国家体育场鸟巢工程钢结构加工制作介绍专题培训课件
2024版钢结构工程培训ppt课件
高性能化
集成化
通过研发新型高性能钢材和连接技术，提高 钢结构工程的承载能力和抗震性能。
推动钢结构工程与其他建筑系统的集成，如 与建筑信息模型（BIM）技术的结合，实现 全生命周期管理。
02
CATALOGUE
钢结构材料
钢材的种类与性能
钢材种类
包括碳素结构钢、低合金高强度结 构钢等。
钢材性能
具有高强度、良好的塑性和韧性， 以及可焊性和耐腐蚀性。
感谢观看
矫直工艺与设备
采用先进的矫直设备和工艺，对 钢材进行矫直处理，确保钢材的 直线度和弯曲度符合要求。
检验工艺与设备
采用无损检测、超声波检测等先 进检测设备和技术，对焊缝质量
进行全面检测和控制。
质量检验与控制
进货检验
对进厂的原材料和零部件进行严格的 质量检验，确保符合设计要求和相关 标准。
过程检验
在加工制作过程中，对每个工序进行 质量检验和控制，确保产品质量始终 处于受控状态。
钢材的选用与验收
选用原则
根据工程需求、荷载条件、连接方式 和施工环境等因素综合考虑。
验收标准
检查钢材的质量证明书、炉批号、规格 尺寸、外观质量等，确保符合设计要求 和国家标准。
钢材的储存与保管
01
02
03
储存环境
选择干燥、通风、无腐蚀 性气体的室内仓库或棚库。
堆放方式
按规格、品种分类堆放， 避免混淆和损伤。
保管措施
定期检查钢材的锈蚀情况， 及时处理并采取防锈措施， 确保钢材在储存期间保持 良好的状态。
03
CATALOGUE
钢结构设计基础
结构设计原则与方法
设计原则
确保钢结构的安全性、适用性和经济性，满足建筑功能、荷载要求和抗震设防 标准。
建筑结构——国家体育馆鸟巢 ppt课件
笨，没有学问无颜见爹娘 ……” • “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
4
结构：
从形式上讲： 钢结构形成整体的巨型空间马鞍形钢桁架编 织式“鸟巢”结构。
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空间扭曲构建的制作
“鸟巢”外罩由不规 则的钢结构构件编 织而成，其中边长 一米的方钢管被连 接成120多根长短不 同、倾斜角度多样
的钢柱
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垂直剖面
水平剖面
70％以上都是双斜柱——一根柱子在垂直面上 扭转两次
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钢结构与混凝土看台上 部完全脱开，互不相连， 形式上呈相互围合，基 础则坐在一个相连的基
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其中外层膜由884块ETFE膜 组成，在这884块膜中面 积最小的不超过1平方米 ，而面积最大的达到250 平方米，整个铺设面积 接近4万平方米。
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固定于钢结构下弦之下及内环侧壁的半透明的下层PTFE声 学吊顶。
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分段1 柱脚分段
分段2
分段3
150吨履带吊
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另外，国家体育场 在建设中采用了先 进的节能设计和环 保措施，比如良好 的自然通风和自然 采光、雨水的全面 回收、可再生地热 能源的利用、太阳 能光伏发电技术的 应用等。
"鸟巢"的外观之所以独创为一个没有完全密封的鸟巢状，就是考虑既能
使观众享受自然流通的空气和光线，又尽量减少人工的机械通风和人工
光源带来的能源消耗。"巢"内使用的光源，都是各类高效节能型环保光
源。在行人广场等室外照明中也尽可能地采用太阳能发电照明系统。在"
国家体育场鸟巢钢结构焊接ppt课件
焊接技术；
（八）防止冷、热裂纹技术；
• （九）层状撕裂防止和处理技术；
• （十）特殊焊缝处理技术；
• （十一）焊接机器人（FCAW-SS）焊接技术的应用；
• （十二）钢筋T型焊接接头压力埋弧焊新工艺；
• （十三）复杂钢结构应力应变控制技术；
• （十四）特殊钢结构合拢技术。
SUCCESS
THANK YOU
• （八）、记录和阐述了建筑钢结构合拢技术，第一次对 建筑钢结构合拢及合拢焊缝进行定义，在理论上进行了 深入浅出的分析，再一次丰富和发展了建筑钢结构应用 技术理论。
•
2006年10月1日，中共中央总书记、国
家主席、中央军委主席胡锦涛在到过长江
三峡大坝工地之后，第一次亲临建筑工地
视察工作，到工地看望“鸟巢”人；他满
•
据不完全统计，整个“鸟巢”所消耗的焊材2100吨以上，
同样也是国内之最。
•
我们成功地破解了“鸟巢”焊接难关，赢得了工程的最
后胜利。
钢结构主结构合拢场面
四、“鸟巢”钢结构焊接工程八大特
• （一）、国家体育场“点鸟巢”钢结构焊接工程采
用的14项焊接技术在理论和实践上都有建树和突 破，基本复盖了建筑钢结构的全部焊接技术，代 表了建筑钢结构焊接技术的发展趋势，，为建筑 钢结构焊接技术进步起到推动和促进的作用。
二、“鸟巢”十四大焊接技术
• （一）Q460E-Z35焊接性试验研究新技术；
• （二）大规模采用电加热预（后）热技术；
• （三）厚板采用SMAW-GMAW-FCAW-G复合新工艺技术；
• （四）大面积采用仰焊技术；
• （五）GMAW、FCAW-G大流量防风技术；
• （六）钢结构低温焊接技术； （七）铸钢和异种钢
建筑结构——国家体育馆鸟巢PPT课件
在鸟巢 的主桁架的 结构设计中， 多采用了三 角形稳定结 构支撑。
.
鸟巢顶部主 结构ห้องสมุดไป่ตู้面图
每个大跨度 的主桁架通 过之间的契 合，搭建并 通过与立面 结构、顶面 次结构形成 大跨度的空 间结构体系。
.
屋盖主体结构实际上是由两向不规则斜交的平面桁架系组成的约为 340m ×290m 的椭圆平面网架结构,网架外形呈微弯形双曲抛物面, 周边支承在不等高的24 根立体桁架柱上,每榀桁架与约为140m ×70m 长椭圆内环相切或接近相切
.
体育馆宽阔而复杂的结构，使得它不得不承受很大的非传统应力， 除了纵向拉力外，它还将承受强大的横向拉力。它的结构形状有弧 度，不同的部位之间都有拉力，这对离支柱最远的横梁中间点会施 加非常沉重的应力
.
为了保证“鸟巢”的安全性，在“鸟 巢”受力最为集中的24根柱子和柱角 上使用了我国自主创新生产的Q460特 型钢材。科研人员通过几千次的试验
础底板上。
.
大量采用空间弯扭构件、节点复杂，安 装难度大。无论是主结构之间，还是次 结构之间，都存在多根杆件（多达10根
）空间交汇现象。
.
世界最大 透明顶棚
国家体育场屋顶钢结构上 覆盖了双层膜结构。
即固定于钢结构上弦之间 的透明的上层ETFE膜 和固定于钢结构下弦之下 及内环侧壁的半透明的下 层PTFE声学吊顶。
最终寻找到了钢材合适的配方配比 保证了鸟巢的抗震性、抗低温性、焊 . 接性，铸就了“鸟巢”的铁骨钢筋。
一连串互相交错的钢铁桁架，最长313公尺，围绕住中间的混凝 土座位区，钢铁互相支撑像真正鸟巢里交错的枝条
.
最高的钢柱全长 21米，横跨体育 场一至四层；最 倾斜的钢柱和地 面的夹角达到59 度，钢柱的最大 自转角度超过45 度。
第4~6节(鸟巢钢构施组)
第四节材料采购与试验4.1各种材料选择4.1.1钢材4.1.1.1对所采购的Q345、B、C、D钢材，要严格按《低合金高强度结构钢》（GB/T1591—1994）标准进行检验，所购钢材数量和品种要与定货合同相符，钢材质量保证书内容要与钢材上打印的记号符合，并有材质证明书（炉号、钢号、化学成分、机械性能、规格尺寸）。
当板厚度≥40mm，要求按YB4104—2000《高层建筑结构用钢板》生产。
4.1.1.2钢板80mm厚采用Q345B、C、D（焊材E5015、E5016、E5018）。
4.1.1.3钢板40mm、60mm厚采用Q345B、C、D（焊材同上）。
4.1.1.4钢板20mm、30mm厚采用Q345B、C、D（焊材同上）。
4.1.1.5钢材采购河南舞阳钢厂生产的优质钢板，或采用国外进口相当于我国厚钢板性能和设计要求。
4.1.1.6设计提出标准在合同中注明：比如：保证碳当量（Ceq）及裂纹敏感指数双控（Pcm）、保证屈强比、保证钢板不平度值最低值、冷弯角度数值、超声波探伤及厚度方向断面收缩率检测要求。
4.1.2焊接材料附表6-11 焊接材料选择附表6-12 常用结构钢材CO2气体保护焊实芯焊丝选配4.1.3高强度螺栓附表6-13 大六角头高强度螺栓连接副附表6-14 扭剪型高强度螺栓连接副4.2有关材料试验4.2.1钢材4.2.1.1钢材的化学成分的分析附表6-15 高层建筑结构用钢板的化学成分附表6-16 厚度方向性能钢板的级别和技术要求4.2.1.2高层建筑结构用钢板力学性能附表6-17 高层建筑结构用钢板力学性能4.2.1.3碳当量（Ceq）Q345GJZ t ≤50 Ceq≤0.42t ＞50～100 Ceq≤0.444.2.1.4焊接裂纹敏感性指数PcmQ345GJZ t ≤50 Pcm≤0.29t ＞50～100 Pcm≤0.294.3有关材料质量控制措施4.3.1材料入库检验：4.3.1.1生产厂家的材质证明书4.3.1.2按供货清单清点各种钢材型钢规格数量和检查断面尺寸、壁厚、长度、直线度、外表面质量，平整度等。
建筑结构——国家体育馆鸟巢ppt课件
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全世界跨度最大的钢结构建筑
总长36公里，交 错扭曲的钢条看 起来像是随意放 置，不过事实上 每根梁柱与每个 接点都必须精确 定位，非常有秩 序地撑起整座体 育馆的重量。整
个建筑通过巨型网状结构联系，由结构的组件相互 支撑，内部没有一根立柱。
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结构：
从形式上讲： 钢结构形成整体的巨型空间马鞍形钢桁架编 织式“鸟巢”结构。
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体育馆宽阔而复杂的结构，使得它不得不承受很大的非传统应力， 除了纵向拉力外，它还将承受强大的横向拉力。它的结构形状有弧 度，不同的部位之间都有拉力，这对离支柱最远的横梁中间点会施 加非常沉重的应力
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为了保证“鸟巢”的安全性，在“鸟 巢”受力最为集中的24根柱子和柱角 上使用了我国自主创新生产的Q460特 型钢材。科研人员通过几千次的试验
冬季吸收土壤中蕴含的热量为"鸟巢"供热；夏季吸收土壤中存贮的冷量
向"鸟巢"供冷，能节省不少电力资源。在“鸟巢”的顶部装有专门的雨
水回收系统，被收集起来的雨水最终变成了可以用来绿化、冲厕、消防
甚至是冲洗跑道的回收水。诸多先进的绿色环保举措使国家体育场成为
了名副其实的大型"绿色建筑"。
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Thanks
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空间扭曲构建的制作
“鸟巢”外罩由不 规则的钢结构构件 编织而成，其中边 长一米的方钢管被 连接成120多根长短 不同、倾斜角度多
样的钢柱
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垂直剖面
水平剖面
70％以上都是双斜柱——一根柱子在垂直面上 扭转两次
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钢结构与混凝土看台上 部完全脱开，互不相连， 形式上呈相互围合，基 础则坐在一个相连的基
国家体育场(鸟巢新技术)
建筑技术第39卷564国家体育场（鸟巢）工程施工新技术综述李久林，杨俊锋，杨庆德，邱德隆，盛宇，张颖（北京城建集团有限责任公司，100088 北京）摘要：国家体育场是2008年北京奥运会的主会场。
其造型呈马鞍形，外壳由钢结构编织成鸟巢状，内部为三层碗状看台混凝土结构。
看台结构存在大量斜柱、斜梁、空间环梁等异形构件。
钢结构总用钢量约4.2万t。
施工中通过采用高强高性能混凝土技术、钻孔灌注桩后压浆技术、HRB钢筋应用技术、Q460高强钢厚板焊接技术、成套箱形弯扭构件加工制作技术等，取得了一系列研究成果，提高了我国建筑技术水平，社会经济效益和环保效益非常显著。
其中7项科技成果填补国内空白，达到国际先进或国际领先水平，完成了国家级工法4项。
本工程已获得结构“长城杯”金杯和中国钢结构金奖。
关键词：体育场；鸟巢；钢结构；混凝土；厚板焊接中图分类号：TU 74 文献标识码：B 文章编号：1000－4726（2008）08－0564－00SUMMARY OF NEW CONSTRUCTION TECHNOLOGIES IN NATIONAL STADIUMLI Jiulin, YANG Junfeng, YANG Qingde, QIU Delong, SHENG Yu，ZHANG Ying(Beijing Urban Construction Group Co.，Ltd.，100088，Beijing，China)Abstract: As the main stadium for 2008 Olympic Games, National Stadium has a saddle-like configuration and a bird nest steel shell while its internal structure is three floors of bowl concrete stands in which a lot of oblique posts and beams as well as spacial ring beams are arranged, with total steel consumption of 42，000 t. Some technologies were applied in the construction, including concrete of high strength and high performance, post pressure grouting into driven cast-in-place pile, applied technology for HRB steel bar, thick plate weld of high strength steel Q460 and fabrication of bending-twisting box components and etc. The research achievements made in the project have improved the construction level of our country, reached remarkable social, economical and environmental benefits. Among them, 7 scientific achievements attain the international advanced or leading level, 4 construction methods completed reach the national level. The project has been awarded “Great Wall Cup” of structure and golden prize of China steel structure.Key words: stadium；bird nest；steel structure；concrete；thick plate weld国家体育场（图1）位于奥林匹克公园中心区南部，是北京2008年第二十九届奥运会的主会场，承担开幕式、闭幕式和田径比赛，赛时可容纳观众91 000人，其中临时坐席11 000个（赛后拆除）。
鸟巢钢结构工程介绍
一、工程概况
国家体育场工程位于北辰东路西侧奥林匹克公园中 心区南部。是北京2008 年奥运会的主会场。建筑造型 呈椭圆的马鞍形，外壳由钢结构有序编织成“鸟巢” 状独特的建筑造型，内部三层碗状看台下为四－七层 混凝土框架结构。奥运会期间可容纳观众9.1万人。工 程占地面积20.4公顷，总建筑面积约25.8万㎡。
钢板厚度：
主结构最大厚度110mm。当厚度≤34mm时，采用Q345D钢材；当厚 度≥36mm时，采用Q345GJ钢材；特殊高应力部位（部分内柱）采用 Q460E-Z35。 厚度分布： 组合钢柱：除少量棱形柱底部和顶部为90-110mm，其余为50-80mm， 另外两根方形斜柱板厚绝大多数为30、25、20mm。 桁架上弦杆：个别段为50mm外，其余均在40mm以下，大多数为30、 25、20mm。 桁架下弦杆：个别段为50、42mm外，其余绝大多数为20mm。 腹杆：20、14、10mm，多数为10mm。 次结构：板厚最大36mm，绝大部分为20mm以下。
的确是一幅充满想像力的经典建筑艺术作品，将这件艺术品用结构技术表 达出来，建筑设计院的结构设计师作了极大的努力和大量的结构计算工作。 2005年5月25日审批后的设计施工图正式提交，将施工图深化为加工制作 图，材料采购、加工、制作、运输现场拼装、吊装、焊接等一系列紧张有 序的工作，一步步将设计变为现实的建筑实体。呈现在我们的面前的作品 现在言成功还为时过早，但相信一定会成功，一定会成为我国工程建筑界 的一颗璀璨明珠。借此机会，我代表长江精工钢构集团，作钢结构制作与 施工技术简介。
以人为本、科技为先
国家体育场钢结构制作与施 工技术简介
长 江 精 工 钢 结 构 ( 集 团) 股 份 有 限 公 司
CHANGJIANG & JINGGONG STEEL STRUCTURE (GROUP) CO.,LTD
钢结构工程施工培训讲义图文并茂
对复杂的壳体零、部件，还需作图展开。有条件时应采 用计算机辅助设计。
1.1.2 号料
根据样板在钢材上画出构
件的实样，并打上各种加工记号， 为钢材的切割下料作准备。
工人在号料
土木工程施工
1 构件制作
1.2 切割下料
切割是将放样和号料的零件形状从原材料上进行下料分
离。常用的切割方法有：气割、机械剪切和等离子切割三种方
法。
1.2.1 气割下料
利用氧气与可燃气体混合产生的预热火焰加热金属表面 达到燃烧温度并使金属发生剧烈的氧化，放出大量的热促使下 层金属也自行燃烧，同时通以高压氧气射流，将氧化物吹除而 形成一条狭小而整齐的割缝。
气割法有手动气割、半自动气割和自动气割。手动气割
割缝宽度为4mm，自动气割割缝宽度为3mm。
1 构件制作
液压板料折弯机 数控三维钻孔机
土木工程施工
1 构件制作
1.4 除锈、防腐与涂饰
① 预弯：钢板在卷板机上卷曲时，两端边缘总有卷不到的部份，
即剩余直边。通过预弯消除剩余直边。
② 对中：为防止钢板在卷板机上卷曲时发生歪扭，应将钢板对
中，使钢板的纵向中心线与滚筒轴线保持严格的平行。
③ 卷曲：对中后，
利用调节辊筒的位置使钢板
钢 板
发生初步的弯曲，然后来回
卷
滚动而卷曲。
曲
土木工程施工
1 构件制作
弯曲半径：≮管径的 3.5倍(热弯)到4倍(冷弯)。
全自动弯管机
土木工程施工
⑶ 折边
把构件的边缘压弯成倾角或一定形 状的操作过程称为折边。折边可提高构 件的强度和刚度。
弯曲折边利用折边机进行。
⑷ 制孔
包括铆钉孔、螺栓孔，可钻可冲。 钻孔用钻孔机进行，能用于钢板、型钢 的孔加工；冲孔用冲孔机进行，一般只 能在较薄的钢板、型钢上冲孔，且孔径 一般≮钢材的厚度。施工现场的制孔可 用电钻、风钻等加工。
鸟巢钢结构工程介绍93页PPT
1、合法而稳定的权力在使用得当时很 少遇到 抵抗。 ——塞 ·约翰 逊 2、权力会使人渐渐失去温厚善良的美 德。— —伯克
3、最大限度地行使权力总是令人反感 ；权力 不易确 定之处 始终存 在着危 险。— —塞·约翰逊 4、权力会奴化一切。——塔西佗
5、虽然权力是一头固执的熊，可是金 子可以 拉着它 的鼻子 走。— —莎士 比
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ谢谢！
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
(2024年)钢结构培训PPT课件
执行与记录
按照维护保养策略执行相关操作， 并做好记录，以便后续跟踪和管理 。
27
案例分析：典型钢
06
结构工程实例剖析
2024/3/26
28
高层建筑中应用实例分享
上海中心大厦
冲击韧性
钢材在冲击载荷作用下抵抗断 裂的能力，反映钢材的脆性。
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不同类型钢材特性比较
碳素结构钢
含碳量低，强度、硬度较低，但塑性 和韧性较好，易于加工和焊接。
低合金高强度结构钢
在碳素结构钢的基础上加入少量合金 元素，提高了强度和硬度，同时保持 良好的塑性和韧性。
2024/3/26
耐候钢
通过加入特殊元素使钢材具有耐大气 腐蚀性能，适用于户外或腐蚀环境中 的钢结构。
高层建筑
利用钢结构轻质、高强度的特点，实现高层建筑的大跨度、重载设计。
大跨度桥梁
应用钢结构网架、悬索等结构形式，实现大跨度桥梁的建设。
2024/3/26
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发展趋势及应用领域
工业厂房
利用钢结构快速施工、灵活布局的特点，满足工业厂房的生产需求。
海洋工程
应用钢结构耐海水腐蚀的特点，建设海洋平台、船舶等工程设施。
电弧在焊剂层下燃烧进行焊接，生产效率 高，焊接质量好，适用于长焊缝中厚板焊 接。
CO2气体保护焊
氩弧焊
以CO2气体作为保护气体进行焊接，成本 低，效率高，但飞溅较大，适用于薄板及 全位置焊接。
以氩气作为保护气体进行焊接，焊接质量 高，适用于有色金属、不锈钢等高质量要 求的焊接。
2024/3/26
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采用钢框架-核心筒结构体系，高度达632米，为世界第二高楼。通过高强度钢材和先进焊接技术实现 结构轻量化。
鸟巢焊接技术.pptx
第22页/共45页
六、焊接技术及焊接工艺评定
国家体育场（鸟巢）焊接技术归类表（计划1）
第23页/共45页
工艺评定（应有的部份）
国家体育场工程需进行焊接工艺评定的钢种组合有：（1）Q345＋Q345 （2）Q345DGJ＋Q345DGJ（3）Q345CGJ＋Q345CGJ （4）Q460＋Q460 （5）S460ML＋S460ML （6）GS16Mn5＋Q345CGJ（7）GS20Mn5＋Q345CGJ （8）Q460＋GS20 Mn5 （9）S460ml＋GS20 Mn5 （10）GS20 Mn5＋Q345DGJ（11）GS16 Mn5＋Q345DGJ （12）Q345＋MLO
第21页/共45页
在对接钢构件时（多数为水平对接），在焊缝的另一端不加任何约束；以焊接变形（收缩变形）为代价减少焊接残余应力，见下图。该方法适合任何对接构件，采用该法前都应用（3）式进行计算，确定焊接变形的数值，必须在制作结构中预留。（如变形小可不考虑预留）B.在固定焊缝的焊接时，用减少焊缝焊肉的截面积的方法来实现减少焊接残余应力的目的。在固定焊缝的焊接中，用焊接变形（自由收缩）的焊接方法来减少焊接残余应力已不可能实现，因为构件两端的刚性很大，产生变形必然形成两端焊缝的强拉应力场，对焊缝的安全不利，唯一的方法减少固定焊缝的焊肉截面积和采用能量密度相对较高的焊接方法（如熔化极气体保护焊和药芯焊丝自保护焊等），并采用较小的热输入（即小线能量E），这样便可以达到控制焊接残余应力的目的，见下图。
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设焊缝焊接的总能量E总=1；E总= W有+ W无+ε+σ=1 （1）当焊接结束后：ε+σ= E总 -W有-W无= C＜1ε+σ= C＜1 （2）式中： W有-----参加冶金反应的有用能量；W无-----所有无用能量的总和，包括：传导；辐射；对流所损失的能量；ε--------焊接变形所需的能量；σ--------焊接残余应力所需的能量；C -----焊接变形及残余应力所需的能量，是小于1的常数。根据式（2），焊接变形和焊接残余应力不仅存在于同一焊缝和HAZ，而且可以互相转化，在无外加能量的前提下，减少一方必须增大另一方。焊接变形以尺寸的误差明显表示在钢结构的实体上，焊接残余应力毫无外观表示存在于构件内部之中：当焊接残余应力σ残≥σs（母材屈服强度）时;钢结构就会出现失稳状态，严重时，会带来灾难性的后果。在国家体育场钢结构工程中，希望屋顶钢结构不要太大的变形而影响钢结构的安装精度和美观，又不希望有较大的焊接应力而影响结构的安全；所以控制焊接变形和焊接残余应力是该工程成功的关键。
国家体育场钢结构焊接
国家体育场钢结构焊接
国家体育场，即鸟巢，是中国北京市奥运会的主体育场，也是一座有
着世界级影响力的建筑。
作为中国的标志性建筑之一，鸟巢的钢结构焊接
是该建筑中不可或缺的一部分。
下面将从鸟巢的设计背景、钢结构焊接的
需求和技术要求等方面进行阐述。
其次，钢结构焊接的需求。
鸟巢的钢结构具有很高的复杂性，不同部
分的焊接需要满足不同的技术要求。
例如，屋顶部分需要焊接精密的细节，以确保结构的稳定性和安全性。
建筑的外观也需要进行焊接，以保证整体
的美观性。
钢结构焊接技术要求的高，主要是出于对鸟巢结构的强度和稳定性的
要求。
焊接的质量直接关系到鸟巢的整体安全性，所以必须严格按照设计
要求和相关标准进行操作。
鸟巢的钢结构焊接需要使用高强度的焊材，并
进行相关的非破坏性检测来验证焊接质量。
在钢结构焊接过程中，还需要考虑到鸟巢的施工环境和时间安排。
为
了保证焊接的质量，必须在干燥、无风、无雨等适宜的施工环境下进行。
另外，由于鸟巢是一座大型建筑，施工时间也是非常紧张的，因此焊接作
业必须尽可能高效，以确保按计划完成。
总之，国家体育场(鸟巢)的钢结构焊接是一项高要求、高难度的工作。
它涉及到鸟巢整体的稳定性和安全性，对焊接工艺的要求非常高。
在焊接
过程中，需要严格按照设计要求和相关标准进行操作，并在适宜的环境下
进行。
这样才能保证鸟巢的整体质量和安全性。
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以人为本、科技为先
国家体育场空间钢结构由24榀门式钢桁架围绕着体育场内部碗状看台区旋转 而成，钢结构屋盖呈双曲面马鞍型，南北向结构高度为40.746m，东西向结构高度 为67.122m。屋顶主结构均为箱型截面，上弦杆截面基本为1000mm×1000mm，下弦 杆截面基本为800mm×800mm，腹杆截面基本为600mm×600mm，腹杆与上下弦杆相 贯，屋顶矢高为12.000m。竖向由24根组合钢柱形成支撑，每根组合钢柱由两根 1200mm×1200mm的弯扭箱型钢柱和一根菱形钢柱组成，荷载通过它们传递至基础。 立面次结构截面基本为1200mm×1000mm，顶面次结构截面基本为1000mm×1000mm。
9
焊接技术
以人为本、科技为先
㈣.高强超厚钢板焊接技术——Q460E高强度结构钢的焊接试验和焊接工艺 1.焊接性试验
⑴.焊接冷裂纹敏感性试验 ⑵.层状撕裂问题分析
2.焊接工艺评定试验
10
焊接技术
以人为本、科技为先
焊接性试验
(1).焊接冷裂纹敏感性试验 a.焊接冷裂纹敏感性分析 b.热影响区最高硬度试验 c.斜Y坡口焊接裂纹试验
提高焊接预热温度，焊后保温缓冷，冬季低温时焊后要立即重新加 热到一定温度并定时保温；
选用低温韧性好的焊材，如E50焊条，ER50-6 、7焊丝； 采用两对边同时施焊并分段多人同时退焊的顺序，以减小峰值应力、 防止裂纹产生。
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鸟巢的关键技术问题——拼装与安装 以人为本、科技为先
三、拼装、安装关键技术
㈠.立柱构件预拼装 ㈡.主结构吊装 ㈢.次结构吊装 ㈣.测量技术 ㈤.卸载技术
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焊接技术
以人为本、科技为先
㈠. 焊接变形与残余应力控制
1、角焊缝不是主要受力焊缝，控制焊接残余应力大小的关键是控制焊缝的最小 焊脚尺寸。厚板对接焊缝的残余能量以焊缝的收缩变形和焊接残余应力的形式存在 于焊缝和HAZ之中；因此控制焊接变形及焊接残余应力必须综合治理。实践证明：焊 接应力及残余应力同时存在于同一焊件之中，既相辅相成又可以相互转换，
2、当焊接变形（收缩量）完全实现时，焊接残余应力是一个非常小的安全值；当 焊接变形因约束不能实现时，对接焊缝的两端会产生极大的拉应力场；拉应力场的 大小完全取决于焊缝横截面积的大小。
3、鸟巢采用减少固定焊缝的焊肉截面积和采用能量密度相对较高的焊接方法（如 熔化极气体保护焊和药芯焊丝自保护焊等），并采用较小的热输入（即小线能量E）， 以达到控制焊接残余应力的目的。
试验结果： 常温不预热焊接，在焊缝根部均出现裂纹，预热到100度以上时，绝大部分试
验焊缝中心及热影响区未出现裂纹，其他短裂纹均出现在收弧弧坑处或焊缝中段。 预热温度150℃及以上试验焊缝中心及热影响区均未出现裂纹，选用焊接材料在正 常线能量下、预热温度150℃及以上小铁研试验结果好。
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焊接技术
以人为本、科技为先
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焊接技术
以人为本、科技为先
㈡. 高拘束条件下焊接热裂纹控制技术的应用
根据焊接应用技术理论，在高约束条件下和冶金反应不充分的前提， 焊缝金属极易在焊缝中部形成偏夕，当约束超过偏夕部分所存在的抗拉能 力时，结晶将收到极大影响，沿晶界开裂而形成裂纹。国家体育场钢结构 基本属于高约束条件焊接，我们采用对称施焊的原则，开发了一套控制热 裂纹的焊接工艺，获得了成功。
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焊接技术
以人为本、科技为先
㈢.高拘束条件下控制冷裂纹技术的应用
按照焊接技术应用理论，我们从坡口控制、预热规范的控制、焊接规 范的控制，层间温度的控制、后热温度的控制着手，严格按焊接工艺规程 执行，以厚板焊接控制层状撕裂为主攻方向，严格控制氢致裂纹的产生而 获得了成功。从目前为止，我们没有发现一例冷裂纹和延迟裂纹的产生。
1、大规模异பைடு நூலகம்钢材、高强钢材、铸钢件的焊接 2、大规模低温焊接的实施 3、焊接坡口的形式与尺寸确定 4、焊材匹配与选用 ㈦.焊接顺序选择
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鸟巢的关键技术问题——加工制作
以人为本、科技为先
二、加工制作关键技术
㈠.重型钢结构柱脚制作技术 ㈡.无模成型工艺技术 ㈢.巨型桁架柱制作技术 ㈣.弯扭构件制作技术 ㈤.大跨度巨型空间桁架制作技术
⑵.层状撕裂问题分析： a.层状撕裂危险性分析 b. 层状撕裂敏感性试验--Z向窗口试验
产生层状撕裂主要是取决于钢材的材质，而本工程所选用的钢板其性能上满 足Z35要求，实测钢材的φ Z值均在50左右，因此，该钢材具有比较好的抗层状撕 裂性能。
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焊接技术
以人为本、科技为先
㈤.铸钢件焊接技术
高强度特厚铸钢件的焊接难度较大，按照焊接性试验----焊接工艺评 定----焊接规程制定与执行的程序进行，原则上拟采取以下措施：
t＞80
Z15
Z25
Z35
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鸟巢的关键技术问题——焊接
以人为本、科技为先
一、焊接关键技术；
㈠.焊接变形与残余应力控制 ㈡.高拘束条件下焊接热裂纹控制技术的应用 ㈢.高拘束条件下控制冷裂纹技术的应用 ㈣.高强超厚钢板焊接技术
Q460E高强度结构钢的焊接试验和焊接工艺研究； ㈤.铸钢件焊接技术 ㈥. 焊接工艺评定
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工程概况
以人为本、科技为先
钢板厚度：
最大厚度100mm。当厚度≤34mm时，采用Q345钢材；当厚度≥36mm时，采 用Q345GJ钢材；少量厚钢板采用Q460、S460ML钢材。 厚度分布： ·组合钢柱：除少量棱形柱底部和顶部为90~100mm，其余为50~80mm，另外两根 方形斜柱板厚绝大多数为30、25、20mm。 ·桁架上弦杆：个别段为50mm外，其余均在40mm以下，大多数为30、25、20mm。 ·桁架下弦杆：个别段为50、42mm外，其余绝大多数为20mm。 ·腹杆：20、14、10mm，多数为10mm。 ·次结构：板厚最大36mm，绝大部分为20mm以下。
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工程概况
以人为本、科技为先
钢材性能
钢材牌号 Q345、Q345GJ Q460、S460ML
冲击性能要求 主结构
D级，-2000C时AK≥34J E级，-4000C时AK≥34J
Z向性能要求
次结构 C级，00C时AK≥34J
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钢板厚度 (mm)
Z向要求
T＜40 --
40≤t≤60 60＜t≤80