幕墙支承钢结构的焊接

进入二十一世纪，钢结构大量应用于幕墙骨架，焊接自然成为许多工程幕墙支承钢结构的连接方式2009年建成的青岛大剧院石材幕墙4万平方米，外形复杂多变，装饰线脚和造型非常多，全部钢骨架采用焊接。早在十几年前，就已经有了采用焊接的幕墙钢结构。现阶段大批高层建筑和大型公共建筑的幕墙都采用焊接钢结构，2008年建成的广州新白云机场，候机楼的点支玻璃幕墙由方钢管梁柱支承，不但梁柱本身焊接，而且幕墙整个骨架直接焊在主结构上。

幕墙工程钢横梁和钢立柱焊接工程实例

青岛大剧院，于2009年建成，有4万平方米的石材幕墙，其复杂多变的外形，繁多的装饰线脚和造型，钢骨架全部采用焊接。

广州新白云机场，于2008年建成，整个候机楼的点支玻璃幕墙由方钢管梁柱支承，不仅仅是梁柱本身采用焊接，幕墙的整个骨架直接焊在主结构上。

北京首都机场航站楼，2007年建成，玻璃幕墙板块尺寸长3 6m宽I 8m.跨度为108m的钢铝组合粱支承。钢梁通过焊接牛腿连接到幕墙的竖向钢桁架。同样的还有宁夏银川机场候机楼的玻璃幕墙由方钢管横梁和立柱组成的焊接结构支承。

不仅大型公共建筑，还有许多高层建筑的幕墙也同样采用了焊接钢结构。天津地铁大厦洞石幕墙高达175m，采用了焊接钢骨架。中国建筑科学研究院办公楼的观光电梯高90m，方钢管通到顶，不分段;梁柱全部采用焊接;主体结构也采用焊接，而且整个结构都没有一个螺栓。

上海世博会的世博轴，有6个玻璃的阳光谷，高度415m、直径90m～97m的大喇叭花，玻璃幕墙和采光顶总面积加起来达31500平方米。采用的是全焊接方钢管单层网壳结构。

十多年来，我国已建的采用焊接钢结构支承的铝板和石材幕墙，从未因采用焊接钢结构而发生过安全事故;广州、深圳等地的这类工程甚至经历了多次12级到14级强台风的吹袭而完好无损。

2000年以来，幕墙骨架基本上都用钢结构，因此焊接很自然成了许多工程支撑钢结构的连接方式。虽然有人反对，毕竟实践是检验真理的标准，幕墙钢结构采用焊接是不能被阻挡的。在加工程序中，钢结构焊接是非常普遍的，就像焊接在机械加工行业有着非常广泛的用途和很重要的意义一样，因此只有正确掌握焊接方法，才能保证加工质量。因此工作中，我们要结合理论与实践，不断思考与总结，熟练掌握焊接操作过程中的技术要点，着力提高焊接质量。

十年来，国内进行过多次石材幕墙的振动台试验，为了挑战，支承结构都采用了柔性的焊接钢结构，试验地震加速度大大超过设防烈度7、8度，达到相当于9度，甚至10度。幕墙试件的位移角达到1/70~1/50.在这样的位移下，实际房屋的主体结构早已倒塌;而而幕墙试件的焊接钢结构和面板都保持完好。这些振动台试验结果表明：幕墙采用焊接钢结构可以满足抗震要求。

焊接是目前钢结构最可靠的连接方式之一。万吨巨轮的船体是焊接的，可以抗击狂风巨浪;核反应堆的外壳是焊接的，可以耐受高温、高压和幅射;百层以上的高楼大厦是焊接的，可以抵抗强烈地震和台风。因此，在幕墙钢结构上采用焊接，完全是可以的。

幕墙有非常多的环节可以提供变形和位移的性能，部分环节采用焊接并不妨碍幕墙耐受大变形的能力。中开建筑参与的十余项幕墙工程中，不少连接都采用焊接。深圳一些工程在强大台风吹袭下多次经受了考验;多个振动台试验表明，部分连接采焊接的连接;

在面板的边缘打结构胶粘结铝型材附框，通过附框与横梁、立柱连结，附框应带挂钩固定石材面板。

钢结构焊接质量问题

(1)焊接变形。焊接变形包括弯曲变形、纵横向收缩、角变形的扭曲变形等，焊接变形的原因主要是焊接受热不均，它不只降低装配质量、改变了钢结构几何尺寸、外观形状，甚至有可能会降低钢结构的承载能力，使构件在质量上达不到设计和使用的各方面要求。而且如果要矫正这些变形，那就要要花费大量工作量和工时。例如矫正稍微复杂的变形，矫正所花费的工作量会远远超过焊接的工作量，要是很严重很复杂的残余变形，就算是经过矫正后也无法达到规范规定的使用要求，要么根本无法矫正，只能作报废处理。

(2)残余应力与残余变形。在钢结构焊接的过程中，由于对焊接变形的校正和焊接时温度的不均匀变化，均能使钢结构构件产生残余应力并受到影响;框架对构件的约束作用和焊接温度的不均匀变化，亦使其产生残余变形和残余应力。

对多跨钢框架而言，梁柱节点的焊接残余变形和残余应力，将会在梁的轴线方向上产生积累效应，也就是说前一根梁因为焊接产生的残余变形，将会使后一根梁预留的焊缝坡口宽度必须按需要增加，所以为填补破口，就必须把焊缝的宽度增加，也就是说产生越往后越会产生更大的焊接残余变形和残余应力，像这样反复往后逐跨积累，最终将会使框架产生非常大的残余变形和残余应力。这种焊接残余应力，尽管不至于影响到结构的塑性极限强度，但却大大滴降低构件的刚度，也就会影响构件弹性极限承载力;而且这种残余变形的存在，也会增加框架的二阶效应。

(3)突发性断裂。在钢结构安装施工中，时常会发生突发性断裂。这种突发性断裂的特点是，突然发生，且它的断口呈现为切割面状，很整齐，突发性断裂具极大的危险性和破坏性，而且往往在施工过程中，施工人员或许根本来得及反应事故就发生了。这种突发性断裂一般是焊接速度降低或者焊接电流增大所导致的，这两个因素会增大焊接线能量，从而直接导致热影响区的晶粒变得粗大，即生成粗大的珠光体和铁素体，这也就会导致热影响区域的韧性很大程度地降低，最终引发突发性断裂。

(4)其他焊接质量缺陷。如焊缝咬边、焊瘤、夹渣、气孔、未焊透等质量问题。

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