新技术在建筑钢结构焊接中的应用

新技术在建筑钢结构焊接中的应用

哈尔滨东安建筑钢结构有限公司哈尔滨150000

摘要:钢结构作为建筑中最常用的建筑主体,因其建设时间短、自重较轻、维护便捷、抗震性能强以及建筑外形可多样化等特性,在建筑行业中的应用广泛。作为建筑钢结构中的一种主要的连接方法,焊接在建筑钢结构中发挥了重要的作用。建筑钢结构焊接的构造简单,对焊接的结构形状没有限制,节约材料并且效率高,而新技术的应用,可以大大提高建筑钢结构焊接的质量3

关键词:新技术;建筑;钢结构;焊接

1、引言

我们都知道,建筑钢结构有以下一些优点:重量轻;建设的周期短;适应性较强;外形比较丰富;维修方便等,而且投入运用的范围也越来的越广泛。进入21世纪以来,中国的建筑钢结构得到了飞速的发展,比如一些高层的钢结构、桥梁钢结构、空间钢结构的发展等等。到目前,我国已经建成了六十多栋高层的焊接钢结构建筑,一些大跨度空间的钢结构已经在各种展览中心、大剧院以及体育馆等进行运用;桥梁钢结构的运用至90年代以后,据统计,仅仅是宜宾到上海之间的长江段,已经建成和正在建设的桥梁的数目达到了五十多座,这其中大多数是钢桥;钢结构的住宅在我国近几年的深入发展之后,已经进入了一个新的发展阶段,并且取得了相应的科研成就,在绿色与住宅产业化的呼声逐渐高涨的如今,我国住宅建设一定会得到较为长足的发展。

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。

(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;

(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(JGI81-2002)规定的最低温度20T(两者取高值);

④加大定位焊时的热输人:适当加大定位焊的热输人,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: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-15T。

3.厚钢板焊接技术

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100mm,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,应主要考虑以下几点:

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,以减小焊接收缩韋、提高工作效率、降低焊接残余应力。

②合理的预热和层间温度。

③后热和保温处理。

4.高强钢焊接技术

2004年,低合金的高强钢在北京投入使用,通过两年不断的发展,目前,我们国内已经有了多个钢结构的工程使用高强钢,这在一定的程度之上带动了我们高强钢焊接技术的发展。而其高强钢性能获得主要有下面几种:合金的强化、组织的强化(淬火+回火)、乳控冷工艺以及火+自回火控制乳制。焊接材料也有一定的选择和配置原则,其原则主要如下所示:

A匹配,强节点弱杆件:其焊接的材料熔敷金属强度、冲击性以及塑形,均高于其母材标准所规定最低值。焊接的接头的各项性能也要全面的达到其母材的标准规定最低值;

B兼顾其焊缝塑性:厚板在焊接的时候,要按照厚度效应后的相关强度去选择匹配的焊接材料,其节点的拘束度可在四分之一的板厚之下配低强焊材;

C要满足冲击的韧性要求:必须去重点的选择焊接材料韧性,以使其焊缝以及热影响区的韧性达到钢材标准的要求。

5.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便用,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诸多因素影响,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,对焊接工艺和施工要求很高。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。

结束语

总而言之,新技术在建筑钢结构焊接当中的应用越来的越广泛,而且已经进入了一个新的发展阶段,并且取得了相应的科研成就。虽然该篇文章关于建筑钢结构当中新技术的应用的介绍还不是非常的全面,但是大体上还是可以做出相应的参考的。焊接技术,在物理、化学、材料、计算机、电子以及冶金等学科上迅速发展的如今,伴随着一些新型技术的投入使用,必将在我国建筑钢结构当中的使用发挥着更加不可替代的作用。我们憧憬这一天的来临,我们也坚信这一天的来临。

参考文献:

1.李雪峰.我国建筑钢结构焊接技术的发展现状与发展趋势[J].科技创新导报,2015,(8):67

2.安东风.谈钢结构旌工安装过程中的焊接技术[J].山西建筑,2014,40(35):111-1

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