焊接变形对钢结构的影响及优化方案

焊接成形的钢结构必须满足设计要求，表面平整无凸凹不平现象，整体上平整顺直无弯曲扭斜。

多数钢结构的部件经焊接成形后，都采用螺栓、螺钉、铆钉等联接件组装在一起，或通过压板与其他构件进行拼接。如果焊接使构件发生变形、表面凸凹不平、构件发生弯曲扭斜等，组装时很难将拼接件贴紧，变形量超过某一数值时，拼接很难进行甚至不能拼接。钢结构整体如果产生扭曲变形，就会降低承载能力和使用寿命，甚至不能使用。如两个正方体箱形框架进行组装，其中有一个发生扭曲变形，其形状由原来的正方体变成菱形体，整个端面发生转动，被拼接的正方体箱形框架之间，就很难使横、竖梁之间的孔相互对应进行组装，由此需进行返修或报废。

对采用螺栓进行联接的焊接构件，要充分考虑到因焊接、切割热过程引起的纵向、横向收缩使构件发生缩短现象，如果事先未预留收缩量，会造成钢结构整体缩短难以组装。因此，对外形尺寸、整体精度、孔连接要求高的组装件，必须考虑热收缩带来的不利影响。

变形会降低构件的承载能力。如H型钢发生挠曲变形在承受竖向载荷时，当承受的载荷小于发生挠曲变形的某一强度值时，H型钢处于稳定状态。当竖向载荷大于某一强度值时，H型钢则向凹的方向弯曲，甚至发生扭转，使H型钢丧失稳定性而失去继续承载的能力。如果H型钢发生的变形较小，或控制在技术要求的范围内，则其承载能力损失就会大大减小。

变形可使受力状态发生改变，进而导致结构的破坏。图9-4所示为两块厚度不同的金属板材进行搭接焊，由于加热、收缩使较薄的板材发生了局部凸起，而厚板则基本未发生变形。此时在外载荷的作用下，焊缝1承受的载荷远远大于焊缝2，使焊缝1超载，造成搭接接头单边超载而过早地使整个构件破坏。变形会使钢结构承载能力下降。(www.xing528.com)

图9-4 搭接接头变形对承受载荷的影响

变形会影响钢结构的正常使用。如桥式、门式起重机的变形会引起车轮啃道、滑坡、电动机烧损甚至掉道。

此外，变形会浪费工时、增加生产周期，或在矫正变形过程中使构件产生加工硬化。如果采用加热矫正，往往使构件内部晶粒组织变得粗大，降低构件的承载能力。