时间：2022-09-20 11:34:30
摘要：工业民用建筑，柱牛腿标高是一个重要的技术参数。在施工过程中，柱牛腿标高有时超差，超差就要进行处理，同时还要注意防止变形及减少残余应力。本文从构造分析、防止变形及减少残余应力入手，分析并探讨了柱牛腿标高超差的几种处理措施及注意事项。
关键词：柱牛腿标高超差；处理措施；注意事项
在工业民用建筑施工中，我们常碰到柱牛腿标高超差的情况。众所周知：柱牛腿标高是一个重要的技术参数。柱牛腿标高超差会引起重要相关配合参数的严重超差，若因之返工，则造成人力、物力、财力的浪费。针对这种情况，施工人员进行处理，笔者感到下面的处理措施较好，这里和大家共同探讨、共勉。
1 规范和设计要求
柱底面到牛腿支承面的距离为±8.0，牛腿的翘曲为2.0，柱身弯曲矢高不应大于12.0，牛腿处的柱子扭曲为3.0，非牛腿处的扭曲为8.0，连接处的柱截面几何尺寸为±3.0，非连接处的柱截面几何尺寸为±4.0。
2 以土建柱子与钢梁配合为例进行探讨，钢柱与钢梁也是同样的道理
2.1柱牛腿标高正常时的构造：
2.2柱牛腿标高低于正常时的构造：
2.3柱牛腿标高高于正常时的构构造：
3 构造分析
3.1图2增加调整支座，调整支座的腹板厚度同钢梁的腹板，调整支座的翼板厚度同钢梁的下翼缘，注意焊接顺序及焊接工艺，若焊接顺序及焊接工艺不合理，易使调整支座及钢梁变形，也易产生大量的残余应力。
3.2图3用气割割去后，再用板进行加强，同时确保图中尺寸大于350mm，分析其难点是钢梁变形及产生残余应力。
4 注意事项
防止变形及减少残余应力。
4.1钢材在焊接和冷却的过程中，产生了不可逆转的塑性变形，导致构件在完全冷却后，其上仍然存在着残余应力和残余变形，这样的残余应力和残余变形就成为焊接残余应力和焊接残余变形。
4.2结合柱牛腿标高低于正常时构造及高于正常时的构造，防止钢梁变形。对于图2和图3，图2易产生纵向弯曲变形，即焊后构件在穿过焊缝线并与板件垂直的平面内的变形，图3易产生扭曲变形，即焊后构件产生的扭曲。
对于图2和图3易产生的变形，焊接变形的发生是不可避免的，但在焊接施工中，采用适当的措施将焊接变形减少到允许变形的极限以内。
4.2.1焊后残余变形的矫正可以分为加热矫正和机械矫正以及两种方法的综合运用。火焰矫正的工艺、方法、温度控制不当，还会造成新的更大的变形，会导致安全系数降低。火焰矫正要尽量采用合理的工艺措施减少变形，采用火焰矫正时应注意：矫正加热面积在同一个截面上不宜过大。在同一截面上要多选几处。加热温度加热温度大致为600℃-800℃，根据钢板颜色判断，呈桃红色为佳，待冷却后即可。同一加热位置加热次数不应超过两次，否则会造成材料的脆化。
4.2.2焊接方法一般采用药皮焊条手工电弧焊，还宜采用二氧化碳保护半自动焊接，其焊接效率为药皮焊条手工电弧焊的3-4倍，还能节省敲渣的劳动量和工时。最好选用能量较高的焊接方法，如采用二氧化碳气体保护焊，有助于减少焊接变形。
4.2.3采用较小的线能量的焊接规范。一般情况时，热输入大时，加热的高温区域范围大，冷却速度慢，使接头塑性区变形增大。无论是对纵向、横向或角变形都有变形增大的影响。
4.2.4减小焊接截面积，在得到完好、无超标缺陷焊缝的前提下，尽可能采用较小的坡口尺寸（角度和间隙）。
4.2.5在满足设计要求情况下，纵向加强板和横向加劲板的焊接可采用间断焊接法。
4.2.6在焊接图一中的“工字钢”时，采用对称的施焊工顺序，将有利于调节和控制构件的弯曲变形。双面均可焊接操作时，要采用双面对称坡口。
4.2.7采用分部件焊接，矫正结束后，再进行拼装的焊接方法，有助于控制最终的整体变形。
4.2.8若受力较大，在保证相同的强度条件下，采用开坡口角焊缝比一般角焊缝可以大大减少焊缝金属，减少焊接变形。
4.3结合柱牛腿高低于正常时的构造及高于正常时的构造，防止钢梁产生大量的残余应力。如上述两图形，对于建筑钢结构中常见的T形结构，在焊缝附近的腹板和翼板都存在高大屈服点的拉伸应力，而在腹板中间和翼板两侧存在压应力。结构焊要尽量减少残余应力，对于承受较大冲击荷载和交变荷载的结构，还要消除残余应力。
4.3.1低于正常时的构造图二中，由于加竖向加强板，这时要尽量避免出现三轴交叉时的焊缝，如图二中的竖向加强筋顶端切去内角或圆弧角，可改善该处的三向应力状态，
4.3.2预热可减小接头焊后冷却速度，避免产生淬硬组织，减小焊接残余应力。在焊接制作过程中，在热胀冷缩和塑性变形的影响下金属晶粒沿着受力的方向被拉长了，每个伸长的晶粒要受严重的歪扭，这些在焊接中是不可避免的，而在焊接过程中产生的焊接应力对其质量影响很大，但可通过再加热消除晶格间的歪扭现象，使其原子重新回到稳定的位置。因此要进行预热。
4.3.3控制好工艺参数，
4.3.3.1电源极性
采用交流电源时，焊条与工件的极性随电源频率而交换，电弧稳定性较差，碱性低氢型焊条药皮中需要增加低电离电势的物质作为稳弧剂才能稳定施焊。
4.3.3.2弧长与焊接电压
焊接时焊条与工件距离变化立即引起焊接电压的改变。弧长增大时，电压升高，使焊缝的宽度增大，熔深减小。弧长减小则相反。
4.3.3.3焊接电流
焊接电流对手工电弧焊的电弧稳定和焊缝成形有极为密切的影响，焊接电流大则焊缝熔深大，易得到凸起的表面堆高，反之熔深浅。电流太小时不易起弧，焊接时电弧不稳定、易熄弧。电流太大时则飞溅很大。焊接电流的选择还应与焊条直径相配合。一般按焊条的4倍值选择焊接电流。
4.3.3.4焊接速度
焊接速度太小时，母材易过热变脆。此外熔池凝固太慢也使焊缝成形过宽；焊接速度太大时熔池长，焊缝很窄，熔池冷却太快也会造成夹渣、气孔、裂纹等缺陷。一般焊接速度的选择应与电流相配合。
4.3.3.5运条方式
手工电弧焊时的运条方式一般采用直线形式，要求焊缝晶粒细密，冲击韧性较高时，宜采用多道、多层焊接。
4.3.3.6焊缝层次
若板比较厚，要根据板厚和焊道厚度、宽度安排焊接层次以完成整个焊缝。多层焊时由于后焊焊道对施焊的焊道（层）有回火作用，可改善接头的组织和力学性能。
4.3.4在焊接过程中，采用带小圆头面的手锤锤击焊缝，每焊一道焊缝用头部带有圆弧的工具锤捶击焊缝，使焊缝得到延展，用来补偿或抵消焊接时所产生的压缩塑性变形，使焊接应力降低。锤击时要掌握好打击力量，保持均匀、适度，避免因打击大量过大造成加工硬化或产生裂纹。另外，焊后要及时锤击，但根部焊道、坡口内及盖面层与母材坡口面相邻的两侧焊道不宜锤击，以免出现熔合线和近缝区的硬化。
4.3.5焊接结束后，对钢梁局部高温回火，对焊缝及其附近应力大的局部区域加热到高温回火温度，然后保温缓慢冷却，局部高温回火可采用气体火焰加热。
5 结束语
上述给出了柱牛腿底于或高于正常标高的处理措施及其注意事项，防止变形及减少残余应力。经实践证明，上述处理措施切实可行的。既防止钢梁变形及减少残余应力，又提高了施工效率，而且避免了较大的浪费。其处理方法也同样适用于钢柱与钢梁。
参考文献：
[1]GB50205-2001《钢结构工程施工质量验收规范》中国计划出版社
[2]JG218-2002 《建筑钢结构焊接技术规程》中国建筑工业出版社
[3]《钢结构制作安装手册》主编 沈祖炎 中国建筑工业出版社
作者简介：
马永夫，男，1962年7月11日，工程师，浙江越宫钢结构有限公司。