柱牛腿标高超差的几种处理措施及注意事项

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　　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 构造分析
　　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。
　　用气割割去后，再用板进行加强，同时确保尺寸大于350mm，分析其难点是钢梁变形及产生残余应力。
　　3 注意事项
　　防止变形及减少残余应力。
　　3.1 钢材在焊接和冷却的过程中，其局部形成一个分布很不均匀的温度场，由于膨胀和收缩的程度和速度的不同，温度场内各部分钢材的变形相互制约，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。
　　3.2 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。
　　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。
　　由于焊接变形直接影响构件、结构的安装及其作用功能，并因承载时产生附加弯矩、次应力而间接影响其使用性能，因此，变形的控制是很重要的。
　　3.2.1 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。火焰矫正的基本原理是利用火焰局部加热后的冷却收缩产生新的新变形来抵消原来的变形。但火焰矫正的工艺、方法、温度控制不当，还会造成构件新的更大的变形，会导致安全系数降低。加热校正方法的加热方式可分为点状加热和三角形加热方式。构件变形的类型选用不同的加热方式，或两种加热方式结合使用。机械一般采用千斤顶等完成。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。而且，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。
　　3.2.2 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。这里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。
　　3.2.3 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。唯有在表面堆焊时，由于加热作用集中与表面，随着热输入增大，塑性变形区向板厚方面扩大，引起角变形增大，但热输入增大到一定程度时，由于整个板厚温度趋进，因而即使热输入继续增大，角变形不再增大，反而有所下降。
　　3.2.4 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）。
　　3.2.5 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。
　　3.2.6 在焊接“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。
　　3.2.7 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。
　　3.2.8 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。
　　3.3 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。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。
　　3.3.1 低于正常时的构造，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。
　　3.3.2 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，焊缝加热处于液态，温度很高，然后快速冷却下来，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，但其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。所以要进行预热，预热可减小接头焊后冷却速度，减小焊接残余应力。
　　3.3.3 控制好工艺参数
　　（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。
　　（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。
　　（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，直径太小时主要影响电流密度。电流密度太小时，电弧不稳定；电流密度太大时焊条发红，影响正常的焊接过程。一般按焊条的4倍值选择焊接电流。
　　（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。
　　（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。
　　（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。
　　3.3.4 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，除打底层外，焊完每一层或每一道都要进行锤击。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。
　　3.3.5 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。

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