建筑钢结构焊接影响因素及焊接质量管控

建筑钢结构焊接影响因素及焊接质量管控

江学文

中建材（合肥）钢构科技有限公司  安徽合肥 230000

摘要：钢结构具有自重小、适应性强和施工效率高等优点，在建筑施工中广泛应用。建筑钢结构施工作业中，焊接质量对整体施工效果起着至关重要的影响。因此，为确保满足建筑施工质量要求，必须明确建筑钢结构焊接质量的影响因素，并采取针对性的质量管控措施，以提升建筑工程的质量水平。

关键词：建筑钢结构；焊接；影响因素；焊接质量管控

1钢结构建筑具体优势

1.1外部更加美观

以往传统钢筋混凝土建筑受建筑材料的限制，其造型过于单一。但钢结构建筑却能够满足建筑设计者奇思妙想的设计想法。钢结构建筑具有时代感，且其外观更容易得到大众喜爱与青睐。除此之外，钢结构建筑内部空间比较宽敞，管线的铺设并不会对钢结构建筑工程结构的效果造成影响。

1.2可循环利用

不论是钢结构剩下的边角料，还是废弃钢材料，都能够循环再利用，这就能够减少对外界周边环境造成的污染，同时使用钢材料能够减少空气中的粉尘及杂物，不会对建筑周边环境产生不良影响。除此之外，钢结构具有独特特质，能够在负荷较大的建筑结构中广泛应用钢材料。

1.3有效降低成本

钢结构材料能够通过标准化与规范化规模生产技术开展生产，缩短施工时间以及降低施工成本，保障钢材料能够循环利用，将原先钢材料进行拆分后进行合理运用，这样能降低钢结构施工成本及费用。除此之外，由于钢结构重量较轻，在处理过程中具有便捷性与全面性。

2建筑钢结构焊接的影响因素

2.1焊接材料

焊接材料中，扩散氢含量是评价其性能的一项重要指标，因当前焊接工作中对无关变量控制效果较好，故此这项指标主要取决于焊接材料自身的理化性质。现行标准下，建筑钢结构所用焊接材料的扩散氢含量应在8mL/100g以下。但从实际情况来看，由于受到多种外界因素的综合影响，仅凭此标准评估，仍难以避免焊接头出现裂纹等问题。特别是在采用二氧化碳气体保护焊时，受到焊枪喷嘴高温和一些溅落物的影响，焊接材料扩散氢含量可能进一步升高，导致原本符合要求的焊接材料指标超限，因此需要额外注意该项内容。

2.2焊接工艺

建筑钢结构焊接中存在多种焊接方法，其中电渣焊和埋弧焊的热输入相对较高，若焊缝面积相等，则这两种焊接方式将造成最大的收缩变形。相对而言，手工电弧焊和二氧化碳气体保护焊在热输入和收缩变形上则相对较小。在热输入较高时，若加热更大范围，则焊接效率也将随之显著提升。因此，在焊接工艺选择上，应兼顾效率和质量两方面，合理选择焊接工艺，并合理确定相关焊接参数。在确定方法参数后，还应通过模拟实验的方式进行焊接工艺评定，然后根据合格的工艺评定报告和图样技术等内容要求，制定焊接工艺规程，编制焊接工艺说明书，以此指导焊接工艺流程正确进行。

3建筑钢结构焊接质量的主要管控策略

3.1案例概况

某地新建一高层建筑工程，建筑总高度250m。该建筑自地下3层柱脚以上的外围四个角中共计布设16根钢柱，其中十字形对称钢柱与组合型钢柱各半。同时，在该高层建筑内圈核心部分的四角位置也设有6根钢柱，其中2根钢柱为H形，4根钢柱为十字形，此外还应用了钢桁架等结构形式。根据整体设计方案，该建筑工程项目预计使用1.8万t钢材，且主构件的布局形式较多，因此焊接要求相对较高，焊接节点中至少应有85%的焊缝质量达到一级标准。针对上述要求，工程单位研究后决定，从以下多个角度控制该建筑钢结构的焊接质量。

3.2合理选取焊接材料

为确保该建筑项目钢结构的焊接材料符合预期要求，施工单位与建设单位将焊接材料选取作为首要环节予以把控，并结合实际情况焊材，选取结果如表1所示。在此基础上，技术人员也较为重视焊接材料的扩散氢含量指标的检测工作，采用精密测试仪器对其进行测试。同时，在现行标准的基础上结合工程实际，并基于冗余的设计理念，将本次所使用焊接材料的要求设定为扩散氢含量不超过5mL/100g，以实现焊接材料的优选。另外，在选定焊接材料后，技术人员应适当调整焊剂与焊条药皮中的氧化剂和脱氧剂的比例，确保其大致处于1∶1的比例，以避免气孔缺陷的产生。

3.3合理控制焊接环境

在本次建筑钢结构焊接施工作业中，由于建筑高度较高，大部分钢结构焊接工作属于典型的高空作业。同时，施工区域附近已有多栋高层建筑，受此建筑布局影响，焊接施工区域的环向气流较强，容易导致焊缝的冷却速度过快，进而给焊接质量带来一定的不利影响。针对上述问题，在本次焊接质量管控工作中，工作人员可采取以下3点措施来规避环境影响因素。第一，在使用二氧化碳气体保护焊的过程中，将二氧化碳气体流量提升5%。第二，将焊道缩短至原来的80%。第三，在焊接工作区域搭建防风平台。

3.4合理选用焊接方法

在确定具体焊材种类后，通过分析施工进度要求、工程量与施工工序衔接等情况后，施工单位决定采用半自动形式的二氧化碳气体保护焊方法进行焊接，以发挥该方法在控制变形量和防锈能力方面的优势。考虑到以往此种方法存在因焊接材料熔化不充分而引起的气孔问题，技术人员决定在原焊接温度的基础上提升50℃，以规避此类问题。同时，在焊接开始前，应组织施工人员做好焊接区域的清洁工作。在此步骤中，主要使用砂纸打磨去除污垢等杂质，提升焊接质量。另外，为提升焊接环节的便利度，并有效降低钢结构的残余应力，施工单位还优化了焊接坡口的形式布置。结合施工图纸分析后发现，本次施工作业中钢梁和柱翼缘板长度较小，且截面的对称特征较为突出，因此决定将焊接坡口设置为“V”字形，并控制组合柱腹板中最长焊缝长度在3.4m以下。同时，将半熔透立缝位置处的坡口设置为“K”字形，并将坡口角度设置为38°～42°。

3.5焊接过程的质量管控措施

在该项目工程建设中，施工单位采用每3～4层布设1节深化钢柱的模式。因此，在实际焊接作业中，施工单位应组织焊接工作人员按照施工进度进行焊接作业；对于每个重要施工节点，均应提前焊接1层组合柱的对接立缝。在此基础上，为避免因焊接过程影响造成钢结构部分节点应力过高，工作人员在焊接过程中，先焊接外圈梁，再按照规定顺序焊接单根钢梁的两端。在十字形钢梁与组合柱钢梁的对接缝焊接环节中，由焊接施工人员从两侧同时焊接腹板焊缝，实现焊缝的对称，最大程度释放纵向应力。腹板焊接完成后，继续在翼缘板位置进行对称焊接。为确保焊接质量，施工单位技术部门综合研究后决定选用两侧对称的方式进行分段焊接，并按照打底层、填充层和盖面层的顺序，依次进行交错焊接。在确定整体焊接流程后，技术管理人员也应注重焊接参数的有效控制。首先，由技术人员制作试样进行模拟试验，评定焊接工艺；其次，根据获取的指导书和工艺卡，确定各项焊接参数。确定以上参数后，由技术部门向焊接施工人员进行技术交底与培训工作，确保施工人员严格按照所确定的焊接参数进行焊接施工。

4结语

建筑钢结构焊接是一项综合性及复杂性均较高的工作，其质量管控工作不容忽视。因此，在今后的实际工作中，应结合焊接施工现场环境的复杂性，以及钢结构和焊接方式的多样性，详细探究建筑钢结构的焊接影响因素。然后根据探究结果，设计更具针对性的焊接质量管控措施，以明确焊接技术要点，实现焊接质量的稳步提升。

参考文献

[1]郭文琦.我国建筑钢结构焊接技术及其应用探讨[C]//对接京津：区域辐射基础教育论文集，2022：220-226.

[2]李晓霞.高层建筑钢结构焊接技术要点的探析[J].建筑安全，2022，37（7）：26-28.