关键词：建筑钢结构；焊接新技术
1 厚板焊接技术
建筑钢结构中厚钢板得到越来越大量的使用，如北京新保利大厦工程使用的轧制H型钢翼板厚度达到125毫米（ASTMA913Gr60），国家体育场（鸟巢）工程用钢最大板厚达110毫米（Q460E-Z35），大量钢结构工程采用厚钢板，促进了厚钢板焊接技术的发展，同时也丰富了建筑用钢的范围，目前国内现行标准如GB/T1591-94《低合金高强度结构钢》和YB4104-2000《高层建筑结构用钢板》规定的钢板厚度最大仅为100毫米，因此超厚钢板的使用也为相应标准的修订奠定了基础。
厚钢板焊接的关键是防止由于焊接而产生的裂纹和减少变形，应采取以下措施：
①选用合理的坡口形式，如尽量选用双U或X坡口，如果只能单面焊接，应在保证焊透的前提下，采用小角度、窄间隙坡口，以减小焊接收缩量、提高工作效率、降低焊接残余应力；
②选择合理的预热及层间温度；
③对称施焊，科学安排焊接顺序；
④做好后热及保温处理。
铸钢节点因其具有良好的加工性能、复杂多样的建筑造型等性能，目标在一些大跨度空间管桁架钢结构中开始逐步推广使用，特别是在处理复杂的交汇节点上，铸钢节点有着得天独厚的优势，然而，由于铸钢一般碳当量较高，杂质尤其是S、P含量难以控制，同时铸态组织晶粒粗大，导致铸钢的焊接性较差，对焊接工艺的要求很高，主要是减少残余应力，防止焊接裂纹的产生。
2低温焊接技术
目前，建筑钢结构的冬季施工越来越普遍，由于焊接作业环境对钢结构的焊接质量影响很大，冬季负温焊接技术对焊接质量的控制尤为重要。《建筑钢结构焊接技术规程》（JGJ81-2002）规定：焊接作业区环境温度低于0摄氏度时，应根据钢材、焊材制定适当的措施；而日本建筑学会《钢结构工程》（JASS6）规定的最低施焊温度为零下5摄氏度。
（1）环境温度对焊接造成的影响有以下几点：
①焊接接头冷却速度增加，冷裂纹敏感性也增加；
②预热效果变差，在低温环境下用相同的热源，相同的时间，不能达到应有的预热效果；
③焊接残余应力的作用加剧；
④环境温度对焊工的操作带来不利的影响。
（2）低温焊接措施
①优选焊材：在低温环境中，应尽量选择低氢或超低氢焊材，对焊材严格执行烘焙和保温措施；
②焊前防护：在焊接作业区域搭防护棚，使焊接区域形成相对封闭的空间，减少热量的损失，若无条件搭设防护棚，应该采取其他有效措施对焊接区域进行防护；气体保护焊时，焊接气瓶也应采取相应措施进行保温；
③预热与层间温度：低温环境下的预热温度应稍高于常温下的焊接预热温度，加热区域为构件焊接区各方向大于或等于二倍钢板厚度且不小于100毫米范围内的母材，焊接层间温度不低于预热温度或标准（JGJ81-2002）规定的最低温度20℃(两者取高值)；
④加大定位焊时的热输入：适当加大定位焊的热输入，增大焊缝截面和长度，并采用与正式焊接相同的预热条件，不在坡口以外的母材上打弧，熄弧时弧坑一定要填满，可以有效减少由于定位焊接引起的收缩裂纹；
⑤采用合理的焊接工艺：尽量使用窄摆幅，多层多道焊，严格控制层间温度；
⑥焊接后热及保温：焊接后及时对焊接接头进行后热保温处理，可以有效控制t8/5，利于扩散氢气的逸出，防止由于冷速过快而引起的冷裂纹，同时适当的后热温度，还可以适当降低预热温度。
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总之，钢结构低温焊接施工前，一定要根据实际情况做好焊接工艺评定试验，必要时还要针对具体钢种进行低温焊接性试验，作出适合的焊接工艺指导书以指导实际焊接。在低温环境下，对焊工操作的不良影响也应给予足够重视，一般环境温度不宜低于－15℃。
3组合楼板栓钉穿透焊技术
高层建筑钢结构组合楼板的大量使用，使区别于普通栓钉焊的栓钉穿透焊技术得到了长足的发展，所谓穿透焊，就是焊接时通过电弧燃烧使栓钉穿透压型钢板焊于钢梁表面上，此时焊接栓钉起着两个作用，一是水平抗剪切，阻止组合楼板在钢梁上的水平位移；二是垂直抗掀起，阻止组合楼板脱离钢梁表面。
因此在钢结构特别是高层、超高层钢结构的抗震破坏中起着非常重要的作用。其焊接质量的好坏是关乎整个钢结构施工质量的关键之一。由于栓钉穿透焊焊接受到很多因素影响，包括压型板镀锌层、板厚、与钢梁表面之间的间隙以及水、锈、渣、油漆等，而且在施工现场，各种因素互相交织又不确定，因此，要获得良好的焊接质量，对焊接的工艺及施工要求很高，中冶集团建筑研究总院通过大量试验研究，并在实际施工现场收集了国内外数种栓钉焊机的上万个焊接参数，通过波型分析和实际焊接质量的对比分析，第一次将栓钉穿透焊焊接过程分为四个阶段：起弧阶段、电弧不稳定燃烧阶段、电弧稳定燃烧阶段、熄弧顶锻阶段。并以此为基础提出了能量控制法，该方法在各大工程中已成功使用，如北京LG大厦，工程采用的闭口型镀铝锌压型板，镀层高达280克/平方米，板厚达1.5毫米，栓钉直径19毫米，使用能量控制法指导施工，一次合格率达95％以上，取得了良好的效果。
4采用陶瓷衬垫的焊接技术
陶瓷衬垫强制成型单面焊，施焊方便，背面成型良好，焊接质量稳定、可靠，在一些领域的焊接生产中已逐步取代钢制衬垫。在双面焊中采用陶瓷衬垫，由于可使用较大的根部间隙和较强的焊接规范，背面无须清根，不仅大大提高了生产效率，而且焊缝根部质量也容易得到保证。由于陶瓷衬垫对坡口根部间隙不敏感，衬垫长度可任意接长、剪短，尤其适合于现场安装焊缝，因此近年来，在一些钢结构工程尤其是桥梁工程有所应用，由于在焊接时，衬垫也参与了焊缝熔敷金属的冶金反应，对根部焊缝熔敷金属化学成分及力学性能会产生一定的影响，尤其是对根部冲击韧性的影响，鉴于目前尚无相应的标准进行界定，因此在实际应用中应给予足够的重视。
5 钢结构埋设件压力埋弧焊技术
随着大跨度钢结构公共建筑的快速增加，其钢结构柱子埋设件（钢筋）应用越来越多，因而，钢结构埋设件压力埋弧焊技术在工程实践中不断得到应用。其关键技术措施是：
①选定性能稳定安全适用的焊机或改造螺柱焊机；
②认真进行焊接工艺评定试验，根据钢筋直径选择相应的焊接工艺参数；
③根据焊接接头与母材等强的原则，选用性能良好交直流两用的焊剂。
.结束语
钢结构有很多优势，其焊接技术要重点注意，严格按照国家标准来进行施工，结合具体施工情况进行调整，只有这样才能使整个工程的质量得到保障。
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论文作者:郑跃跃
论文发表刊物:《防护工程》2017年第36期
论文发表时间:2018/4/27
标签：钢结构论文; 衬垫论文; 钢板论文; 低温论文; 温度论文; 建筑论文; 裂纹论文; 《防护工程》2017年第36期论文;