国家体育场钢结构工程焊接方案(柱脚焊接)

国家体育场钢结构工程现场焊接方案

一、编制依据和基本规定

（一）《中国·国家体育场2008年奥运会主体育场钢结构施工图》

（二）《国家体育场钢结构工程施工组织设计》

（三）《建筑钢结构焊接技术规程》（JGJ81－2002）

（四）《国家体育场钢结构工程焊接工艺评定方案》

（五）《2005年4月30日会议纪要》编号JH－001

（六）《2005年5月13日会议纪要》编号JH－002

（七）《国家体育场工程Q460E－Z35钢热加工、焊接性试验方案》

中冶集团建筑研究总院

（八）GB 50205-2001 - 建筑钢结构工程施工质量验收规

（九）GB/T1591-94 - 低合金高强度结构钢

（十）YB 4104-2000 - 高层建筑结构用钢板

（十一）GB/T5315-85 - 厚度方向性能钢板当以上规不能涵盖地方，参考《DIN17182－高焊接性能铸钢》（德国）

（十二）钢材指标

注：材料分项系数γR=1.2,并应保证铸钢材料D级冲击韧性。

二、焊接特点与难点

（一）焊接施工特点及难点

1、结构复杂、空间跨度大、构件自重大、钢板厚度大、焊接工程量大、焊接质量要求高。

2、高空作业及冬季施工不可避免，焊接作业条件差

3、构件的截面积大，单道焊缝的焊接金属用量大，焊接位置为F、H、O、V，对焊工技术及体力要求高。

4、现场拼装焊接位置多变，如钢柱头部结构，其结构几何形状复杂，焊接接点错纵复杂，且厚板焊缝密集，给焊接工作带来很大困难。

5、钢结构焊接变形及残余应力的控制难度大。

6、Q460超高强钢特厚板及铸钢焊接焊接难度大。

7、焊接量大、工期紧。

（二）焊接方法

综合考虑焊接效率和操作难度，大体上H、F、V采用CO2 GMAW、FCAW-G，O采用SMAW。

三、焊接技术要求

焊接的质量等级与检测方法参见下表。所有焊缝均须进行外观检查。

一级焊缝的合格等级应为现行国家标准《钢焊缝手工超声波探伤方法及质量分类》（GB11345）B级检验的II级及Ⅱ级以上；二级焊缝的合格等级应为现行国家标准《钢焊缝手工超声波探伤方法及质量分类》（GB11345）B级检验的III级及III级以上。

熔透焊缝均应符合与母材等强的要求。全熔透焊缝的端部应设置引弧板、引出板或钢衬管，引弧板的材质应与焊件相同。手工焊引弧板厚度5mm，焊缝引出长度大于或等于25mm。自动焊接引弧板宽度50mm，焊缝引出长度大于或等于50mm。焊接完毕后，必须切除被焊工件上的引弧板，并沿受力方向修磨平整，严禁用锤击落。

焊缝应具有良好的外观质量，角焊缝应符合二级焊缝的外观要求。

本结构为室外钢结构，为了保证结构的耐久性，构件及节点外表面的所有接缝均应保证密封，如焊缝做到完全密封确有困难时，需采用相应的建筑防水做法进行封堵，使整个钢结构形成完整的密闭体系。

对于夹角小的节点区域，热影响区比较大，容易造成钢结构的过烧、脆断，施工单位应进行专门的焊接工艺评定和焊接全过程计算机仿真。

四、焊接工程的总体思路

协同安装，科学编程，六个统一，攻克难关。

1、首先建模计算整体钢结构应力的分部状况确定起始焊缝和合拢焊缝的位置，然后按总体思路进行工作。

2、协同安装：同安装工艺共同决定每一根主结构的安装顺序，确认起始点和合拢点，合拢点严禁在构件自重应力的集中点。

3、科学编程：以JGJ81-2002《钢结构焊接规程》为指导思想，以焊接应力变形控制的理论为基础，编制科学合理的焊接程序，有效的控制钢结构整体的应力及变形，使焊接残余应力和变形相对合理的存在结构之中，希望焊接应力不至于过大而影响结构安全（应尽可能小），又不希望有过大形变而影响美观，使国家体育场工程既安全又美观。

4、六个统一：即执行焊接程序的组织保证：（1）施工各单位必须统一严格执行焊接程序；（2）统一焊接程序、焊接方案交底；（3）统一焊接技术（焊接方法）；（4）统一工艺评定；（5）统一焊工培训；（6）统一质量检测。

5、攻克难关：重点抓好三个工艺：（1）Q460钢的焊接工艺规程;(2)厚板焊接工艺规程；（3）抓好铸钢同钢、异种钢的焊接工艺规程。

焊接规程的总体原则应是：重要的焊缝先焊，次要的后焊，收缩量大的先焊，收缩量小的后焊，尽量采用如渣气联合保护焊和减少应力的焊接工艺。

五、焊接工艺参数指导方案

七、焊材匹配与选用指导方案

焊材的选用遵循“等强匹配”原则。

焊材选用表

八、焊接规程

（一）Q345GJD厚板焊接规程

1、层状撕裂问题分析及对策

2、焊接工艺参数（1）预热温度：

（2）焊接电流、电压

（二）Q460E+GS-20Mn5V焊接规程

Q460E钢及Q460E＋GS－20Mn5V焊接工艺表

注意事项：

1、严格按照上表进行操作，Q460E钢焊接必须预热；

2、严禁在Q460E钢板和GS－20Mn5铸钢上打火，电弧擦伤。严禁在不预热和未经

批准的情况下在Q460E钢板和GS－20Mn5铸钢上焊接卡马，扶梯等安装附属卡具。

3、未经强化加项训练的焊工不允许在Q460E钢板和GS－20Mn5铸钢施焊。

（三）Q460E+Q345GJD焊接规程

十、主要设备选型指导意见

（一）焊条电弧焊机

ZX5-400或ZX7-400

（二）CO2气体保护焊机

NBC500（要求具有大流量流量计和适应160L/min流量的加热装置，并能在大线能量的工作状态下持久工作），建议选用松下CL500和时代NBC500。

（三）远红外电脑控温仪

功率360KW，并有升温控制和保温时间控制，同时能有准确的曲线记录。