梁及柱的焊接

箱形梁的组装
箱形梁的组装方法如图9-10所示，首先将 一侧盖板置于平台上，然后组对隔板，接 着组装两侧腹板形成槽形，焊接隔板三面 角焊缝，最后在槽形上组装另一盖板，形 成箱形。
组装隔板
组装腹板成槽形
扣盖成箱形
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梁的焊接 工形梁的焊接 工形梁首先焊接四条主角焊缝，一般采用
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图9-1 焊接工字梁断面形状
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箱形梁的断面形状为封闭形，整体结构刚性 大，可以承受较大外力，常用的箱形梁的断 面形状见图9-2。图9-2 a)和图9-2 b)是由型 钢和钢板组合焊接成的箱形梁，它结构简单， 焊接量小，受型钢轧制的限制，它们截面尺 寸较小；如果设计大截面尺寸的箱形梁就需 要采用钢板组合焊接，
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图9-3 焊接梁的外形
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梁与梁的对接
梁与梁的对接包括上、下盖板的对接和梁腹板的对 接，一般盖板对接坡口冲上，平位施焊；腹板对接 焊缝立位施焊，腹板厚度较薄时，开单面坡口，如 果腹板厚度较厚，开双面坡口。随着陶质衬垫的开 发和推广使用，通常采用陶质衬垫单面焊双面成形 工艺，避免对接焊缝背面气刨清根，见图9-5。因 为在焊接下盖板对接焊缝时，受到腹板的遮挡，正 对腹板处焊接操作和焊缝清理受到障碍，为了保证 下盖板对接焊缝与腹板正对段的焊接质量，腹板端 部应开适当的过焊孔，如图9-5详图A所示。
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图13-1 箱形杆件的焊接弯曲变形
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图13-2 工形杆件的焊接扭曲变形
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（二） 梁、柱焊接变形防止措施 1.设计措施 1）确定合理的焊缝尺寸和坡口形式 焊缝尺寸直接关系到焊接工作量和焊接变形
量的大小，焊缝尺寸大，不但焊接量增加， 而且焊接变形也大。如果设计者对焊缝不够 了解，对焊缝信心不足，片面地认为只有增 大焊缝尺寸才能够保证构件安全，不合理地 增大焊缝尺寸，增大了构件的焊接变形。因 此在保证结构承载能力的条件下，应尽可能 减小焊缝尺寸。
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图9-1c)是为了提高承载能力，增加型钢梁 的腹板高度，并且使焊缝避开受力复杂的位 置，将腹板接宽的工字梁；当梁的上部有较 大的载荷，并需要纵向加劲提高上部的稳定 性时，可采用图9-1d)所示的工字梁；在电 站锅炉钢结构中，有些大板梁的高度很高， 为了便于制造和吊装，将两个工形梁叠放并 栓接在一起，称为叠形梁，如图9-1 e) 所示。
焊焊接隔板三面角焊缝，应对称焊接，扣 盖组成箱形后，焊接箱形四条主角焊缝。 主角焊缝一般采用埋弧自动焊，为了防止 箱形杆件扭曲变形，四条主角焊缝应同向 焊接，同一腹板侧两条主角焊缝对称焊接。 如果坡口较深，焊接量大，应首先焊接四 条主角焊缝的坡口根部焊道，增加箱形的 整体刚度，然后再对称焊接填充焊道.
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如果焊接T形梁，角焊缝焊后会产生很大的 弯曲变形，如图13-5 a)为了减小梁的弯曲 变形，可以将两个T形梁连接成工形，如图 13-5 b)所示，然后进行工形角焊缝的焊接， 待工形杆件焊接完成后，再将工形拆成两个 T形梁。
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图13-5 T形梁的焊接方案
定位焊（主焊缝焊后拆开）
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二.柱的焊接 实腹柱的焊接 工形实腹柱和箱形实腹柱的焊接要求与工形
梁和箱形梁的焊接要求相近，一般主角焊缝 采用埋弧自动焊，加劲板或隔板采用CO2气 体保护焊。对于要求隔板四面全焊的箱形柱， 最后采用电渣焊焊接隔板与盖板间角焊缝。
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格构柱的焊接 格构柱的焊接一般较简单，焊缝长度较短，
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梁及柱的焊接
第一节 梁的焊接 梁的结构 在工作状态承受弯曲的杆件叫做梁。
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梁的外形 根据梁的断面形状的不同，主要有工字梁
和箱形梁两大类。常用的工字梁断面形状 见图9-1，最简单的工字梁由三块板组成， 见图9-1a)，焊接四条角焊缝，结构简单， 焊接工作量小，应用最广泛；图9-1b)是为 了增加翼缘厚度而采用双层翼缘板的工字 梁
如图133所示的焊接梁是由两根槽钢盖板和若干隔板组成槽钢与盖板间焊接角焊缝1隔板与盖板间焊接角焊缝2隔板与槽钢间焊接角焊缝3这个构件可采用三种不同的组装焊接图133带盖板的双槽钢箱形梁盖板槽钢隔板焊缝1焊缝2焊缝3先把隔板与槽钢装配在一起然后焊接角焊缝3再将盖板与槽钢加隔板装配起来焊接焊缝1最后焊接焊缝2焊接变形焊缝321均在中性轴以下造焊缝1焊缝2焊缝3先把槽钢与盖板装配在一起焊接焊缝1再装配隔板焊接焊缝2最后焊接焊缝3焊缝12均在中性轴以下造成上拱焊接变形而焊缝3绝大部分在中性轴以上造成下弯焊接变形焊缝1焊缝3焊缝2先将隔板与盖板组装起来焊接焊缝2然后装配两侧槽钢焊接焊缝1和焊缝3由于焊缝2距离中性轴很近产生的焊接变形很小焊缝2焊缝1焊缝3对于工形梁的焊接为了保证梁上拱应首先焊接下盖板侧角焊缝然后焊接上盖板侧角焊缝见图134尺寸较大需要多道施焊应首先焊接四条主角焊缝的根部第一焊道然后再逆序焊接其余焊道见图134工形梁主角焊缝焊接顺序如果焊接t形梁角焊缝焊后会产生很大的弯曲变形如图135a为了减小梁的弯曲变形可以将两个t形梁连接成工形如图135b所示然后进行工形角焊缝的焊接待工形杆件焊接完成后再将工形拆成两图135t形梁的焊接方案定位焊主焊缝焊后拆开2采用正确的焊接方向对于梁柱主角焊缝应同向施焊箱形杆件同一腹板侧两条主角焊缝应对称焊接
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梁与梁的T形连接 工形梁与工形梁的T形连接包括横梁盖板
与主梁盖板的对接，以及横梁腹板与主梁 腹板的角接，如图9-7 a)所示；箱形梁的T 形连接包括横梁盖板、腹板与主梁盖板间 角焊缝，如图9-7 b)所示。工形梁与工形 梁的T形连接，一般在主梁的两侧都有连 接，如果只在主梁的一侧连接，则需要在 主梁的另一侧增加加劲板结构，以增加梁 的刚度；箱形梁与箱形梁的T形连接，在 正对横梁处主梁内侧设置横向加劲隔板。
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第二节 柱的焊接 柱的结构 在工作状态承受压力的杆件叫做柱。 1.柱的分类 根据断面形状的不同，柱分为工字柱、梅花
形柱、箱形柱、圆形柱等，断面形状
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图9-12 柱的断面形状
工形柱
梅花形柱
箱形柱
圆形柱
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根据结构不同，柱分为实腹柱和格构柱。实 腹柱见图9-13，采用型钢或钢板组成，型钢 实腹柱焊接量小，加工简单，但受到型钢尺 寸的限制。钢板实腹柱适应性强，可根据要 求制作各种大小尺寸的柱，但焊接量大，制 造比较复杂。格构柱见图9-14，一般采用型 钢拼焊而成，格构柱构造简单，质量轻，省 材料，风的阻力小，但焊缝短，不利于自动 化焊接。
槽 钢 隔 板 焊 缝 3
焊 缝 2
盖 板 焊 缝 1
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先把隔板与槽钢装配在一起，然后焊接角焊 缝3，再将盖板与槽钢加隔板装配起来，焊 接焊缝1，最后焊接焊缝2
焊缝3
焊缝2 焊缝1
焊接变形焊缝3、2、1均在中性轴以下，造 成杆件上拱
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先把槽钢与盖板装配在一起，焊接焊缝1， 再装配隔板，焊接焊缝2，最后焊接焊缝3
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2）尽可能减少不必要的焊缝 在焊接结构中，应力求焊缝数量少，避免不
必要的焊缝。在设计焊接结构时，常常采用 加劲肋板来提高结构的稳定性和刚度，比如 有的结构件，为了减轻钢板的重量，采用厚 度较薄的钢板，而通过增加加劲板的数量来 提高结构刚度，这样加劲板增加太多，并且 很密集，会造成很大的焊接变形，增加组装 和修整的工作量，反而不如适当增加钢板厚 度，减少加劲肋板更经济。
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图9-5 梁对接焊缝坡口
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梁与梁对接焊缝，一般位于梁受弯矩较小处， 避免对接焊缝分布在梁跨度中间区域。另外， 在同一对接口处，盖板对接焊缝与腹板对接 焊缝可以错开布置，避免对接焊缝位于同一 截面上，见图9-6，当盖板、腹板对接焊缝 焊接完成后，再焊接主角焊缝。
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图9-2 焊接箱形梁断面形状
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根据梁的截面形状是否有变化，又可分为等 截面梁和变截面梁两大类。等截面梁结构简 单，制造方便，如图9-3 a)所示。变截面梁 主要是根据梁长度方向上的受力大小不同， 通过改变盖板的厚度、腹板的宽度或腹板的 外形来达到梁截面尺寸的变化，图9-3 b)是 双层翼板梁，图9-3 c)是不等厚翼板对接梁， 图9-3 d)是鱼腹形梁，图9-3 e)是等高空腹 梁，图9-3 f)是不等高空腹梁。
焊缝1
焊缝2 焊缝3
焊缝1、2均在中性轴以下，造成上拱焊接 变形，而焊缝3绝大部分在中性轴以上，造 成下弯焊接变形
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先将隔板与盖板组装起来，焊接焊缝2，然 后装配两侧槽钢，焊接焊缝1和焊缝3
焊缝2
焊缝3 焊缝1
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由于焊缝2距离中性轴很近，产生的焊接变 形很小
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图9-7 梁与梁的T形连接
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三. 梁的焊接 梁的组装 工形梁的组装 工形梁的组装方法分为卧式组装和立式组装。
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图9-8 工形梁卧式组装示意图
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图9-9 工形梁立式组装示意图
组 装 T形
组装工形
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图9-13 实腹柱
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隔板
隔板
隔板
型钢实腹柱
钢板实腹柱
图9-14 格构柱
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柱头 柱头主要与被支撑梁相连接，或焊接端部封
头板，见图9-18。 图9-18 柱头结构
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柱脚 柱脚主要承受外力和整个柱的质量。柱脚
需要具有较大的刚度，一般在柱脚处采用 加劲板补强，柱脚结构见图9-19，柱脚与 基础通过螺栓或焊接与基础相连。 图9-19 柱脚结构
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图9-6 梁对接焊缝的布置
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在梁与梁对接的盖板、腹板焊接顺序上，应 首先焊接下盖板、腹板、上盖板对接焊缝的 根部焊道2～3道，然后交替焊接三条对接 焊缝的填充焊道，避免盖板、腹板对接焊缝 一一单独施焊，否则会产生很大的应力集中 和焊接变形。在焊接盖板与腹板较近处焊缝 时，由于焊接操作和焊缝清理空间受到障碍， 应当做到操作细心，采用专用小型磨光机认 真清理，以保证焊接质量。
埋弧自动焊，船位焊接，为了保证梁上拱 度，首先焊接下盖板侧角焊缝，然后焊接 上盖板侧角焊缝。对工形盖板焊接变形修 整后，组装腹板上加劲肋，采用CO2气体 保护焊焊接加劲肋角焊缝，应从梁长度方 向的中间向两端对称焊接，有顶紧要求的 加劲板应从顶紧端向另一端焊接。
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箱形梁的焊接 箱形杆件组成槽形后，采用CO2气体保护
具有重要意义，同一个焊接构件，如果采用 不同的组装和焊接顺序，焊后产生的焊接变 形不一样。如图13-3所示的焊接梁，是由两 根槽钢、盖板和若干隔板组成，槽钢与盖板 间焊接角焊缝1，隔板与盖板间焊接角焊缝 2，隔板与槽钢间焊接角焊缝3，这个构件 可采用三种不同的组装焊接
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图13-3 带盖板的双槽钢箱形梁
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如图9-2 c) 是口字形箱形梁；图9-2 d) 是井字形箱形 梁；为了提高箱形梁的整体刚度，需要在盖板和腹板 上焊接纵向加劲肋，如图9-2 e)所示；在公路桥钢砼 结合梁上，一般采用开口箱形梁，如图9-2 f)所示， 箱形梁与混凝土桥面间采用剪力钉连接；目前在公路 桥钢箱梁设计上，一般采用正交异性板箱形结构，在 箱形梁顶板、底板、腹板和隔板上设置U形加劲肋、 板式加劲肋或球扁钢进行补强加劲，如图9-2 g)所示。
对于工形梁的焊接，为了保证梁上拱，应首 先焊接下盖板侧角焊缝，然后焊接上盖板侧 角焊缝，见图13-4 a），如果梁的焊脚尺寸 较大，需要多道施焊，应首先焊接四条主角 焊缝的根部第一焊道，然后再逆序焊接其余 焊道，见图13-4 b）。
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图13-4 b） 工形梁主角焊缝焊接顺序
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3）合理安排焊缝位置 在进行结构设计时，焊缝尽可能对称于截面
中性轴，这样，有可能使焊缝产生的焊接变 形相互抵消，对减小梁、柱的焊接变形有利。 另外焊缝尽量靠近中性轴分布，焊缝距离中 性轴越近，产生的焊接变形越小。
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2.工艺措施 1）采用正确的组装和焊接顺序 采用合理的组装和焊接顺序对减小焊接变形
组装定位后，主要采用焊条电弧焊或CO2 气体保护焊方法焊接，尽可能对称施焊。
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第三节 梁、柱焊接缺陷产生原因及防止 措施
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一、梁、柱焊接变形
（一） 梁、柱焊接变形产生原因
梁、柱焊接变形主要有弯曲变形和扭曲变形。产生梁、
柱弯曲变形的原因是，当焊缝分布不在构件截面的中 性轴上或不对称，由于焊缝焊接后会产生纵向收缩 或横向收缩，会产生弯曲变形，图13-1是箱形杆件 的焊接弯曲变形，当焊缝距离构件截面的中性轴越 远，或不对称分布越严重，造成的梁、柱焊接弯曲 变形量越大。造成梁、柱扭曲变形的原因是，由于梁、 柱的焊接顺序和焊接方向不当，由于在杆件截面各部 位上的焊缝沿杆件长度方向产生的收缩变形不一致， 就会产生扭曲变形，图13-2是工形杆件的焊接扭曲变 形。
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2）采用正确的焊接方向 对于梁、柱主角焊缝，应同向施焊，箱形杆
件同一腹板侧两条主角焊缝应对称焊接。箱 形隔板、工形杆件上加劲肋应从梁的中间向 两端对称焊接，有顶紧要求的加劲肋应从顶 紧端向另一端焊接。