷彎矩形鋼管柱與H型鋼梁連接節點非線性有限元分析[J].現代冶金，2014（21）.

[4]陳海州，劉明明，刑增林，李穎.型鋼混凝土柱中型鋼板件寬度比限制的研究[J].結構工程制造，2013（31）.

[5]孫燕飛，王萌，郭峰.型鋼高強混凝土柱的抗震性能及非線性有限元分析[J].建筑科技，2014（28）.