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| 新技术在钢结构中的应用
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5 铸钢及铸钢节点的焊接技术
铸钢节点因其具有良
好的加工性能、复杂多样的建筑造型等性能，目标在一些大跨度空间管桁架钢结构中开始逐步推广使用，特别是在处理复杂的交汇节
点上，铸钢节点有着得天独厚的优势，然而，由于铸钢一般碳当量较高，杂质尤其是S、P含量难以控制，同时铸态组织晶粒粗大，导
致铸钢的焊接性较差，对焊接工艺的要求很高，主要是减少残余应力，防止焊接裂纹的产生。
目前铸钢节点已在一些钢结构工
程中成功使用，如广州会展中心巨型桁架铸钢支座，国家体育场（鸟巢）桁架柱铸钢节点，特别是天津经济技术开发区雕塑，创造了
铸钢件焊接的板厚之最，该雕塑是为天津开发区建区20周年纪念而建造的标志性建筑，是天津开发区2004年重点工程之一。设计采用
双螺旋线构成的直纹曲面板，主体标高50米，雕塑主体分为7段在现场进行拼装，铸钢材质采用GS-20Mn5N（DIN7182），板厚由下至
上逐渐变薄，最厚150毫米，最薄20毫米，厚度变化处渐变处理，总用钢量达350吨，该工程在铸钢特种结构的设计、安装及焊接方面
形成了一整套技术新工艺，填补了国内超厚板铸钢结构的空白，标志着我国在钢结构铸钢节点的焊接上达到了一个新的水平。
6 低温焊接技术
目前，建筑钢结构的冬季施工越来越普遍，由于焊接作业环境对钢结构的焊接质量影响很
大，冬季负温焊接技术对焊接质量的控制尤为重要。《建筑钢结构焊接技术规程》（JGJ81-2002）规定：焊接作业区环境温度低于0
摄氏度时，应根据钢材、焊材制定适当的措施；而日本建筑学会《钢结构工程》（JASS6）规定的最低施焊温度为零下5摄氏度。
（1）环境温度对焊接造成的影响有以下几点：
①焊接接头冷却速度增加，冷裂纹敏感性也增加；
②预热效果变差，在低温环境下用相同的热源，相同的时间，不能达到应有的预热效果；
③焊接残余应
力的作用加剧；
④环境温度对焊工的操作带来不利的影响。
（2）低温焊接措施}
①优选焊
材：在低温环境中，应尽量选择低氢或超低氢焊材，对焊材严格执行烘焙和保温措施；
②焊前防护：在焊接作业区域
搭防护棚，使焊接区域形成相对封闭的空间，减少热量的损失，若无条件搭设防护棚，应该采取其他有效措施对焊接区域进行防护；
气体保护焊时，焊接气瓶也应采取相应措施进行保温；
③预热与层间温度：低温环境下的预热温度应稍高于常温下的
焊接预热温度，加热区域为构件焊接区各方向大于或等于二倍钢板厚度且不小于100毫米范围内的母材，焊接层间温度不低于预热温
度或标准（JGJ81-2002）规定的最低温度20℃(两者取高值)；
④加大定位焊时的热输入：适当加大定位焊的热输入，
增大焊缝截面和长度，并采用与正式焊接相同的预热条件，不在坡口以外的母材上打弧，熄弧时弧坑一定要填满，可以有效减少由于
定位焊接引起的收缩裂纹；
⑤采用合理的焊接工艺：尽量使用窄摆幅，多层多道焊，严格控制层间温度；
⑥焊接后热及保温：焊接后及时对焊接接头进行后热保温处理，可以有效控制t8/5，利于扩散氢气的逸出，防止由于冷速过快而引
起的冷裂纹，同时适当的后热温度，还可以适当降低预热温度。
总之，钢结构低温焊接施工前，一定要根据实际情况
做好焊接工艺评定试验，必要时还要针对具体钢种进行低温焊接性试验，作出适合的焊接工艺指导书以指导实际焊接。在低温环境下
，对焊工操作的不良影响也应给予足够重视，一般环境温度不宜低于－15℃。
近年来，低温焊接技术在国内尤其是北
方建筑钢结构中得到广泛应用，从普通低碳钢（Q235）到低合金高强钢（如Q345,Q420）都有应用，也积累了相当丰富的经验，极大
丰富了我国钢结构的焊接技术。
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