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摘要：在钢结构在焊接过程中，由于受热，变形问题难以控制，对钢结构带来巨大的安全隐患，在基础建设中往往会存在隐患。本文对钢结构焊接过程中出现的局部变形和角变形、构件侧弯、构件扭曲、构件下挠等现象进行了认真分析，并从设计上和操作上提出了控制措施。
关键词：钢结构；焊接；问题；处理方法
中图分类号：TU391 文献标识码： A
引言：在对钢结构焊接时，残余变形的现象通常如影随形，无法根除，但如果对变形问题不加以控制，则会影响钢结构的使用寿命和承载能力，甚至影响整个工程的进度和质量。因此，对钢结构焊接变形产生原因及防范对策进行探讨，对提升钢结构的整体性能，提高工程的整体质量，都起到一定推动作用。
1. 焊接中出现的问题及产生的原因
1.1局部变形和角变形
1.1.1产生的原因
(1)制作构件的刚性小或不均匀，焊后收缩，变形不一致。
(2)制作构件本身焊缝布置不均、导致收缩不均匀，焊缝多的部位收缩大，变形也大。
(3)加工人员操作不当，未进行对称分层、分段和间断施焊，焊接电流、速度和方向不一致，造成构件变形不符合要求。
(4)焊接时“咬肉”過大，引起焊接应力集中和过量变形。
(5)焊接放置不平，应力集中释放时引起变形。
1.2.2 预防措施
(1)设计时，尽量使构件各部分刚度和焊缝均匀布置，对称设置焊缝，减少交叉和密集焊缝。
(2)制定合理的焊接顺序，以减小变形。如先焊构件的主焊缝，后焊次要焊缝；先焊对称部位的焊缝，后焊非对称焊缝；先焊收缩量大的焊缝，后焊收缩量小的焊缝；先焊对接焊缝，后焊角焊缝。
(3)对尺寸大和焊缝多的构件，采用分段、分层和间断施焊，并控制电流、速度和方向一致。
(4)手工焊接较长焊缝时，应采用分段进行间断焊接法，由工件的中间向两头退焊，焊接时人员应对称分散布置，避免由于热量集中引起变形。
(5)形状不对称的大型构件，应将小部件组焊矫正完变形后，再进行总组装配焊接，以减少整体变形。
(6)构件焊接应经常翻动，使变形互相抵消。
(7)对焊后易产生角变形的零部件，应在焊前进行预变形处理。如钢板V形坡口对接，在焊前将接口适当垫高，可使焊后变平；H形钢翼板在有焊缝焊接前预压反变形，亦可消除焊后变形。
(8)对外焊加同件，用增大构件刚性来限制焊接变形，加固件的位置应设在收缩应力的反面。
1.2 构件侧弯
1.2.1 产生原因
(1)构件组未搭设平台，基准面出现侧弯，焊接后产生弯曲。
(2)构件组装间隙不均，焊接后收缩向间隙大的一侧弯曲。
(3)组装与焊接工艺顺序不当，强行组装，焊接后还存在较大残余应力，焊后放置不平，支点太少或支点位置不正确而产生弯曲。
(4)运输、堆放、起吊点不当，导致构件一侧弯曲变形。
1.2.2 预防措施
(1) 构件组装应在找平的钢平台上进行，焊接前挂通线检查。
(2)构件节点间隙应保持均匀一致，按工艺设计的焊接顺序进行焊接，避免不对称焊接。
(3)构件运输、堆放和起吊点应保持受力一致，避免其侧向出现大应力而造成侧弯。
1.3构件扭曲(桁架类构件)
1.3.1 产生原因
(1)节点角钢拼接不严密，间隙不均或节点尺寸不符合要求，焊接后收缩不一致。
(2)组装工艺与焊接顺序不当，未对称分层、分段或间断施焊，而是将一个节点或一个面一次焊完，从而引起扭曲变形。
(3)构件拼装在地面上进行，基准面高低不平，造成构件焊接后尺寸不准和扭曲不平。
(4)对刚度差的构件，翻身时未进行加固，翻身后未检查找平就进行焊接。
(5)焊接时，未设胎具和夹具等将构件夹紧的工装。
1.3.2 预防措施
(1)下料前需对焊件节点放样，按放样尺寸下料。
(2)拼装节点的连接角钢与母材之间用夹紧器或卡口卡紧，点焊同定，再进行拼装。
(3)构件在拼台上拼装，尺寸大者可设马凳找平，作为主装基准面，构件全长应拉通线或用水平仪找平。确认符合设计尺寸后，将始点定位点焊同定，再焊接。
(4)焊接时，操作者要对称分散分布，使收缩应力分散，以借自身的刚性抵消部分变形。
(5)组对焊接位置要垫平，支点选择正确，以避免焊接应力释放时产生变形。
(6)隔板加工时，应控制对角线误差在1～2 mm范围。
(7)焊件吊运或翻身时，应防止猛烈冲击，对侧向刚度差的物件翻身前要加固，翻身后要找平。
(8)拼装节点焊接应有反变形措施。
1.4 构件下挠
1.4.1 产生原因
(1)制作时未按设计和规范要求拱度起拱。
(2)制作角度不准确或构件尺寸不符合设计要求。
(3)放线时，未考虑起拱数值。
(4)连接处未用卡具卡紧。
(5)屋架立拼装，中间支(顶)点下沉或变曲。
1.4.2 预防措施
(1)构件放线拼装时，要按设计规范规定的拱度值起拱。
(2)严格按钢结构构件制作允许偏差进行检验。发现拼装节点角度有误，应及时处理。
(3)在小拼过程中，严格控制累计偏差。
(4)屋架立拼装时，支承点和支架应有足够的强度和刚度，支点处须夯实。
2.从设计上控制钢结构焊接的变形
2.1在对钢结构进行设计时，应尽量少设置焊接点，尽量减小焊点的尺寸。焊点过多则加热的次数就愈多，焊点愈大，则加热持续的时间就会愈长，这两点都对控制变形十分不利。
2.2在钢结构中，承载负荷较大的部位，在设置焊点时，应进行对称设置，将焊点尽量设置在钢结构的中心线附近，以减少关键部位产生变形。
2.3在对焊接材料和方法进行选择时，应将截面的尺寸和形状作为参考依据，进行合理选择，尽量使焊接的接触面减到最少，受热时间缩为最短，以提高钢结构的安全、稳定性。
2.4在对焊点进行设计时，应将焊点尽量分散开来，且尽量避免在交叉点处进行焊接。如果焊点多为几向交叉的情况，则焊点会产生较大的变形量、并且影响到构件的整体刚性。对焊点进行分散还能使受热区域保持一定距离，避免因钢材未冷却就进行重复加热而产生变形。
2.5在钢结构中，对于承载较大负荷的部位，在设计时应尽量减少焊接结构，即使焊接变形微乎其微，但在焊点位置，钢材的强度也有所减弱。为了提升构件的安全性，对于应力点焊接的现象应尽力避免。
2.6在焊接设计时，焊点的设置应遵循简单易操作的原则，如果焊点的难度过大、可操作性不强，再加上焊工的操作水平未达要求，或是操作不规范，则焊点的质量也难以达到标准。如果难度过高的焊点无法避免，则应选择水平较高的焊接进行施工[3]。
3.在操作过程中控制钢结构焊接形变
在设计时对钢结构焊接的问题进行合理规划固然重要，但设计终究是为施工服务的，在实际施工中对焊接变形进行控制尤为关键，在施工过程中应对每个焊点、每条焊缝都加以重视，进行精细处理，同时还要提高焊接的操作水平，为提高焊接质量打好基础。
3.1在钢结构中，如果焊点呈对称分布，则在焊接时，也要依次进行对称焊接。在同一个钢结构中，最先焊接的位置最有可能产生变形现象，如果对一边从头至尾依序焊接，焊接变形的问题则会完全失控，使用对称焊接法则可以解决这一问题。
3.2在钢结构中，如果焊点分布不对称分布，且杂乱无章，则焊接从两端向中心延伸，先取一端焊接一段，然后再到另一边进行焊接，由于两端距离较远，则可以有效规避钢材重复受热的现象。
3.3如果对焊接变形的方向可以进行预估，则在焊接前后，可以通过对相反的方向进行加热的方法来抵消变形。
3.4钢结构焊接时应焊缝方向尽量设置在纵向方向，如果横向焊接无法避免的话，要设置加强筋，在保证强度的前提下，避免焊接变形。
3.5在对T形拼接处进行焊接时，如果板过厚时，可利用坡口焊的方法来减少变形。
3.6如果根据钢结构的形状和尺寸，能够预见在焊接结束后，构件会进行一定量的收缩。对于这种问题，最优的解决方案就是在制做时，将构件的尺寸做长一些，为焊接收缩放出余量，这样使构件在焊接后尽量与设计要求相符。
4.结语
综上，钢结构焊接变形产生的影响因素十分繁杂，为了从根本上控制焊接变形的问题，我们要在实际施工中进行积累归纳，深入研究，提出行之有效的控制对策。
参考文献:
【1】吴俊峰;吴志刚;;浅谈钢结构焊接分析与质量控制[J];山西建筑;2010年22期
【2】林尚扬，关桥.我国制造业焊接生产现状与发展战略研究[J].热加工,2004
关键词：钢结构；焊接；问题；处理方法
中图分类号：TU391 文献标识码： A
引言：在对钢结构焊接时，残余变形的现象通常如影随形，无法根除，但如果对变形问题不加以控制，则会影响钢结构的使用寿命和承载能力，甚至影响整个工程的进度和质量。因此，对钢结构焊接变形产生原因及防范对策进行探讨，对提升钢结构的整体性能，提高工程的整体质量，都起到一定推动作用。
1. 焊接中出现的问题及产生的原因
1.1局部变形和角变形
1.1.1产生的原因
(1)制作构件的刚性小或不均匀，焊后收缩，变形不一致。
(2)制作构件本身焊缝布置不均、导致收缩不均匀，焊缝多的部位收缩大，变形也大。
(3)加工人员操作不当，未进行对称分层、分段和间断施焊，焊接电流、速度和方向不一致，造成构件变形不符合要求。
(4)焊接时“咬肉”過大，引起焊接应力集中和过量变形。
(5)焊接放置不平，应力集中释放时引起变形。
1.2.2 预防措施
(1)设计时，尽量使构件各部分刚度和焊缝均匀布置，对称设置焊缝，减少交叉和密集焊缝。
(2)制定合理的焊接顺序，以减小变形。如先焊构件的主焊缝，后焊次要焊缝；先焊对称部位的焊缝，后焊非对称焊缝；先焊收缩量大的焊缝，后焊收缩量小的焊缝；先焊对接焊缝，后焊角焊缝。
(3)对尺寸大和焊缝多的构件，采用分段、分层和间断施焊，并控制电流、速度和方向一致。
(4)手工焊接较长焊缝时，应采用分段进行间断焊接法，由工件的中间向两头退焊，焊接时人员应对称分散布置，避免由于热量集中引起变形。
(5)形状不对称的大型构件，应将小部件组焊矫正完变形后，再进行总组装配焊接，以减少整体变形。
(6)构件焊接应经常翻动，使变形互相抵消。
(7)对焊后易产生角变形的零部件，应在焊前进行预变形处理。如钢板V形坡口对接，在焊前将接口适当垫高，可使焊后变平；H形钢翼板在有焊缝焊接前预压反变形，亦可消除焊后变形。
(8)对外焊加同件，用增大构件刚性来限制焊接变形，加固件的位置应设在收缩应力的反面。
1.2 构件侧弯
1.2.1 产生原因
(1)构件组未搭设平台，基准面出现侧弯，焊接后产生弯曲。
(2)构件组装间隙不均，焊接后收缩向间隙大的一侧弯曲。
(3)组装与焊接工艺顺序不当，强行组装，焊接后还存在较大残余应力，焊后放置不平，支点太少或支点位置不正确而产生弯曲。
(4)运输、堆放、起吊点不当，导致构件一侧弯曲变形。
1.2.2 预防措施
(1) 构件组装应在找平的钢平台上进行，焊接前挂通线检查。
(2)构件节点间隙应保持均匀一致，按工艺设计的焊接顺序进行焊接，避免不对称焊接。
(3)构件运输、堆放和起吊点应保持受力一致，避免其侧向出现大应力而造成侧弯。
1.3构件扭曲(桁架类构件)
1.3.1 产生原因
(1)节点角钢拼接不严密，间隙不均或节点尺寸不符合要求，焊接后收缩不一致。
(2)组装工艺与焊接顺序不当，未对称分层、分段或间断施焊，而是将一个节点或一个面一次焊完，从而引起扭曲变形。
(3)构件拼装在地面上进行，基准面高低不平，造成构件焊接后尺寸不准和扭曲不平。
(4)对刚度差的构件，翻身时未进行加固，翻身后未检查找平就进行焊接。
(5)焊接时，未设胎具和夹具等将构件夹紧的工装。
1.3.2 预防措施
(1)下料前需对焊件节点放样，按放样尺寸下料。
(2)拼装节点的连接角钢与母材之间用夹紧器或卡口卡紧，点焊同定，再进行拼装。
(3)构件在拼台上拼装，尺寸大者可设马凳找平，作为主装基准面，构件全长应拉通线或用水平仪找平。确认符合设计尺寸后，将始点定位点焊同定，再焊接。
(4)焊接时，操作者要对称分散分布，使收缩应力分散，以借自身的刚性抵消部分变形。
(5)组对焊接位置要垫平，支点选择正确，以避免焊接应力释放时产生变形。
(6)隔板加工时，应控制对角线误差在1～2 mm范围。
(7)焊件吊运或翻身时，应防止猛烈冲击，对侧向刚度差的物件翻身前要加固，翻身后要找平。
(8)拼装节点焊接应有反变形措施。
1.4 构件下挠
1.4.1 产生原因
(1)制作时未按设计和规范要求拱度起拱。
(2)制作角度不准确或构件尺寸不符合设计要求。
(3)放线时，未考虑起拱数值。
(4)连接处未用卡具卡紧。
(5)屋架立拼装，中间支(顶)点下沉或变曲。
1.4.2 预防措施
(1)构件放线拼装时，要按设计规范规定的拱度值起拱。
(2)严格按钢结构构件制作允许偏差进行检验。发现拼装节点角度有误，应及时处理。
(3)在小拼过程中，严格控制累计偏差。
(4)屋架立拼装时，支承点和支架应有足够的强度和刚度，支点处须夯实。
2.从设计上控制钢结构焊接的变形
2.1在对钢结构进行设计时，应尽量少设置焊接点，尽量减小焊点的尺寸。焊点过多则加热的次数就愈多，焊点愈大，则加热持续的时间就会愈长，这两点都对控制变形十分不利。
2.2在钢结构中，承载负荷较大的部位，在设置焊点时，应进行对称设置，将焊点尽量设置在钢结构的中心线附近，以减少关键部位产生变形。
2.3在对焊接材料和方法进行选择时，应将截面的尺寸和形状作为参考依据，进行合理选择，尽量使焊接的接触面减到最少，受热时间缩为最短，以提高钢结构的安全、稳定性。
2.4在对焊点进行设计时，应将焊点尽量分散开来，且尽量避免在交叉点处进行焊接。如果焊点多为几向交叉的情况，则焊点会产生较大的变形量、并且影响到构件的整体刚性。对焊点进行分散还能使受热区域保持一定距离，避免因钢材未冷却就进行重复加热而产生变形。
2.5在钢结构中，对于承载较大负荷的部位，在设计时应尽量减少焊接结构，即使焊接变形微乎其微，但在焊点位置，钢材的强度也有所减弱。为了提升构件的安全性，对于应力点焊接的现象应尽力避免。
2.6在焊接设计时，焊点的设置应遵循简单易操作的原则，如果焊点的难度过大、可操作性不强，再加上焊工的操作水平未达要求，或是操作不规范，则焊点的质量也难以达到标准。如果难度过高的焊点无法避免，则应选择水平较高的焊接进行施工[3]。
3.在操作过程中控制钢结构焊接形变
在设计时对钢结构焊接的问题进行合理规划固然重要，但设计终究是为施工服务的，在实际施工中对焊接变形进行控制尤为关键，在施工过程中应对每个焊点、每条焊缝都加以重视，进行精细处理，同时还要提高焊接的操作水平，为提高焊接质量打好基础。
3.1在钢结构中，如果焊点呈对称分布，则在焊接时，也要依次进行对称焊接。在同一个钢结构中，最先焊接的位置最有可能产生变形现象，如果对一边从头至尾依序焊接，焊接变形的问题则会完全失控，使用对称焊接法则可以解决这一问题。
3.2在钢结构中，如果焊点分布不对称分布，且杂乱无章，则焊接从两端向中心延伸，先取一端焊接一段，然后再到另一边进行焊接，由于两端距离较远，则可以有效规避钢材重复受热的现象。
3.3如果对焊接变形的方向可以进行预估，则在焊接前后，可以通过对相反的方向进行加热的方法来抵消变形。
3.4钢结构焊接时应焊缝方向尽量设置在纵向方向，如果横向焊接无法避免的话，要设置加强筋，在保证强度的前提下，避免焊接变形。
3.5在对T形拼接处进行焊接时，如果板过厚时，可利用坡口焊的方法来减少变形。
3.6如果根据钢结构的形状和尺寸，能够预见在焊接结束后，构件会进行一定量的收缩。对于这种问题，最优的解决方案就是在制做时，将构件的尺寸做长一些，为焊接收缩放出余量，这样使构件在焊接后尽量与设计要求相符。
4.结语
综上，钢结构焊接变形产生的影响因素十分繁杂，为了从根本上控制焊接变形的问题，我们要在实际施工中进行积累归纳，深入研究，提出行之有效的控制对策。
参考文献:
【1】吴俊峰;吴志刚;;浅谈钢结构焊接分析与质量控制[J];山西建筑;2010年22期
【2】林尚扬，关桥.我国制造业焊接生产现状与发展战略研究[J].热加工,2004