箱形柱隔板焊接技术探讨：几面电渣焊最合适？

大家好，我是双无语。

之前讨论箱柱时，有读者留言讨论焊接隔板应该采用多少面电渣焊的问题。让我们开始讨论这个话题。电渣焊应采用几面？这也是钢结构区别于混凝土的一个重要方面：钢结构的连接节点设计更加细致。

（图中箱柱隔断只能三边焊接）

“隔断的一侧和两侧的电渣焊怎么偷料的？手工焊完三边后电渣焊一侧不是正常操作吗？” ——WLH_45；

“只要焊缝符合要求，控制变形就不应该被认为是偷工减料”——阿里；

“工作了这么多年，我不懂按图施工的概念？设计图纸和规范是片面的吗？” - 瑞兹

隔断有多少种类型？

在讲箱柱隔断之前，我们首先要区分隔断的类型。

1、结构隔断：四面焊接，无损检测。

2、工艺隔断：三边焊接，无需检验。此隔板的作用主要是固定和控制箱柱在制造过程中的变形。

（箱形立柱的结构隔断和工艺隔断）

我在本文中要讨论的是第一种类型：结构受力分区。这种分区是图集中“16G519”中经常出现的部分。

电渣焊有多少面？什么是电渣焊

主要是为了照顾不懂焊接工艺的读者，这里放个示意图。

电渣焊有几面？

受结构受力的内隔板需要进行四个侧面的焊接，那么哪些侧面应该采用电渣焊呢？当有操作空间时，最多只能在三边进行电弧焊，并且由于最后一侧被钢板覆盖，因此只能采用电渣焊。这留下了以下三种可能的组合：

1、三面采用弧焊，包边采用电焊；该方法在协会标准中是允许的。

2、采用双面电弧焊、双面电渣焊； 《高钢规程》中要求采用此方法。

3、各面均采用电渣焊。

《钢结构制造技术标准》T/CSCS 016-2021

6.9.5条规定：隔膜厚度≤18mm时，可采用三边坡口焊、一侧电渣焊；大于18mm时，宜采用双面电渣焊、双面分段焊。

（箱柱结构隔板一侧电渣焊，两侧电渣焊）

隔板厚度

箱体截面尺寸

可用的

≤18毫米

—

三面坡口焊、一侧电渣焊

>18毫米

＜600mm

双面电渣焊、双面分段焊

>18毫米

≥600mm

四面电渣焊

文章的描述中特别提到，如果空间足够大，可以让人进去焊接，则不需要电渣焊。

“箱形构件隔板的电渣焊：当截面尺寸≥600mm时，也可用焊机直接进入构件进行焊接。”

这篇文章的内容也从另一个方面揭示了目前的情况：劳动力成本仍然比较低。如果使用体力劳动更便宜，为什么要花这么多钱购买更自动化的设备和装配呢？ 《高钢规定》JGJ99-2015

第 9.6.15 条，整整 12 段，都是关于电渣焊的。由此可见电渣焊接质量的重要性！

“箱形构件闭合后，用两台焊机通过预留孔同时进行电渣焊：同一隔板两侧的电渣焊应同时进行，并在焊接处形成。一度;”

【文章解读】“焊接时应采用两台电渣焊机同时对构件两侧进行焊接，防止焊件变形。”

哪种组合合适？这需要评估焊接对部件变形的影响。

焊接变形的影响

1988年，川田工业公司渡边武史发表的一篇论文《钢结构箱形柱的制造测试》详细论述了超高层建筑钢结构中使用的箱形柱的制造方法和焊接工艺。

研究主要通过足尺制造实验来验证钢结构箱形柱的制造方法、焊接工艺和质量控制方法，同时积累数据，提高实际工程中的制造精度。通过观察各制造阶段部件的收缩情况，发现隔膜的电渣焊影响最大，平均收缩量约为1.44mm。

由于电渣焊热输入较大，单面电渣焊会造成立柱弯曲变形和残余应力分布不均匀。因此，采用隔断两侧对称的喷嘴电渣焊较为合理，即《高钢规》9.6.15条中的要求。

由于人工昂贵，日本普遍采用四面电渣焊。据计算，电渣焊的焊接效率是气体保护焊的四倍。

（箱形柱结构隔板四面均采用电渣焊）

电渣焊接缺陷的影响

一些研究还发现，在制造过程中，隔板与柱壁内表面的连接处很容易出现细小的缺口或空隙。这个差距虽然很小，但是用特殊方法观察的时候还是可以看到的。当结构反复受到地震力作用时，这个间隙使得焊缝两侧的钢板更容易开裂和断开。因此，在制造过程中，需要严格要求隔板的加工和安装精度，以确保避免出现此类间隙。

同时，研究还提出了一种改进的节点形式，以避免间隙的影响。每个围板与立柱连接处最内侧处设置了45度半断面坡度，以更好地消除可能出现的内部问题。焊接缺陷引起的裂纹。

概括

对于看似简单的隔板电渣焊接问题，美国、日本、台湾等地震多发地区从1988年至2018年持续进行了深入细致的研究，并将成果用于优化钢结构设计细节并推广应用。

虽然在技术层面，我们有很多研究成果和经验可以借鉴，但到了实际项目实施时，我们还有很大差距。为了节省一侧电渣焊，选用三边分段焊。如何真正焊接出符合要求的截面焊缝？真的会省钱吗？

现有成熟的技术要求在纸面上很容易提及，但如果在应用中缺乏经济合理性，在实践中实施起来就会变得困难，这必然导致钢结构工程经常出现混乱。

您接触过的钢结构工程中，都遇到过哪些“乱象”？欢迎大家一起交流讨论。

参考资料：《焊接手册》第三卷、《钢结构制造技术标准》T/CSCS 016-2021、《高层民用建筑钢结构设计规范》JGJ99-2015、《钢结构制作试验》结构箱形钢结构柱》《钢结构特殊弯矩中使用焊接组合箱形柱的问题》框架（钢结构特殊弯矩中使用焊接组合箱形柱的问题帧）》