浅谈建筑钢结构焊接技术特点及发展趋势

【摘 要】钢结构是目前大跨建筑、高层建筑、桥梁等采用的主要结构形式，其主要的发展方向由钢材本身的材料和焊接技术两个方面所决定的。本文从现有的焊接技术及其特点的分析入手，总结了建筑钢结构焊接技术的未来发展方向。

【关键词】建筑钢结构；焊接技术；发展趋势

1.引言

众所周知，自重轻、适应性强、造型丰富是建筑钢结构的特点，因此，近些年来，钢结构在建筑上的应用越来越广泛。上世纪80年代以来，我国建筑开始大量使用钢结构。2005年，我国成为了世界上最大的产钢和用钢的国家，钢铁年消耗总量达到了3亿多吨，其中用于建筑的刚才高达1.4亿吨。因此，如何保证建筑钢结构的质量是迫不及待需要解决的问题。本文通过对建筑钢结构焊接技术的分析，提出了保证钢结构质量的方法，及其未来的发展趋势。

我国的钢结构建筑主要用于大跨度空间的建筑，包括体育馆、展览中心、歌剧院、机场候机楼、及工业厂房，另外，桥梁也是钢结构的主要建筑形式。到目前为止，我国已建成的高层钢结构建筑已有60多幢。由于钢结构的大量兴建，不难总结出建筑钢结构具有的特点，从外观上来看，钢结构的建筑形式较新颖，可实现建筑师大胆的设计理念，体现时代个性；从材料的应用来看，钢结构的建筑可以做到轻质高强，发挥材料的极致特点；从建筑规模来看，越来越多的超高层建筑、大跨建筑得到了实现，使人们的生存空间得到了扩展。

2.钢结构焊接技术的特点

2.1建筑钢结构焊接的常见方式

焊条电弧焊（SMAW），主要用在钢结构制作中辅助焊缝的焊接；埋弧焊（SAW），主要用于主焊缝的焊接；CO2实心焊丝气体保护焊（GMAW），主要用于施工现场的主次焊缝的焊接；CO2药芯焊丝气体保护焊（FCAW-G），主要用于现场安装工程、制作工程主次焊缝的焊接；电渣焊（ESW），主要用于构件筋板的焊接；栓钉焊（SW、SW-P），主要用于劲性钢筋构件的栓钉焊和楼板的穿透焊。

2.2建筑钢结构焊接的主要施工技术

一般来说，一幢钢结构建筑要采用多种施工技术来完成整个建筑工程，目前钢结构建筑常用的施工技术有Q460焊接性试验研究新技术、大规模采用电加热预后热技术、后板复合技术、仰焊技术、大流量防风技术、杆结构低温焊接技术、铸钢及其异种钢焊接技术、防止冷、热裂纹技术、层状撕裂防止和处理技术、特殊焊缝处理技术、焊接机器人焊接技术、钢筋T形焊接接头压力埋弧焊新工艺、复杂钢结构应力应变控制技术、特殊钢结构合拢技术等等。

以上是建筑钢结构工程中常采用的基本焊接施工技术，建筑钢结构的焊接技术发展均在此基础上发展而来的。

3.钢结构焊接技术的发展趋势

首先，由于建筑的发展，厚板钢构件的焊接是目前钢结构建筑的主要焊接问题，由于钢板的厚度增加，大大增加了焊接的难度。由于规范的制定是根据以往的经验来完成的，因此，现有规范中对于钢板厚度的规定仅为100mm，这在多数的钢结构工程中都超过了这个限制，对焊接技术提出了较为超前的考验。目前常采用的厚钢板的焊接方法包括厚板焊接破口的设计，采用远红外电加热技术来实现预热和后热，组合焊接的技术，以及多层多道接头错位焊接技术。

其次，由于我国冬季可施工的地域范围较大，因此，钢结构的冬季施工问题也得到了较多的关注。随着科学技术的不断发展，各国对于钢结构的低温施工技术也在不断的更新进步。钢结构的冬季施工不仅要求钢材和焊材本身的承受能力，还应从施工人员的技术水平、机械状况、环境条件等多方面来综合考虑。北京为了08奥运会所建设的国家体育馆“鸟巢”就涉及到了大规模的低温焊接工程，通过试验，得到了良好的效果，并因此制定了《国家体育馆钢结构低温焊接规程》，并且突破了国外对于钢结构焊接工程设定的最低温度，达到了-15oC。这一低温焊接技术的发展，带来了较为直观的经济效益，并争取了宝贵的工程时间，应给予广泛的推广应用。

仰焊技术的大量应用也是建筑钢结构施工中难度较高的焊接技术，这主要是因为人们只看到了仰焊难操作的片面问题，而忽略了仰焊会带来的高焊接质量，既然一种技术是客观存在的，那么就必然有它存在的原因。

焊接是不可避免会产生焊接裂纹的，在钢结构的施工中需要对焊接裂纹提高警惕，因其弯曲可能会影响整个工程的质量，降低结构的整体刚度。而且焊接裂纹的存在是具有一定的隐蔽性的，因此，需要对焊接工作高度警惕，在焊接凝固冶金和固相冶金过程中严格控制这种致命缺陷的产生。在焊接工程中主要有三种焊接裂纹的形式，一是复杂钢结构体系中的热裂纹、冷裂纹，以及后半施工中的层状撕裂。

由于建筑设计的多样性以及建筑师的设计思路，致使钢结构工程中出现了众多的异型钢、异种钢的焊接工作。一般来说，可采用远红外电加热技术，对预热、层间及后热的温度进行准确的控制，从而达到整条焊缝能够均匀受热；另外，不论采用什么钢种进行焊接，一旦开始工作，就应将整条焊缝一次性连续焊接完毕，不得间断。最后，在焊接工作完成后，应进行保温处理，使温度缓慢降下来，以确保焊缝的质量。

钢结构的焊接技术是保证钢结构建筑得以实现的关键，钢种不断的推陈出新也给焊接技术提出了较高的要求。由于组料中增加了各种合金元素，对钢材产生不同的焊接性能，最直接的影响为焊接裂纹及环境接头的出现，影响了钢结构的安全性和耐久性。因此，如何提高合金钢材的焊接性能是急待解决的问题。

由于钢结构向大型、高度方向发展，增加了手工焊接的难度，因此，自动焊接技术的发展解决了这一难题。目前，自动焊技术在工业发达的国家已大量使用，可完成工程80%的焊接工作，大大的提高了施工速度和焊接质量。另外，由于钢结构规模的增加，厚板的使用也有所增加。可采用多层多道错位焊接的技术来提高传统焊接的质量。

综上所述，由于焊接是钢结构建筑施工中主要的连接方式，其重要性是不言而喻的，随着钢结构体系的发展、钢结构构件的多元化，对焊接技术也提出了发展的要求。提升焊接技术水平是保证钢结构建筑结构安全度、提高结构耐久性的重点问题，因此，焊接技术会随着科技的发展而更加成熟、更加先进。

4.结论

我国的钢结构建筑正在走向成熟，焊接技术的发展必定要满足其要求，由于钢材种类繁多，钢结构建筑的形式多样，因此，焊接技术也向多元化方向迈进。不论哪个施工团体、制作单位，钢结构施工技术的发展不外乎围绕提高工程质量、降低造价、增强结构合理性等方面内容，另外，如何通过焊接技术的提高来实现结构安全和缩短工期，也是钢结构建筑发展的主要目标。

参考文献：

[1]刘景凤，段斌，唐伯钢. 我国焊接钢结构的发展态势. 钢结构， 2005增刊

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