摘要：目前平臺鋼結構已在國家經濟建設和人們日常生活中獲得非常廣泛的應用，在工業廠房和民用建筑中占有很大的比重，如工業廠房中的設備：支承平臺、走道平臺、檢修平臺、操作平臺等;民用建筑中的樓層和立體車庫等。隨著廣泛的應用，平臺鋼結構質量不斷提高，然而焊接變形引發的事故卻時有發生。本文對平臺鋼結構焊接變形做了簡單的分析，介紹了平臺鋼結構焊接變形的預防措施和矯正措施，為合理控制焊接變形了提供依據，保證平臺鋼結構的工程質量。

　　關鍵字：平臺鋼結構;焊接;變形控制

　　平臺鋼結構亦稱工作平臺，通常由鋪板、主梁、次梁、柱、支撐，以及梯子、欄桿等組成。這些部件有多種連接形式，焊接連接就是其中一種重要的連接形式。如花紋鋼板的連接采用的是焊接連接、主梁一般采用“工”型剛或焊接“H”型鋼。平臺鋼結構尺寸超寬，平臺面板需要拼接，焊縫較多，出現焊接變形幾率大。焊接變形問題直接影響了平臺鋼結構的質量，所以對平臺鋼結構的焊接變形控制是十分重要的。控制措施的實施不僅能夠保證平臺鋼結構的工程質量而且可以減少不必要的后續矯正工作，為企業節省成本，創造更高的經濟效益。

　　一、平臺鋼結構焊接變形

　　在焊接過程中，由于局部的不均勻加熱使結構中各部分金屬熱脹冷縮的程度不同，焊縫產生了不同程度的收縮和內應力，就引起了焊接的各種變形。

　　焊接變形使焊件或部件尺寸改變而無法組裝，使整個平臺結構喪失穩定而不能承受載荷，造成施工安全問題，使平臺不能發揮應有的功能，而矯正卻要浪費大量的人力和物力,有時還導致平臺的報廢。

　　焊接變形的種類很多，按其對結構影響程度不同，可分為整體變形和局部變形;按其特征可分為：收縮變形、角變形、彎曲變形、波浪變形、扭曲變形和錯邊變形等。平臺鋼結構最多發生的是結構整體焊接變形。

　　二、影響平臺鋼結構焊接變形的因素

　　(一)材料的性能

　　不同的材料，導熱系數、比熱和膨脹系數等均不同，產生的熱變形也不同，焊接變形也不相同。

　　(二)結構剛性

　　焊后焊縫一般都產生縱向和橫向收縮，這種收縮受到整個結構的限制而產生“收縮力”。剛性大的焊接結構在這種力的作用下產生的變形比較小，剛性小的焊接結構在這種力的作用下容易產生較大變形。

　　(三)焊接參數

　　即焊接電流、電弧電壓和焊接速度。線能量愈大，焊接變形愈大。焊接變形隨焊接電流和電弧電壓的增大而增大，隨焊接速度增大而減小。在3個參數中，電弧電壓的作用明顯，因此低電壓、高速、大電流密度的自動焊變形較小。

　　(四)焊接工藝方法

　　不同的焊接方法，將產生不同的溫度場，形成的熱變形也不相同。一般來說，自動焊比手動焊熱集中、受熱區窄，變形較小。

　　(五)焊縫數量和斷面大小

　　焊縫數量愈多，斷面尺寸愈大，焊接變形愈大。焊縫若沿構件截面分布不對稱，則會引起該構件焊接時產生彎曲變形。

　　在平臺鋼結構焊接施工中，不同種類的焊接變形往往并不是單獨出現的，而是同時出現、互相影響的。只有全面分析影響焊接變形的各種因素，掌握其影響規律，才能采取合理的措施來控制平臺鋼結構的焊接變形。

　　三、平臺鋼結構焊接的特點

　　1 為了防止冷裂縫和提高熱影響區的韌性，多采用低氫型和超低氫型堿性焊條。

　　3 厚板焊件，一般焊前需預熱，以防止裂紋發生。

　　4 管節點和關鍵部件焊后還需要進行熱處理，以消除焊接殘余應力。

　　5 管件桁架結構大多采用全位置、全熔透、多層多道手工焊接。

　　6 承受交變應力的管節點和關鍵構件的角焊縫還需磨修或熔修，以修整焊縫和消除表面缺陷，減少應力集中，提高疲勞壽命。

　　四、平臺焊接施工中的變形預防控制措施

　　(一)平臺鋼結構焊接材料的選擇

　　根據平臺構件的用鋼等級和平臺設計要求選用與之相匹配的焊條或焊絲和焊。選擇同母材的性能基本一致的焊材，能阻止焊縫和熱影響區焊接裂紋的發生和擴展，不致發生脆斷和疲勞。選擇焊接材料還要考慮發生裂紋的可能性。約束度高、應力集中高的部件，選用塑性韌性好的低氫堿性焊條和韌性高的焊絲和堿性焊劑。Z向鋼的焊接選用低氫型和超低氫型焊接材料。焊接材料還要根據平臺構件類別不同。分別選用不同級別的材料。次要構件選用普通結構鋼焊條，如J422、J423等;主要構件選用相應級別的低氫型堿性焊條，如J427、J507等;對于特殊構件，一定要用相應等級的低氫型或超低氫型堿性焊接材料，以防止冷裂紋和提高焊縫金屬和焊接頭的韌性。

　　(二)施工預防措施 ：

　　在施工過程中可采取多種措施預防焊接變形，在此主要介紹一下幾種方法：反變形法、剛性固定法、合理選擇焊接方法和規范、選擇合理的裝配焊接順序等。

　　1.反變形法

　　所謂反變形法就是在構件施焊前,確定其焊接變形 的大小和方向,焊后使構件達到設計要求.例如,為了防止H型鋼梁上下翼板焊后產生角變形，可在焊前使用油壓機或折邊機將其翼板預先反向壓彎。

　　2.剛性固定法

　　所謂剛性固定法,就是在沒有采取反變形的情況下,將構件固定,增加焊件剛度,限制焊接變形。按變形相反方向,用夾具或點焊方式將焊件固定,從而限制焊接變形。

　　3.合理地選擇焊接方法和規范

　　選用熱量集中、熱影響區較窄的二氧化碳氣體保護焊等焊接方法代替手弧焊、埋弧焊，可減少平臺鋼結構焊接變形;選用較小的焊接熱輸入及合適的焊接工藝參數，可減少鋼結構受熱范圍，從而減少焊接變形。

　　4.合理的焊接順序和焊接方向

　　合理的焊接順序為：先焊所有立焊縫→下部所有平焊縫→上部所有平焊縫→下部所有仰焊縫→上部所有仰焊縫。在上述焊接順序的前提下，先焊主梁與主梁 ，主梁與次梁 ，次梁與次梁之間的焊縫。

　　合理的焊接方向：一是從中心向四周擴展，在焊接立焊縫時，先焊所有主梁中軸線以下部分，后焊中軸線以上部分;二是從中軸線向兩側焊。這樣可以給結構一個與主變形方向相反的小變形量，同時可使焊接應力向應力孔方向擴展，有利于焊接應力的施放，從而減少焊接變形。

　　5.其他

　　無論是主梁、次梁焊接，還是邊框的焊接均采用對稱施焊。焊接時要盡量均勻施焊，將施工隊分小組按區域中進行施焊，避免熱量集中于一個區域。平臺鋪板焊接時，先焊短焊縫，使鋼板邊成長條，再焊接長條間焊縫，焊接時由中間向兩邊焊接;然后焊接鋪板鋼板與梁格的焊縫，從中心向四周成對稱分部進行跳焊;邊緣板(與外框架相連)與中間板應最后焊接。采取以上措施，能夠有效的避免平臺發生翹曲和不規則變形。

　　五、平臺施工中的焊后矯正措施

　　根據是否采用外界能量，將焊后矯正措施分為機械矯正法和火焰矯正法。根據平臺鋼結構的特點和容易出現的焊接變形類型來講本文重點介紹火焰矯正法。

　　機械矯正法是指利用外力，使構件產生與焊接變形方向相反的塑性變形，與焊接變形相抵消，從而達到消除焊接變形的目的焊接措施。

　　火焰矯正法是指利用火焰在與焊接變形方向相反的對應部分局部加熱產生壓縮塑性變形，使較長的金屬在冷卻后收縮，達到矯正變形目的的焊接措施。

　　平臺鋼結構中主梁焊接常使用H型鋼，H型鋼的旁彎、拱度、翼板下撓、翼板傾斜等均可用火焰進行矯正。采用火焰矯正的原理與焊接變形的原理相同，只是反其道而用之，通過給金屬輸入熱量，使金屬達到塑性狀態，從而產生變形，構件被局部加熱后，依靠加熱區的膨脹與收縮差，使構件按照預定的方向發生變形，從而達到矯正的目的。用火焰加熱矯正構件時 ，一定要讓構件處于自由狀態，一些自重較大的構件加熱后要用吊具提起離開平臺，以免自重產生的摩擦力阻礙變形，影響短矯正效果。采用火焰矯正法，2 0 m長的鋼柱其側向彎曲和起拱量可以矯正在6 mm之內，翼板下撓度可控制在2 mm內，遠遠低于規范要求 。但是用火焰矯正，在實際施工中很難定量的確定加熱部位、加熱溫度、時間、區域長度等，主要靠積累經驗，因此在準備矯正構件時要選擇有一定矯正經驗的人員擔任此項工作并且人員要相對固定。利用火焰矯正方便快捷，在操作過程中還應注意一下幾點加熱溫度要掌握好，一般控制在6 5 0℃ ～8 5 0℃ 之間，溫度太低效果不明顯，溫度太高易使材質發生變化;要掌握在不同環境和不同氣溫情況下的加熱溫度;變形量較大的構件一次加熱不能完全清除變形時，應錯開原來的加熱點進行第二次加熱矯正，采取合理的矯正順序，先矯正翼板不平、傾斜、再矯正側向彎曲和起拱，矯正過程中要經常用靠彎尺、細鋼線、水準儀等檢查矯正情況，防止矯枉過正，產生新的變形量。

　　五、結束語

　　平臺鋼結構由于具有強度高、抗震性好、平面布置靈活、有效節約空間、質量可靠、施工速度快、現場用工省，建設周期短等一些列優點，在建筑行業得到廣泛的應用。鋼結構在焊接過程中或焊后易產生焊接變形而增加加工制造的物力和人力，使整個構件喪失穩定性，使建筑安全使用性大為降低。故在鋼結構施工過程中應制定合理有效的預防焊接變形措施，把焊接變形幾率降到最低;同時針對已經產生變形的構件根據具體結構和變形量采取有效矯正方法進行矯正，保證整個建筑工程的使用安全性，提高企業的經濟效益和社會效益。

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