国家体育场钢结构工程焊接技术总结.pdf

文档介绍：管理与技术 2006 年第 4 期
国家体育场钢结构工程焊接技术总结
一冶工业安装公司曹仁
1 工程概况
1. 1 工程特点
1. 1. 1 国家体育场工程为 2008 年北京奥运会主会场。可容纳 10 万人同时观看比赛。我单位承接钢结
构工程(P9~P18 线) 的拼装任务,其工程量约 12000t 。该工程有如下特点:
(1) 设计新颖,空间钢结构由 24 榀门式桁架围绕着体育场内部碗状看台区旋转而成,结构组件相互支
撑、形成网格状构架,组成体育场整体的“鸟巢”造型;
(2) 用钢量大,主体钢结构部分约 5 万吨,堪称中国的“艾菲尔铁塔”;
(3) 使用了特殊钢材,其桁架柱的柱脚采用铸钢( GS - 20Mn5V ,调质) ,组合柱的内柱部分采用 Q460E
(Z35) 钢,其它钢材为 Q345GJD ;
(4) 采用厚板多,柱脚的铸钢件厚度为 142mm、152mm ,内柱 Q460E 钢材的厚度为 110mm ,其它的板厚
为 100mm、90mm、80mm、60mm、50mm 等。
1. 1. 2 本工程钢结构的连接方式全部采用焊接连接,所以在焊接上有以下四大特点:
(1) 焊接量大及板厚大,其一件组合柱在现场拼装的焊缝数量达 500 余米;大部分组合柱的内柱的板
厚全部超过 60mm ;
(2) 特殊钢的焊接,有 GS - 20Mn5V (铸钢) 、Q460E ( Z35) 的焊接。其中本工程焊接的 Q460E 板厚达
110mm ,这在世界上是首次厚板大规模使用;
(3) 变形难以控制,杆件截面均为箱型断面,整体构件为复杂型弯扭构件,且无以往经验可借鉴,所以
焊接产生的应力、变形收缩值和层状撕裂很难控制;
(4) 焊接质量要求高,所有现场拼装焊缝为一级焊缝,焊缝余高 0~1mm ,焊缝宽度偏差不超过 3mm ,焊
缝外观成型美观等。
1. 2 结构特点
1. 2. 1 桁架柱由两根 1200mm × 1200mm 箱型外柱和一根 1365mm × 2516mm 菱形内柱组成的三角形格构
式。内柱与柱基础的连接采用铸钢件过渡,两外柱与内柱连接采用 1200mm × 1000mm 的腹杆,外柱与外柱
之间的连接采用 1200mm × 1200mm 的柱间次结构。
1. 2. 2 主桁架上弦杆箱型截面基本为 1000mm × 1000mm ,下弦杆箱型截面基本为 800mm × 800mm ,腹杆箱
型截面基本为 600mm × 600mm ,腹杆与上下弦杆相贯,屋顶矢高 13. 500m。
1. 2. 3 立面次结构箱型截面基本为 1200mm × 1200mm ,顶面次结构箱型截面基本为 1000mm × 1000mm。
主结构均为大截面箱型构件,节点在空间汇交多根杆件;次结构节点复杂多变、规律性少。部分相临
杆件相交角度小,给焊接工作带来困难。
1. 3 焊接概况
1. 3. 1 焊接母材
材质为低合金钢和铸钢,有 Q345 钢(含 Q345C、Q345D、Q345GJD - Z35 、Q345GJD - Z25 、Q345GJD - Z15 、
Q345GJD) 、Q460E(Z35) 、GS - 20Mn5V(铸钢) 。
焊接接头材质的组合有: ①Q345 钢+ Q345 钢、②Q460E 钢+ Q345 钢、③Q460E 钢+ Q460E 钢、④Q345
钢+ GS - 20Mn5V 铸钢、⑤Q460E 钢+ GS - 20Mn5V 铸钢。
1. 3. 2 坡口形式
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2006 年第 4 期管理与技术
坡口形式全部采用单边 V 型坡口带钢垫板。接头形式大部分为对接接头和少部分 T 型接头。
对接接头坡口形式见表 1 ,T 型接头坡口形式见表 2 。
表 1 对接接头坡口形式
b α1
SMAW O
8 35°
全焊透焊接
b α1
GMAW F ,H
FCAW - G V
8 35°
表 2 T 型接头坡口形式
b α1
SMAW O
8 35°
全焊透焊接
b α1
GMAW F ,H
FCAW - G V
8 35°
表中:SMAW —手工电弧焊; GMAW —半自动实芯焊丝 CO2 气体保护焊;FCAW - G—半自动药芯焊丝 CO2 气体保护焊。
F —平焊;H —横焊;V —立焊;O —仰焊。
1. 3. 3 焊接位置
焊接位置为平、横、立、仰以及斜仰、斜立等全方位的焊接。
2 焊前工作
2. 1 焊工资格要求
由于本工程的重要性和特殊性,凡参与施工的焊工需参加以下培训考试: