鋼結構變形原因及解決方法

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鋼結構變形原因及解決方法

鋼結構的形成過程為:材料→構件→結構。在形成的過程中變形原因概述如下:

1、鋼材的初始變形

鋼結構所用的鋼材常由鋼廠以熱軋鋼板和熱軋型鋼供應。熱軋鋼板厚度為4.5-60 mm,薄鋼板厚度為0.35-4.0 mm熱軋型鋼包括角鋼、槽鋼、工字鋼、H型鋼、鋼管、C型鋼、Z型鋼,其中冷彎薄壁型鋼厚度在2-6 mm。

鋼材由於軋製及人為因素等原因,時常存在初始變形,尤其是冷彎薄壁型鋼,因此在鋼結構構件製作前必須認真檢查材料,矯正變形,不允許超出鋼材規定的變形範圍。

2、加工製作中的變形

(1)冷加工產生的變形

剪切鋼板產生變形,一般為彎扭變形,窄板和厚板變形大一點刨削以後產生的彎曲變形,窄板和薄板變形大一點。

(2)製作、組裝帶來的變形

由於加工工藝不合理、組裝場地不平整、組裝方法不正確、支撐不當等原因,引起的變形有彎曲、扭曲和畸變。

(3)焊接變形

焊接過程中的局部加熱和不均勻冷卻使焊件在產生殘餘應力的同時還將伴生變形。焊接變形又稱焊接殘餘變形。通常包括縱向和橫向收縮變形、彎曲變形、角變形、波浪

變形和扭曲變形等。焊接變形產生的主要原因是焊接工藝不合理、電焊參數選擇不當和焊接遍數不當等。焊接變形應控制在製造允許誤差限制以內。

3、運輸及安裝過程中產生的變形

運輸中不小心、安裝工序不合理、吊點位置不當、臨時支撐不足、堆放場地不平,尤其是強迫安裝,均會使結構構件變形明顯。

4、使用過程中產生的變形

鋼結構在使用過程中由於超載、碰撞、高温等原因都會導致變形。

變形處理方法

下面介紹的變形處理方法,對大部分變形是有效的,但對某些特殊變形可能矯正不完善。

A.冷加工法矯正變形

冷加工法是用人力或機被力矯正變形,適用於尺寸較小或變形較小的構件。

(1)手工矯正

採用大錘和平台為工具,適合於尺寸較小的零件的局部變形矯正,也可作為機械矯正和熱矯正的輔助矯正方法。手工矯正是用錘擊使金屬延伸,達到矯正變形的目的,(圖3)是幾種手工矯正變形的方法。

(圖3 a),鋼板置於平台上,凸面向上,中厚板大錘擊敲凸處可矯正過來,薄板要以凸面為中心,從外 圍由遠到近,由重到輕,擊打凸面周圍,使板件逐漸平整,最後輕微打擊凸處

(圖 3b),零件置於平台上,錘擊凸起部位,擊點距離要適當,錘擊應一遍遍進行,擊力由小到大

(圖3 c),將折皺零件置於平台上,在弓形兩端劃好方格線,按方格由外向內、由重到輕、由密到稀錘擊,錘擊點要呈梅花型交叉

(圖3 d),將扭曲板條置於平台上,用錘擊支承點外側板條邊緣(翹起邊),由1至2打擊,大體矯正後,在平台上矯正凹凸不平處

(圖3 e),T形鋼和槽錒彎曲變形,見凸就錘擊,要掌握好支撐點距離、錘擊點位置和輕重,重點是錘擊“突肋”。

(2)機被矯正

採用簡單弓架、千斤頂和各種機械來矯正變形。(表一)是幾種機械矯正變形的方法及適用範圍。

冷加工矯正方法必須是杆件和板件無裂紋、缺口等損傷,機槭施力應逐漸增加,變形消失後應使壓力保持一段時間。

2、熱加工法矯正變形

熱加工法我國目前採用乙炔氣和氧氣混合燃燒火焰為熱源,對變形結構構件加熱,使其產生新的變形,來抵消原有的變形。正確使用火焰和温度是其關鍵。加熱方式有點狀加熱、線狀加熱(直線、曲線、環線、平行線和網線)和三角形加熱之分,如(圖4)所示。

熱矯正方法要根據實際情況,首先了解變形情況,分析變形原因,測量變形大小,做到心中有數其次確定矯正順序,原則上是先整體變形矯正,後局部變形矯正.角變形往往先

矯正,而凹凸變形又往往放在後矯正其三確定加熱部位和方法,由幾名工人同時加熱效果較佳,有些變形三角形單靠熱矯正有困難,可以藉助輔助工具外力來對適當部位進行拉、壓撐、頂、打等,加熱位置應盡避開關鍵部位,避免同一位置反覆多次加熱最後選定合適的火焰和加熱温度。矯正後要對構件進行修整和檢查,如(圖5)所示。

(圖5 a)板件凹凸變形:凹凸變形範圍較小,可用點狀加熱矯正凹凸變形範圍較大,用線狀(平行線或網狀)加熱矯正。矯正順序由凸面周圍對稱地逐漸向凸面中心進行,範圍大時可由幾名工人同時操作

(圖5 b)折皺變形:變形較小,可以平行線方式加熱為主。變形較大,應以三角形方式加熱為主。兩種方式綜合矯正效果更好。平行線和三角形加熱都應從凸起的兩側開始,向最高處圍繞。平行線寬15~20 mm,線距80 mm三角形常用頂角30°,腰長80 mm,左右等腰三角形,一般1 m內1至3個為宜。

(圖5 c)角變形:在翼緣板凸與焊縫對應位置用線狀加熱,線寬為0.5-2 t,加熱深度為1/2-1/ 3t(t為翼緣板厚)。

(圖5 d)彎曲變形:厚板彎曲可在凸面最高點附近線狀加熱,一次矯正不過來,在兩側附近再加熱,加熱深度同角變位鋼管彎曲在凸起處點狀加熱,加熱移動要迅速,一次矯正不過來,可再次加熱,但加熱點位置與前次要錯開,加熱深度等於管壁厚型鋼彎曲在凸的一側用三角形加熱,三角形底邊在邊緣上,加熱深度為翼緣厚度,三角形高度為型鋼寬的1/5~2/3箱形構件彎曲在上蓋板上線狀加熱,加熱深度等於蓋板厚度,線寬為板的2倍厚度,同時在兩側腹板上三角形加熱(最好位於隔板處),深度等於腹板厚度,三角形高為腹板高的1/6-2/5

(圖5 e)扭曲變形:板條扭曲變形,將其置於平台上,在凸面線狀加熱,加熱線與板條長邊夾角為45°,加熱線寬度一般取板厚的1~2倍,深度為板厚的1/2-2/3加熱由板條中部開始向兩端進行,矯正後如仍有殘留彎曲變形,可用三角形加熱法進行彎曲變形矯正箱形構件扭曲,將其置於平台上,在兩腹板的外側線狀加熱,由兩端向中間進行,加熱線寬度和深度同上,再在兩蓋板外側線狀加熱矯正。

一、首先我們先分析變形產生原因

1.吊裝前、未對構件進行檢查和變形的矯正,就盲目吊裝:

2.對跨度或長度較長的尾架、樑等橫向構件,在吊裝時選擇重心吊點位置不當,在構件自重壓力、吊裝作用力等影響下,使構件失穩,產生彎矩、拱度及變形,影響鋼結構安裝的尺寸

3.構件吊裝前,未按構件的結構特點要求進行加固

4.構件吊裝就位時發現位置不符,又不採取正確的處理措施,而強行安裝,使安裝後的構件不符合設計和規範的規定。

二、防治措施

1.構件吊裝前,必須認真複查測量已裝配好的構件和吊裝件的長度、水平度、垂直度和連接點的位置尺寸,必須保證.硯確當構件存在變形時,應按質量標準和矯正式藝參數進行橋正後,方準吊裝和安裝

2.凡屬跨度或長度尺寸較長的、剛性較差的構件,在吊裝前應正確的選擇重心受力吊點,方法可通過計算或試吊法確定.未按構件的結構特性予以加固,以防構件在自重壓力和吊裝作用力等影響下,構件失穩、產生彎矩和發生變形

3.當構件吊裝就位,發現安裝連接的尺寸、位置嚴重不符合時.應立即將構件放到地面,分析原因並進一步複查測量構件有關尺寸,缺陷及原因找出後,按設計要求的尺寸完成處理工作後再行吊裝不允許構件存在嚴重質量問題,不經處理.以強行組對和任意改變結構連接位置等錯誤作法進行安裝。

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