摘要：随着当今建筑工程行业的不断发展，大型钢结构也得到了广泛应用。而在建筑钢结构工程的具体应用中，焊接变形是一项需要重点控制的内容。只有做好其焊接变形控制，才可以有效确保大型钢结构工程的施工质量，进而为整体建筑工程的质量及其安全性提供良好保障。基于此，本文就以实际工程项目为例，对建筑工程建设施工中的大型钢结构焊接变形控制技术进行分析。希望通过本次的研究与分析，可以为大型钢结构焊接质量的提升、整体建筑工程施工质量及其应用安全保障提供科学参考。

　　关键词：建筑工程；大型钢结构；钢结构安装；钢结构焊接；变形控制技术

　　在对建筑工程中的大型钢结构进行安装施工的过程中，焊接是一项关键的工艺环节。具体焊接中，很多方面的因素都会对其焊接质量产生不良影响，进而引发变形问题。因此，施工单位与技术人员一定要通过合理的技术措施来做好变形控制。具体施工中，施工单位与技术人员首先应明确实际的工程概况，并以此为依据，对大型钢结构的安装顺序加以科学制定，然后按照规定的工艺流程与措施进行钢结构焊接，对焊接过程中的钢结构变形原理及其主要成因进行科学分析，最后再有针对性地进行焊接变形控制。通过这样的方式，才可以让大型钢结构的焊接变形得以良好控制，从而实现其整体施工质量的有效保障。

　　1工程概况

　　本次所研究的是宿迁市激光智造小镇孵化器项目，该项目位于宿迁市宿城经济开发区西片区。总规划面积是69500m2，新建建筑面积是150399.7m2，其中包括地上建筑105286.4m2，地下建筑45113.3m2。在该建筑工程项目中，1#、4#、5#楼为钢框架结构，其设计使用年限是50年，地震防类别均为丙类，建筑结构安全等级为二级；所在地区的抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度0.30，设计地震分组为第二组；地基基础设计等级为甲级；场地类别为Ⅲ类，特征周期Tg=0.665s，建筑结构的阻尼比取0.05。

　　在该项目中，1#楼处在西南角，其长度是84.90m，宽度是30.90m，高度为45.50m，地上10层，地下1层，一层层高是4.50m，其余层高是4.0m，最大轴间跨度是10.0m；4#和5#楼处在北半部分，其长度均为54.10m，宽度均为21.00m，高度均为52.50m，地上12层，地下1层，一层层高是4.50m，其余层高是4.0m，最大轴间跨度是8.4m。具体施工中，其钢梁为H型，钢柱为箱型，主体部分应用的是Q355GJC型钢材；预埋件应用的是Q345B型钢材。

　　2大型钢结构安装顺序

　　在对该工程项目中的大型钢结构进行安装施工时，其总体安装原则是从下到上、从远到近进行安装，也就是从一层开始，接下来是二层、三层，一直到顶层。施工中，因为吊车仅可以在钢结构一边行驶，所以需先对每一层的远处构件进行安装，再对近处构件进行安装。

　　在1#楼中的构件吊装中，其顺序为：①钢柱吊装；②钢柱之间的钢梁吊装；③钢梁之间的钢梁吊装。在完成了地上部分的标准层钢结构安装施工之后，再对此梁进行安装，以此来确保整体钢结构尺寸，并实现安装偏差的有效控制。在对4#楼和5#楼中的钢构件进行安装施工时，需要先在建筑一侧通过站车来完成整体构件的安装，其安装顺序为先远后近，从一侧逐渐朝着另一侧安装。其中，1#楼可将第五和第六轴用作对称轴，将整体钢结构安装施工划分成两个流水段；4#楼和5#楼可按照两个流水段来进行钢结构安装施工。

　　3大型钢结构现场焊接工艺

　　3.1焊接工艺流程

　　在对大型钢结构进行现场焊接的过程中，施工单位和技术人员一定要严格按照既定的工艺流程来进行焊接施工，这样才可以使其焊接质量得以良好保障。

　　3.2焊接之前的准备工作

　　在正式开始焊接施工之前，科学完善的准备工作是确保后续焊接工作顺利进行的关键，同时也可以进一步确保焊接质量。在此过程中，首先需要对焊接位置的组装效果及其表面清理效果进行检查，如果不合格，需经过修磨补焊处理，在合格之后才可以进行焊接。其次是做好坡口组装间隙检查，如果其偏差超出了规定，则需要通过单侧或者是双侧堆焊的方式做好坡口焊接处理，再将其修磨合格；但是如果坡口组装间距大于薄板厚度的两倍，或者是超过了20mm，则不可通过堆焊的形式来加大构件长度。最后应按照实际的焊接工艺做好技术交底工作，让所有焊接技术人员都能够全面明确具体的焊接内容、技术规范以及注意事项等。通过这样的方式，才可以为后续的焊接作业提供科学支撑。

　　3.3焊接坡口形式和焊接顺序

　　在对建筑工程中的大型钢结构进行焊接时，焊接坡口形式和焊接顺序都需要得到合理控制，这样才可以有效满足大型钢结构工程对于焊接质量的实际需求。本次工程中，焊接坡口形式和焊接顺序的主要控制技术措施包括以下几个方面：

　　第一，将应力和应变力控制作为准则，对焊接顺序加以详细制定，严禁在杆件应力集中位置进行合拢焊口设置。

　　第二，在对整体钢框架中的梁和柱等刚性接头进行焊接施工时，需要先焊接整体结构的中间位置，在框架形成之后，再向左右两侧进行扩展焊接。

　　第三，在对柱和柱之间进行对接焊接施工的过程中，应先安排两名焊接工作人员在两侧同时朝不同方向进行焊接，并确保焊接的对称性，在上一道焊缝高度达到40%的情况下，才可以进行下一道焊缝的焊接，且同样需先焊接40%，之后再对剩余的60%焊缝进行焊接。且焊接中需做好层间温度控制，避免层间温度过高对焊接质量的不良影响。如果焊缝长度过大，应通过分段跳焊的方式进行焊接，但是两名焊接工人的焊接操作一定要保持同步，这样才可以减少焊接变形问题。在对最后一层钢结构进行焊接的过程中，一定要一次性将其焊完，不可分段焊接，同时应做好柱转角位置的成型控制。

　　第四，在对梁和柱连接部分进行焊接时，应先对梁腹板和柱之间的连接位置进行焊接，再对梁翼板和柱之间的连接位置进行焊接。在腹板焊接中，两名焊接工作人员应同时焊接，一直到完成焊接施工为止；在翼板焊接中，如果空间足够大，两名焊接工作人员可对称同步焊接；如果空间不够大，则需要先将上翼板焊缝焊接30%，再将下翼板焊缝焊接30%，之后再焊接上翼板的70%，最后焊接下翼板焊缝的70%。

　　3.4现场焊接操作工艺

　　在大型钢结构的现场焊接施工中，首先需要做好预热和后热处理，将厚度超过40mm的板件、角接结构以及T型接头位置进行层状撕裂防护措施，比如焊钳预热、焊后缓慢冷却或者是后热等。预热过程中，需要将焊接坡口两侧作为加热区域，预热宽度应超过焊接厚度的15倍，且不低于100mm。预热温度需要在焊件反面进行测量，测量点与电弧经过之前的焊接点距离应控制在75mm及以上。如果通过火焰加热器进行预热，需要在停止加热之后在焊件正面进行温度测量。

　　其次是做好消氢处理，具体处理中，其加热温度需控制在200℃~250℃之间，保温时间应根据工件板的实际厚度来确定，通常情况下，工件板厚度每增加25mm，保温时间就需要延长0.5h，且保温时间总量应控制在1h及以上。在达到了保温时间之后，应通过缓慢冷却的方式使其冷却到常温为止。

　　最后是做好收缩量控制，具体控制中，主要的措施包括以下几个方面：第一，在确保焊透的基础上尽可能将焊接坡口角度和间隙减小；第二，提升钢构件加工制作精度，使其长度偏差控制在合理范围内；第三，将焊道和热输入量合理降低，并通过多道多层的方法进行焊接。

　　4大型钢结构焊接变形概述

　　要想实现大型钢结构焊接变形的良好控制，施工单位首先需对其焊接变形的主要原理及其成因做到全面明确，这样才可以为其变形控制提供科学依据。

　　4.1焊接变形原理

　　在进行大型钢结构的焊接过程中，焊件都会出现相应的变形情况，但是此类变形大多为暂时性的变形，在完成焊接施工且焊件完全冷却之后，大多数的变形都会恢复。但是其中却会存在一部分的变形残留，这一部分才是真正的焊接变形。就其实质来看，焊接变形的形成原理主要有两种，第一是焊缝区域内的熔融状态焊缝金属因冷却凝固而产生了收缩，进而形成变形，包括焊件的横向变形、纵向变形以及角变形；第二是熔融状态的焊缝金属将焊接中的高温传递给了焊缝区域外部的其他焊件区域上，进而形成了热影响区域，该区域会在焊件加热以及后续的冷却中发生变形，这是一种单纯形式的热变形，在其自身刚度的限制作用下，这种热变形的存在很容易导致整个焊件变形。

　　4.2焊接变形主要原因

　　在钢结构焊接中，尤其是在大型钢结构焊接中，焊接变形问题的影响因素有很多种。就目前的大型钢结构焊接变形来看，其主要的影响因素包括以下几个方面：

　　第一，由钢结构所组成的所有基本构件在技术方面以及行位公差方面都应该完全达到规定的技术标准，但是若其中有部分构件构造不达标，整体钢结构中的各个部件在完成了组装施工之后便会产生先天性超差。在这样的情况下，后续焊接中便很容易出现焊接变形问题。

　　第二，在对大型钢结构进行组装的过程中，如果并未做好严格控制，导致部分钢结构部件之间的间隙过大，在后续的焊接过程中便很容易出现较大的变形情况。

　　第三，如果沿着钢构件截面上的焊缝并不能达到良好的对称分布效果，相应的构件在焊接过程中便很容易出现弯曲变形问题。

　　第四，在对大型钢结构进行组装以及焊接施工的过程中，如果焊接坡口形式以及焊接顺序并未严格按照具体要求来进行控制，或者是焊接方法并未严格按照规范进行控制，亦或是焊缝的尺寸、数量以及位置等选择不当等，也都很容易引发钢结构的焊接变形问题。

　　5大型钢结构焊接变形的主要控制技术分析

　　因本次建筑工程项目中的钢结构工程跨度较大，材料较多，涉及到的焊接工程量和焊接施工工序也比较多，加之内部与外部的各种因素影响，更是加大了其焊接质量控制难度。为有效确保焊接质量，防止焊接变形问题产生，相关单位一定要采取科学合理的技术措施来加以控制。

　　5.1焊接节点构造的合理设计

　　对于大型钢结构的焊接而言，要想使其焊接变形情况得以良好控制，一项关键的内容就是对其焊接节点构造进行合理设计，这样才可以为后续的焊接提供足具科学性的参考与支撑，尽最大限度防止焊接变形问题出现。具体设计中，施工单位应对以下几个方面的内容做到足够重视：

　　第一，做好焊缝大小及其数量的控制。在对大型钢结构进行焊接节点的设计过程中，一定要根据实际情况来做好焊缝大小及其数量的控制，使其与实际的钢结构部件和整体钢结构工程相符，以此来尽最大限度降低焊接变形的发生几率。

　　第二，严格按照施工中所应用的焊接工艺来进行焊缝坡口形状及其尺寸的合理选择，这样才可以让整体钢结构的承载能力要求得以充分满足。同时，确保坡口形状及其大小的合理性，便可实现焊接截面积的合理降低，以此来实现钢结构焊接变形量的进一步减少。

　　第三，应将焊接节点设置在钢构件截面上的对称位置，尤其是在钢结构的中性轴上，焊接节点应尽可能设置在钢构件截面上的中性轴对称位置，或者是尽可能与中性轴接近，且一定要避开应力集中区域。

　　第四，在对节点形式进行选择的过程中，一定要尽可能选择刚性小的节点形式，不可在双向交叉位置和三向交叉位置进行节点设置。通过这样的方式，才可以有效防止因焊缝集中所引起的高温集中以及焊接应力集中情况，以此来实现焊接变形问题的进一步减少。

　　5.2焊接操作规范的严格遵守

　　通过大型钢结构的焊接变形问题分析可知，焊接操作不当是导致其变形问题的一项关键影响因素。基于此，在具体的大型钢结构焊接过程中，为实现焊接变形情况的良好控制，焊接技术人员一定要对焊接操作技术规范加以严格遵守。具体焊接中，技术人员可通过以下几个方面的操作来控制焊接变形：

　　第一是风枪敲击，这种方法在厚板焊接中十分适用。通过风枪敲击，可以让因焊接所导致的角变形情况得以有效减少甚至消除，同时也可以让焊缝区域具有更好的延伸作用，尽最大限度降低焊接过程中的内应力产生。通常情况下，在焊缝温度非常高时敲击，便可达到良好的变形控制效果。

　　第二是通过焊接工艺的合理控制来进行变形控制，其主要方法包括以下三点：

　　(1)通过正确的焊接方法对焊缝进行施焊，就目前的大型钢结构焊接方法来看，最为常见的焊接方法包括直接焊接法、分段焊接法以及对称焊接法。其中，直接焊接法指的是从焊缝一端一直焊接到焊缝的另一端，在这种模式下，焊缝长度应控制在250mm~300mm以下；分段焊接法指的是将一个长度较大的焊缝从中心位置划分成若干个小的焊接段，这些焊接段可同时进行焊接，也可以逐一进行焊接，该方法在焊缝长度为250mm~1000mm之间的焊缝焊接中十分适用；对称焊接法在长度超过1000mm的焊缝中适用，它指的是在焊缝或者是焊接截上进行钢构件的对称布设，通过对称焊缝的形式让一部分变形相互抵消。

　　(2)通过装配与焊接顺序的合理选择来进行焊接变形控制，这样便可让各个钢构件中的焊接变形实现相互抵消，进而实现整体焊接变形的最大化降低。比如，在对工字梁进行焊接施工的过程中，便可通过先拼装后焊接的方式进行施焊，且需要按照顺序来进行焊接。通过这样的方式，便可实现焊接变形几率的显著降低。

　　第三是通过刚性固定法进行变形控制，该方法就是在未作反变形的基础上对钢构件做好固定处理，以此来对其焊接变形加以限制。通常情况下，可通过大型马板点焊的方式进行固定定位。

　　5.3焊接之后做好变形矫正

　　在大型钢结构焊接之后的矫正中，其主要的矫正方法有两种，第一是机械矫正，第二是火焰矫正。其中，机械矫正就是借助于外力让钢构件产生一个塑性变形，其方向和焊接变形相反，以此来抵消焊接变形，达到良好的变形控制效果。该方法在大型钢结构工程中的T型梁以及工字梁等钢结构焊接变形矫正中十分适用。

　　火焰矫正法就是通过不均匀加热的方式让钢结构实现反向变形，以此来对原有的焊接变形加以补偿或者是抵消。火焰加热有三种方式，第一是点状加热，也就是加热区域是一个原点；第二是线状加热，也就是沿着直线移动或者是在钢构件宽度方向上横向摆动；第三是三角形加热，也就是加热区域是三角形。对于很多机械矫正不能解决的焊接变形问题，火焰矫正法都可以解决。

　　5.4常见焊接变形控制措施

　　在大型钢结构的焊接过程中，最为常见的变形控制措施包括以下几种：第一，对于小构件和预埋件，可通过焊后锤击的方式进行变形矫正。第二，对于钢屋架，尤其是沿着钢架跨度方向，一定要严格按照实际要求做好焊接工艺控制。第三，对于工字梁翼缘角，可通过反变形、刚性固定、机械矫正以及火焰矫正法来进行变形控制。第四，对于工字梁纵向收缩变形，可通过焊缝收缩预留的方式来实现，其收缩量应根据实际情况进行计算。第五，对于工字梁侧弯变形，可通过火焰加热法进行矫正，且应该在翼缘板侧弯最大的位置进行加热，一直到变形量满足实际要求为止。

　　6结语

　　综上所述，在大型钢结构工程焊接施工中，施工单位和技术人员一定要明确实际的工程概况和大型钢结构安装顺序，并对其焊接工艺做到全面了解，包括工艺流程、焊接之前的准备工作、焊接坡口形式、焊接顺序以及现场焊接操作工艺等。同时应做好大型钢结构的焊接变形分析，包括变形原理、主要原因和不良影响。然后再以此为依据，通过合理的技术措施来做好大型钢结构焊接过程中的变形控制，包括焊接节点构造的合理设计、焊接操作规范的严格遵守、焊接之后的变形矫正，并做好各种常见的焊接变形控制措施应用。