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摘要：文章简单分析了影响钢结构焊接变形的因素及采取的控制措施，为确保钢结构工程质量、提高生产效率及降低工程成本有着特别重要的意义。
关键词：建筑工程；焊接变形；钢结构；生产效率
前言
在钢铁工业日益飞速发展的今天，钢结构以其空间大、高度高、跨度大等多种优势广泛应用于现代各类建筑工程中。而作为钢结构制作和连接作用的焊接工艺显得尤为重要。钢结构制作及安装尺寸的精度及外形美观、工程质量及使用功能与焊接质量的好坏有直接的关系。所以，我们要对钢结构的焊接特点及影响焊接变形的各个因素做综合分析，并相应的采取有效控制措施，才能为建筑业中钢结构安装质量，降低工程成本、提高生产效率提供重要保障。
一、建筑钢结构的构成与焊接工艺特点
1 钢结构的构成
建筑钢结构是有很多系统构件组成的。如主结构、次结构、屋盖系统、钢杆支撑系统等。其中主结构又包括钢柱、钢梁、吊车梁、连接副等；次结构包括支撑、系杆、拉条、隅撑等。然后这些系统构件采用无缝或有缝钢管、钢球、圆钢、工字钢、槽钢、角钢、热轧钢板和各种类型的横截面冷弯薄壁型钢进行焊接拼装而成的。
2 钢结构焊接工艺特点
钢材品种规格多样化，焊接方法多样化，焊接节点构造形式多样化及焊接质量高标化，即我们常说的“三多一高”，组成了高质量结构焊接的工艺特点。
二、分析钢结构焊接变形形成的原因
从焊接基本原理分析可知，钢结构在焊接时因局部加热、冷却不均匀使得结构中各部分金属热胀冷缩程度不同而使焊接发生变形。具体过程是它们受热胀冷缩的程度不同，加上焊件自身是一个整体，各部分金属的膨胀和收缩因受到了周围金属的影响、制约，不能自由地进行，于是在这种情况下结构内部就产生了焊接变形。其具体成因形式主要表现在以下三个方面：
1、在钢结构各构件组装时控制不严。在焊接时由于间隙过大而引起较大变形。在组装焊接施工中，若焊缝的位置、尺寸、数量、焊接方法、焊接次序、焊缝坡口形式、大小等选择不当，焊接规范不标准，加上钢结构的热物理性能、形状、尺寸、自重等不同，都有可能引起钢结构发生焊接变形。
2、由于钢结构组成的某些构件没有达到该构件的技术要求和形位公差，而形成钢结构焊接后的先天性的超差现象。
3、由于焊缝不沿构件截面对称分布，也会引起该构件焊接变形。
三、控制建筑钢结构焊接变形的措施
1、设计措施
由于钢结构焊接点构造形式多而复杂，单从节点构造设计上考虑，要比焊接工艺上来解决问题容易的多。若设计考虑不妥，就会给生产带来很多麻烦，如增加产品成本。所以，在焊接钢结构构造节点时要注意以下问题：
1.1 由于焊接工艺有很多种方法，需合理选择焊接缝的坡口性质及尺寸。为了保证结构具有足够的承载能力，在设计钢结构节点焊接缝时，应采用相应的坡口形状和尺寸，以满足较小焊缝的尺寸需求，减少焊缝截面积和结构焊缝的变形。
1.2 在焊接时应尽量减少焊缝数量及尺寸大小。由于钢结构中焊缝数量的多少、尺寸的大小、焊接源对结构热输入量大小，与焊缝变形的大小成正比例关系。所以在钢结构节点构造设计时，应该尽量减少焊缝数量和尺寸，这样可以避免那些不必要的焊缝，有可能的话可用冲压件和型钢等来代替焊接件。如在实际施工中，可以用压型结构替代筋板结构，这样能够有效防止薄板发生变形。而对于那些要求不高的结构件之间，可以适量增加平板的厚度，以减少筋板数量，来改变焊接变形的矫正量。
1.3 为了焊接操作的方便，应尽量避免在仰焊位置施焊。在对钢结构施焊时，为了便于操作和确保焊接质量，应尽量避免将焊缝设置在仰焊位置。在无法避免的情况下，就需要焊工全方位掌握焊接操作工艺。
1.4 为了避免焊缝集中、双向、三向相交，应采用刚性较小的节点焊接形式。为的是减小焊接缝交叉点处或者焊接缝集中点的热量和应力，以减小焊缝变形。
1.5 不同的建筑钢结构节点形式需不同的焊缝设置要求。如对箱型梁与隔板进行焊接时，宜选用全焊透焊缝；对焊接组合箱形梁和柱的纵向角施焊时，多采用全焊透或局部焊透的对接与交接组合焊缝。当对焊条电弧焊焊缝无法施焊时，应采用熔嘴电渣焊对称焊接。
2 工艺措施
建筑钢结构焊接变形工艺应根据节点构造及焊缝形式的不同，采取不同的焊接工艺措施，这样可以有效的控制钢结构焊接变形。
2.1 装配与焊接顺序应合理
1）焊缝对称时焊接方法也应对称。根据钢结构构件截面形状、设置对称焊缝应采用对称焊接工艺。
2）先装配后焊接。钢结构应尽可能先装配成整体然后再进行焊接。这样能够增大钢结构焊接时的刚性，减少变形。比如，工字梁的焊接，整体装配后再焊接，这样焊接后的上供弯曲变形，要比边装配边焊接时产生的弯曲变形要小的多。
3）控制焊接变形应采用不同的焊接顺序
为减小钢结构中的长焊缝结构总体变形，应以逆向分段退焊或跳跃焊替代连续焊，与此同时改变焊接方向，这样可以减小局部焊缝造成的变形或使其相互抵消。（如下图所示）
4）不对称焊缝焊接方法
对于不对称焊缝的钢结构，应先焊焊缝较少的那一侧，后焊焊缝较多的那一侧，这是因为先焊的那侧焊缝产生的变形比后焊焊缝产生变形大的缘故。这样可以使后焊的钢结构变形与先焊的那侧变形相互抵消，减小结构总变形程度。
2.2反变形法
反变形的定义：在焊接前激将建筑钢结构装配成与焊接变形方向相反、大小相等的预先变形，来抵消焊接后结构形成的变形。比如，在对工字梁上下盖板或钢板焊接后产生的变形可以在焊接前使用折边机或油压机将盖板预先反方向压弯。具体见下图：
2.3 刚性的固定方法
刚性固定的含义是在没有反变形的情况下，利用外加刚度约束来固定钢构件，以此来限制焊接变形的方法。在对薄板进行焊接时，首先把它用定位焊缝固定在刚性平台上，用压铁压住修补区边缘，等修补区焊缝完全焊接完成冷却后，再把定位焊缝磨掉，这样可以避免焊接时薄板发生波浪变形。临时支撑（立条）也可以增加结构件的约束，在易发生变形的部位焊接上一些临时的支撑柱或拉杆，同样可以增加局部刚度，较小焊接变形。具体固定方法见下图：
关键词：建筑工程；焊接变形；钢结构；生产效率
前言
在钢铁工业日益飞速发展的今天，钢结构以其空间大、高度高、跨度大等多种优势广泛应用于现代各类建筑工程中。而作为钢结构制作和连接作用的焊接工艺显得尤为重要。钢结构制作及安装尺寸的精度及外形美观、工程质量及使用功能与焊接质量的好坏有直接的关系。所以，我们要对钢结构的焊接特点及影响焊接变形的各个因素做综合分析，并相应的采取有效控制措施，才能为建筑业中钢结构安装质量，降低工程成本、提高生产效率提供重要保障。
一、建筑钢结构的构成与焊接工艺特点
1 钢结构的构成
建筑钢结构是有很多系统构件组成的。如主结构、次结构、屋盖系统、钢杆支撑系统等。其中主结构又包括钢柱、钢梁、吊车梁、连接副等；次结构包括支撑、系杆、拉条、隅撑等。然后这些系统构件采用无缝或有缝钢管、钢球、圆钢、工字钢、槽钢、角钢、热轧钢板和各种类型的横截面冷弯薄壁型钢进行焊接拼装而成的。
2 钢结构焊接工艺特点
钢材品种规格多样化，焊接方法多样化，焊接节点构造形式多样化及焊接质量高标化，即我们常说的“三多一高”，组成了高质量结构焊接的工艺特点。
二、分析钢结构焊接变形形成的原因
从焊接基本原理分析可知，钢结构在焊接时因局部加热、冷却不均匀使得结构中各部分金属热胀冷缩程度不同而使焊接发生变形。具体过程是它们受热胀冷缩的程度不同，加上焊件自身是一个整体，各部分金属的膨胀和收缩因受到了周围金属的影响、制约，不能自由地进行，于是在这种情况下结构内部就产生了焊接变形。其具体成因形式主要表现在以下三个方面：
1、在钢结构各构件组装时控制不严。在焊接时由于间隙过大而引起较大变形。在组装焊接施工中，若焊缝的位置、尺寸、数量、焊接方法、焊接次序、焊缝坡口形式、大小等选择不当，焊接规范不标准，加上钢结构的热物理性能、形状、尺寸、自重等不同，都有可能引起钢结构发生焊接变形。
2、由于钢结构组成的某些构件没有达到该构件的技术要求和形位公差，而形成钢结构焊接后的先天性的超差现象。
3、由于焊缝不沿构件截面对称分布，也会引起该构件焊接变形。
三、控制建筑钢结构焊接变形的措施
1、设计措施
由于钢结构焊接点构造形式多而复杂，单从节点构造设计上考虑，要比焊接工艺上来解决问题容易的多。若设计考虑不妥，就会给生产带来很多麻烦，如增加产品成本。所以，在焊接钢结构构造节点时要注意以下问题：
1.1 由于焊接工艺有很多种方法，需合理选择焊接缝的坡口性质及尺寸。为了保证结构具有足够的承载能力，在设计钢结构节点焊接缝时，应采用相应的坡口形状和尺寸，以满足较小焊缝的尺寸需求，减少焊缝截面积和结构焊缝的变形。
1.2 在焊接时应尽量减少焊缝数量及尺寸大小。由于钢结构中焊缝数量的多少、尺寸的大小、焊接源对结构热输入量大小，与焊缝变形的大小成正比例关系。所以在钢结构节点构造设计时，应该尽量减少焊缝数量和尺寸，这样可以避免那些不必要的焊缝，有可能的话可用冲压件和型钢等来代替焊接件。如在实际施工中，可以用压型结构替代筋板结构，这样能够有效防止薄板发生变形。而对于那些要求不高的结构件之间，可以适量增加平板的厚度，以减少筋板数量，来改变焊接变形的矫正量。
1.3 为了焊接操作的方便，应尽量避免在仰焊位置施焊。在对钢结构施焊时，为了便于操作和确保焊接质量，应尽量避免将焊缝设置在仰焊位置。在无法避免的情况下，就需要焊工全方位掌握焊接操作工艺。
1.4 为了避免焊缝集中、双向、三向相交，应采用刚性较小的节点焊接形式。为的是减小焊接缝交叉点处或者焊接缝集中点的热量和应力，以减小焊缝变形。
1.5 不同的建筑钢结构节点形式需不同的焊缝设置要求。如对箱型梁与隔板进行焊接时，宜选用全焊透焊缝；对焊接组合箱形梁和柱的纵向角施焊时，多采用全焊透或局部焊透的对接与交接组合焊缝。当对焊条电弧焊焊缝无法施焊时，应采用熔嘴电渣焊对称焊接。
2 工艺措施
建筑钢结构焊接变形工艺应根据节点构造及焊缝形式的不同，采取不同的焊接工艺措施，这样可以有效的控制钢结构焊接变形。
2.1 装配与焊接顺序应合理
1）焊缝对称时焊接方法也应对称。根据钢结构构件截面形状、设置对称焊缝应采用对称焊接工艺。
2）先装配后焊接。钢结构应尽可能先装配成整体然后再进行焊接。这样能够增大钢结构焊接时的刚性，减少变形。比如，工字梁的焊接，整体装配后再焊接，这样焊接后的上供弯曲变形，要比边装配边焊接时产生的弯曲变形要小的多。
3）控制焊接变形应采用不同的焊接顺序
为减小钢结构中的长焊缝结构总体变形，应以逆向分段退焊或跳跃焊替代连续焊，与此同时改变焊接方向，这样可以减小局部焊缝造成的变形或使其相互抵消。（如下图所示）
4）不对称焊缝焊接方法
对于不对称焊缝的钢结构，应先焊焊缝较少的那一侧，后焊焊缝较多的那一侧，这是因为先焊的那侧焊缝产生的变形比后焊焊缝产生变形大的缘故。这样可以使后焊的钢结构变形与先焊的那侧变形相互抵消，减小结构总变形程度。
2.2反变形法
反变形的定义：在焊接前激将建筑钢结构装配成与焊接变形方向相反、大小相等的预先变形，来抵消焊接后结构形成的变形。比如，在对工字梁上下盖板或钢板焊接后产生的变形可以在焊接前使用折边机或油压机将盖板预先反方向压弯。具体见下图：
2.3 刚性的固定方法
刚性固定的含义是在没有反变形的情况下，利用外加刚度约束来固定钢构件，以此来限制焊接变形的方法。在对薄板进行焊接时，首先把它用定位焊缝固定在刚性平台上，用压铁压住修补区边缘，等修补区焊缝完全焊接完成冷却后，再把定位焊缝磨掉，这样可以避免焊接时薄板发生波浪变形。临时支撑（立条）也可以增加结构件的约束，在易发生变形的部位焊接上一些临时的支撑柱或拉杆，同样可以增加局部刚度，较小焊接变形。具体固定方法见下图：