建筑鋼結構焊接裂紋的產生機理及防治措施探討

李吉祥

摘要：經濟的發展，社會的進步帶動了建筑業的發展，當前，建筑鋼結構的焊接很容易受到鋼材料結構、元素含量、拉伸應力等影響，出現各種類型的裂紋，這些裂紋的出現并不是不可避免的，因此在鋼結構焊接階段，需要焊接人員合理地控制施工工藝，根據施工要求選擇恰當的材料，按照相關的焊接順序進行，同時還應當加強對施工過程的質量控制，能夠有效地降低施工的難度，避免焊接缺陷的發生，以此來提高鋼結構的焊接質量。

關鍵詞：建筑;鋼結構;焊接裂紋;產生機理;防治措施

引言

裝配式鋼結構也被稱為集成鋼結構，是一種由多個模塊組成并集綠色規劃設計、綠色建筑材料、綠色現場施工等于一體的新型結構體系。其施工過程是先在工廠中對不同模塊構件進行標準化加工制作，然后將各個制作完成的模塊統一運送到施工現場，最后利用高強螺栓將不同的模塊進行快速拼接裝配，形成一個整體結構。

1鋼結構的施工特點

鋼結構的施工特點主要涉及到以下方面具體內容：首先是使用預應力技術。在當前建筑施工行業中預應力技術有著非常廣泛的應用，而在大跨度復雜鋼結構中預應力技術的優點非常顯著，通過對預應力技術進行合理地應用可以有效地創新建筑結構。在實際的施工過程中，在建筑主結構承受較重的荷載之前，需要選擇相反的預應力對鋼結構的整體硬度進行提升，可以有效延長建筑的實際使用壽命。其次是構件施工工作難度較大。大規模復雜鋼結構主要指的是跨度比較大，實際的工程量也非常多，在施工的過程中，建筑結構也是非常復雜的建筑項目，要想保證施工工作的順利進行，提高施工質量，就必須使用足夠數量的構件。但是由于建筑施工要求以及實際的建筑項目的不同所以需要使用構件的形式、尺寸大小也有著明顯的區別，這樣一來在進行施工放樣工作的過程中工作人員的難度就會大大增加，在建筑施工過程中還需要選擇特殊的建筑材料。

2焊接后產生變形的原因

焊接時焊縫和焊縫附近受熱區的金屬發生膨脹，由于四周較冷的金屬阻止這種膨脹，在焊接區域內就產生壓縮應力和塑性收縮變形，產生了不同程度的橫向和縱向收縮。由于這兩個方向的收縮，造成了焊接結構的變形。焊接時的實際情況是這種收縮也不是自由的，它受到焊件其他部分的一定阻礙。結果在產生一定收縮或縮短變形的同時還產生一定的焊接殘余應力。火焰矯正就是利用這種規律矯正鋼結構變形的。

3建筑鋼結構焊接裂紋的防治措施

3.1焊接變形的控制

首先是合理的焊接方法。選擇合理的焊接方法對控制焊接變形有著直接的影響，就能量密度來說，選用能量密度較高的焊接方法可有效減少焊接變形。當焊接熱輸入較小時，其引起的焊接變形可得到一定的控制，但焊接熱輸入過小將導致焊接效率的降低。為減小因焊接溫度場引起的變形，可選擇跳焊或者逐步退焊的方式進行。其次是剛性固定法。在焊接前對結構進行固定，增大其在焊接時的剛度，減小其焊接變形量。該方法對剛度較小的構件效果較為顯著，隨著剛度的增加效果逐漸降低，特別是對于彎曲變形，而對于產生的角變形和波浪變形較為有效。雖然剛性固定法增加了焊接時構件的剛度減小焊接變形，但同時卻也增加了焊接應力。然后是反變形法。構件在焊接中將產生彎曲變形、角變形或波浪變形等形式，反變形法即在焊接前將構件裝配成與焊接變形相反的預先變形，焊接變形的大小剛好與預先變形一致，通過焊接使得焊接后的構件達到正常狀態。該方法在實際運用中存在較大的困難，難以控制預先變形與焊接變形一致，焊接完成后始終存在一定的變形。

3.2鋼結構工程的焊接技術分析

目前在焊接施工操作展開之前，焊接施工人員要注重對焊接位置規范化清潔，對坡口以及周邊銹跡、臟污位置進行清理，保障焊接操作能滿足規定要求。在施工操作中為了能保障鋼結構溫度滿足焊接基本要求，在焊接活動開展前要注重對焊接位置進行預熱操作，對具體預熱溫度實施檢查，確保焊接位置溫度更為合理。在實際焊接過程中要注重對焊接位置平整度進行控制，不能出現較為嚴重的缺口。在焊接中出現缺口問題要能及時中斷焊接，對鋼結構采取保溫處理操作。在重新焊接中要注重展開規范化預熱，在大風、暴雨、暴雪、低溫等極端環境中中斷焊接操作。

3.3明確焊接施工的難點，選擇恰當的施工工藝

在建筑鋼結構焊接的過程中，焊接人員需要明確焊接施工的難點，選擇恰當的施工工藝，才能防止焊接點紋的出現。首先必須要選擇合適的焊接電流，各項工藝校正之后進行焊接，能夠有效地避免焊接位置出現偏差。其次需要控制好焊接參數，根據所選擇的焊接材料選擇恰當的施工工藝。需要注意的是焊接接頭具有較大的剛性約束力，導致在焊接過程中產生了三向應力的出現的裂紋，因此在焊接的過程中，應當嚴格地把控施工材料的選擇，降低裂縫發生的可能性。

3.4冷裂紋的防治措施

在鋼結構的焊接施工中，隨著含碳量和強度的增加，冷裂紋出線的概率也會增加，因此為了防止冷裂紋的產生，需要合理的選擇材料，確保材料具有良好的抗冷裂性、含碳量較低。在焊接的過程中，需要嚴格地控制氫的來源，冷卻過程中，控制氫含量對鋼結構的影響。在選擇焊條時，盡可能地選擇堿性焊條，確保金屬中的含氫量較低，具有較高的塑性，同時還需要保證焊接接頭無雜質，無水分。

3.5丁字梁焊后變形的矯正

丁字梁由于焊接產生的變形有角變形、上拱、旁彎等，矯正可用壓力機，調直機來完成也可以用火焰矯正。現將三種變形的火焰矯正介紹如下：角變形的矯正：先在兩道焊縫的背面，用烤矩沿著與焊縫相對應的位置加熱一道（厚板應加熱兩道），加熱線不能太寬，應小于兩道焊腳總寬，加熱的深度不能超過板厚，冷卻后角變形即可消失。上拱的矯正：矯正上拱變形是在立板上采用三角形加熱方式，三角形加熱位置應根據變形情況來確定。如果第一次加熱后還有上拱，再進行第二次加熱，加熱位置選在第一次加熱位置之間避免重復在原處加熱。旁彎的矯正：加熱位置選在水平板背面外凸的一側，一般采用三角形加熱，當旁彎矯正后，很可能又引起上拱變形，因此在掌握變形規律后可在矯正上拱時有意過量，既略有下翹，那么旁彎矯正引起的上拱與下翹抵消，就可以簡化矯正工作。

結語

總而言之，采取有效的控制方法，對鋼結構整體穩定及安全性有著重要的意義，使鋼結構的抗壓、抗彎、抗扭性能得到充分的發揮，避免因焊縫的斷裂造成結構的整體破壞。

參考文獻

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