维普资讯 http://www.cqvip.com 第３２卷第９期 西 建 筑 Ｖ０１．３２ Ｎｏ．９ ・４６・ ２ ０ ０ ６年５月 山 ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥ（：ＴＵＲＥ Ｍａｙ． ２００６ 文章编号：１００９．６８２５（２００６１０９ ００４６．０２ 关于钢结构变形的防治及处理 王怀宇 摘 要：以洮南粮食中转库钢结构工程为例，分析了钢结构的变形原因，并介绍了变形的处理方法和防治方法，以提高钢 结构的安装技术及使用能力。 关键词：钢结构，焊接变形，焊接工艺 中图分类号：ＴＵ３１１．２ 文献标识码：Ａ 引言 构件为零件，配件问连接是受力和传力的关键部位，连接的破坏 吉林省洮南粮食中转库钢结构工程，包括提升塔２座，高２６ ｍ， 等级构件，甚至整个结构的破坏，而钢结构的变形是导致这种破 浅仓上通廊钢栈桥１座，距离地面高度２４．９ ｒｔｌ，总长度１２１ ｍ，发 坏的主要原因之一。 放钢栈桥１座，长度３５ ｍ，总重量为４０２．８５ ｔ。在制作过程中，组 钢结构变形分总体变形和局部变形，总体变形指结构尺寸和 装浅仓上通廊钢栈桥时，就发生过局部扭曲变形，并且导致焊缝 外形变化，局部变形指结构构件局部区域内出现变形。在实际施 开裂，如不重视并进行改进，极易在吊装以及使用中形成破坏，造 工中，结构总是几种变形组合出现，变形后，会使构件拼接不紧，给 成重大事故。据析，许多钢结构工程也发生过类似问题。 组装和连接带来困难，影响力的传递，降低构件刚度和稳定性，并 １钢结构变形概述 会产生附加应力，降低构件承载能力。另外，变形还会影响使用。 钢结构截面小，强度高，一般来说构件强度不是控制因素，构 ２钢结构变形原因分析及处理方法 件及总结构的稳定则是重要的控制因素，钢结构各构件间或某一 ２．１ 钢材原材料变形 的延性普遍低于矩形柱，因而对异形柱的轴压比要严格控制。 大箍筋直径和加密间距来实现。相同配箍率下，箍筋直径大，其 在广东规程中，其轴压比按混凝土设计规范中的要求减少 延性指标好，因而箍筋宜用幅，，１０，其间距可比普通柱箍筋间距 Ｏ．Ｏ５，但其适用高度较低，一般为３５ ｍ。当高层建筑的高度进一 ｔｉｌｌ１ ３。 步加大时，其水平力的影响会愈来愈显著，对结构的延性要求也 ４）由于在实际工作中，所布置的往往不全是异形柱，其中经 愈高。由天津大学土木系对异形柱延性资料可知，影响异形柱延 常会混合采用墙肢相对较长的剪力墙。在这类结构的计算模型 性的因素比普通柱要复杂，且不同的柱截面形式，如Ｌ型、Ｔ型、 输入时，有的设计人员往往把异形柱按短肢剪力墙输入，有的甚 十字型在相同水平侧移下，其延性性能也有较大差异，因而，轴压 至将异形柱框架结构全部按短肢剪力墙输入，这样势必造成一些 比控制应参考天津规程。 计算误差，而且发现有些构件的计算误差会影响结构、构件的安 但天津规程的控制过于繁锁，在结构计算中，柱的纵筋与箍 全。不同的计算模型无论对异形柱结构体系的自振周期、结构侧 面的直径还没有设定，因而箍筋间距与纵筋直径的比值还无法确 移，还是基底弯矩和剪力、梁柱内力都会产生很大的影响。 定。为在实际工作中便于使用，可按不同的截面形式（Ｌ型、Ｔ型、 ４结语 十字型）与不同的抗震等级两项指标从严控制，对低烈度地区的 近几年，钢筋混凝土异形柱结构在我国有了较大的发展，但 这类结构是能够满足其延性要求的ｌ ２ｌ。 设计中存在的问题也不少，这就提出了新课题，也提供了不断研 ３）在正确的结构选型及计算后，截面内钢筋的构造也是保证 究的机会。 异形柱受力性能的重要因素。由于异形柱截面的特点，柱肢端部 会出现较大应力，加上梁作用于柱肢上应力的不均匀，一般越靠 加强这一方面的理论和试验分析，并在工程中不断修改完善 的基础上，国家对异形柱结构体系应形成相应的规范条文，以便 肢端应力越大，对柱肢形成偏心压力，进一步加大肢端压应力。 促进这种结构体系的健康发展。 因而在异形柱配筋时，应在肢端设暗柱，暗柱的外排钢筋由计算 参考文献： 而定。离端部厚度范围内设２中１４的构造纵筋，箍筋同柱，这样可 ［１］ＤＢ ２９—１６—９８，大开间住宅钢筋混凝土异形柱框轻结构技术规 限制柱肢混凝土裂缝的开展，提高异形柱局部抗压抗剪强度及变 程［ｓ］． 形能力。柱上的箍筋不仅能抗剪，也可约束混凝土变形，增大其 ［２］ＤＢＪ／］ｒ １５—１５—９５，钢筋混凝土异形柱设计规程［Ｓ］． 延性。异形柱由于不易形成多肢复合箍，因而其配筋率只能由加 Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｄｅｆｏｒｍｅｄ ｃｏｌｕｍｎ ｉｎ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｄｅｓｉｇｎ ＧＵＯ ＢＯ、ｗ Ｈａｌ－ｒｏｎｇ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｔ＆ｓｃｒｉｂｅｓ ｆｏｒｍ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｄｅｆｏｒｍｅｄ ｃｏｌｕｍｎ，ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｉｔｓ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｆｅａｔｕｒｅ ａｎｄ ｓｅｖｅｒａｌ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ，ａｎｄ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ＳＯｍｅ ｐｍｂｌｅｒｎｓ ｏｆ ｉｔ ｉｎ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｄｅｓｉｇｎ，ｗｈｉｃｈ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｈｅａｌｔｈｙ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｄｅｆｏｒｍｅｄ ｃｏｌ￣ｍ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｓｙｓｔ￣ｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｄｅｆｏｒｍｅｄ ｃｏｌｕｍｎ，ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｄｅｓｉｇｎ，ｆｒａｍｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｓｈｅａｒｉｎｇ—ｗａｌｌ 收稿日期：２００５ １０ ２１ 作者简介：王怀宇（１９７４一），男，工程师，中铁十三局集团有限公司，吉林长春１３００３３ 维普资讯 http://www.cqvip.com ２ ０ ０ ６年５月 第３２卷第９期 王怀宇：关于钢结构变形的防治及处理 ・４７・ 有些钢材因不平衡热作用或人为因素存在一些变形，洮南中 成的应力集中。因此，角变形越大，破坏应力越低，对接接头错边 转库钢结构加工进料时，就发生过角钢因吊装不当形成死弯，处 的影响与搭接接头相似。 理方法是先将其用千斤顶弓架矫成缓弯，组对时，逐渐调正，焊后 量避免出现变形，以免矫正，发生不必要的浪费。 此时由于中心作用线与重心不同轴，而造成附加弯曲应力。 进行局部消应处理。因此，在原材料采购运输装卸过程中，应尽 导致钢栈桥局部焊缝开裂的原因还有焊接残余应力，拉伸残余应 力在同其他应力迭加共同起作用，发生破坏。采用一定方法来处 理这个问题，更换变形量大的单件，全部点焊良好后，多台焊机同 ２．２冷加工产生变形 某些散件需要有装配面，必要用冷加工，由于剪切钢板产生 时对称施焊，并改善溶合线应力集中系数，在溶合线上堆焊一层 变形，窄板，原板弯扭量大一些，刨削以后，薄板和窄板的弯曲变 焊缝，并对残余应力大处进行消应处理，这样就成功解决了上述 形也要大一些，因此，结构中散件装配时事前就注意这些轻度变 问题。３）在控制焊接产生的变形中，还应注意到优化结构，改善焊 形量，预留出变形设置，一般不存在明显问题。 ２．３制作、组装带来变形 缝。应尽量减少结构或焊接接头部位的应力集中，减少焊接残余 制作操作平台不当，加工工艺不当，组装场地不平，支撑不 应力。这样，才会提高钢结构使用能力。施工前应仔细熟悉图 当，组装方法不正确，均会引起变形。在文中工程实例中，就出现 纸，了解受力方式并进行校核验算。分清工作焊缝和联系焊缝， 了此情况。因结构较宽，设置平台时分两侧搭设，两侧分别两根 并积极考虑优化结构。ａ．在构件截面改变地方，改成平滑过渡，不要形成尖角。 槽钢由底部槽钢拉结固定，因为工期紧张匆匆组对，在基础不平 的情况下，又未按正确组装方法组装，造成结构变形，导致返工。 ｂ．避免减少焊缝的缺陷，将焊缝布置在便于焊接和校验的地 但实际施工焊接时却 重新搭设平台，制订工艺，并做了评定工作，把原来随组对随焊接 方因为某些焊接位置在图上绘制非常容易，无法保证焊缝质量和结构尺寸。 改成了一次组对完毕，整体校验后，多台焊机同时施焊，并保证结 十分困难，构焊缝对称，顺序合理，从而保证了这一问题，效果比较明显，整 体结构美观，焊接质量高。 Ｃ．尽量避免焊缝的密集，至少保证两面条焊缝间距为３倍的 板厚，否则，结构焊缝热影响区易发生裂纹。 ｄ．制订焊接工艺规程时尽量注意减少焊接残余应力值，必要 时应进行相应处理。 ２，４火焰切割、焊接产生变形 １）火焰切割是由于不均匀受热造成的变形。 在工程中也发生过此类问题，组对平台平整、准确，工艺设 在本工程实例活动支座加工中就发现以上现象，活动支座装 挽回了工期和损失。 计、支撑合理，制作出的半成品相当准确美观，而由于现场狭小、 配不了，因发现及时并解决，才避免返工，５运输、堆放、安装中产生变形 条件恶劣，以致不能整体吊装，只能分两次，空中组对焊接完成。 ２．吊点位置不当，堆放场地不平，堆放方法错误，安装就位后临 因吊装方案详尽周密，吊装作用有条不紊。但施工中往往出现意 想不到的新问题，本工程实例中就出现了。对接合拢时，根据温 时支撑不足，尤其是强迫安装，均会使结构构件明显变形。在本 那是在发放栈桥上下弦完毕后，由于 度和现场情况，将一侧预留￡∈接头按适当位置割掉才能合拢，切 工程中，也曾有过类似问题，组对前将下弦吊起就位时，由于场地原因吊点位置不 割时造成变形，空中组对焊接时，则发现错口严重，只能吊下在地 条件有限，在下弦平躺平台上起吊成立面时，在吊起３Ｏ。角时可以观显 面上用火焰加热矫正，之后在空中组对施焊。只要有一个环节未 合理，观察到出现弯曲，但当时已然形成，只好校正，因下弦结构强度刚 注意到，就会出现问题。因此，在施工中必须全面考虑。 ２）焊接产生的变形更难控制。 度较大，校正非常困难，分析现场情况，没有什么可加以利用，使 效果较好。 因其不单是变形，随应而来的是应力和应力集中。普遍工艺 用氧炔焰烘烤后用千斤顶配支架矫正，上除了注意焊接顺序方向外，还有反变形法和刚性固定法。但焊 ２．６使用过程中产生变形 钢结构在环境温度较高条件下长期承受交变载荷或使用中 接产生的变形复杂，受力方式也复杂，往往反应为多种形式。因 此，必须控制好，否则结构危险性极大。 局部受到强烈冲击，均会发生变形。因此；尽量在施工中提高制 并指导正确使用钢结构。 在本工程中，制作浅仓上通廊钢栈桥时，由于接头错边和角 作安装质量，变形过大，在强行组对时，发生焊缝开裂，原因是这两种变形引起 ３效果 附加弯曲应力，在角变形比较大的接头中，承受拉应力，由于作用 吉林省洮南粮食中转库钢结构工程，根据预防和治理变形的 力轴线不通过重心，而产生附加弯矩。 有效措施，成功地完成了任务，经过运行后回访，效果良好。因为 在拉力和弯矩共同作用下，可造成接头低应力造坏，而焊接 文中内容涉及均是现场发生实际问题，并提供了有效的办法，希 焊缝的余高在熔合线处的应力集中，更会使情况恶化。 望在类似钢结构工程中能有所借鉴。 因为在韧性较差的熔合线处，同时承受 角变形和余高所造 Ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｆｏｒ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｔｅｅｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ＷＡＮＧ Ｈｕａｉ－ｙｕ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｓｔｅｅｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｔｒａｎｓｉｔ ｓｔｏｒｅｒｏｏｍ ｆｏｒ Ｙａｏｎａｎ ｇｒａｉｎ，ｉｔ ａｎａｌｙｚｅｓ ｃａｕｓｅｓ ｏｆ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｔｅｅｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ａｎｄ ｉｎｔｒｏ— ｄｕｃｅｓ ｉｔｓ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ａｎｄ ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ，ｗｈｉｃｈ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｕｓｅｄ ａｂｉｌｉｔｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｔｅｅｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｗｅｄｄｉｎｇ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ｗｅｄｄｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ