钢结构施工技术修.ppt

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1、大型钢结构施工新技术重庆交通大学 刘小渝大型钢结构施工新技术钢结构桁架整体提升施工技术 大面积大柱网网架结构滑架法施工技术 管桁架钢结构施工技术钢结构焊接施工新技术 作为建筑业的新技术，“钢结构整体提升技术”已多次成功地应用于北京火车站、首都机场四机位机库、国家大剧院等重大屋盖钢结构安装，提升跨度越来越大、提升重量越来越重，提升面积越来越大，提升技术日趋完善，取得了显著的经济效益和社会效益，形成了比较系统完善的“多点整体提升施工工法”。1 钢结构桁架整体提升施工技术 图1.1 桁架全景图图1.2 提升滑动图图1.3 各种传感器图长距离传感器，测量钢结构绝对位移油压传感器，测量载荷图1.4 长距

2、离传感器图图1.5 钢结构提升前状态图1.6 钢结构提升过程中状态图1.7 钢结构提升后状态A.该工法采用楼（地）面拼装和利用计算机控制液压同步提升技术多点高精度整体提升的方法，解决了超长钢桁架、大屋盖的起重和安装施工任务，节约资金、缩短工期，大大降低了安全防护的难度.1.1施工特点图1.8 大屋盖厂房 B.该工法结合工程中的结构形式，尽量利用原结构作为提升的上、下锚点，既方便安装、拆卸，又不影响受力，同时也降低了成本；通过分析和计算，合理选择提升点位，减少桁架提升引起的变形。C.该工法通过一系列的测量和焊接措施，保证了桁架地面拼装和提升的高精度，实现了现场拼装高强螺栓的顺利穿过。1.2 适用

3、范围 该工法适用于大跨度钢屋盖结构、高层超高层钢桁架结构等大型钢结构工程中：图1.9 钢屋架为大跨度梭形桁架A A 钢结构体型及面积较大，空中组拼难度较大，层高较高的钢网架、钢桁架构成的屋盖结构，如体育场馆、展览中心、影剧院等。图1.9 钢屋架为大跨度梭形桁架 B B 钢结构跨度较大，单个杆件重量大，结构刚性较好，架空较高的钢桁架构成的支撑、梁、连廊（通廊）等。C C 提升过程中的受力状态与设计工况受力状态相近，可确保钢结构在结构面或地面位置拼装，能减少高空作业，降低措施费用和安全风险。中国国家图书馆中国国家图书馆图1.10 国家图书馆图1.11 桁架全景图片11.3工艺流程及操作要点 1.3

4、.1 工艺流程 搭设提升工作平台后安装主桁架顶部的千斤顶及其他设备，接着穿提升钢绞线图1.12 桁架全景图片2提升受力点（上、下锚点）的选择 A 选取合理的提升点位，应尽量选择原结构支撑点作为提升点，对于网架、桁架混合结构的大屋盖，提升点要选择桁架部位。1.4关键技术 B 施工前要对提升工况下大屋盖的受力和变形进行仔细的分析和计算，在不发生大的变形情况下，提升点不宜过多。提升油缸的选择原则 1 提升千斤顶的利用率系数小于0.7。2 钢绞线安全系数大于5。3 提升油缸数量满足提升平台与钢结构本身连接要求。4 提升油缸在多项工程中得以应用，并且实践证明是可靠的。钢绞线及千斤顶安装质量控制措施 1

5、1 首先检查提升支架的稳定性，安全性。2 2 将钢绞线穿入提升千斤顶，紧好。三千斤顶工作及固定3 3 检查千斤顶支座面焊渣是否清除干净。4 4 将千斤顶分别吊至提升点放好，必须平稳牢固，观察每个千斤顶是否同时落在二个加劲板上。四千斤顶工作及固定6 6 将钢绞线穿入下锚盘，检查钢绞线的行程方向有否干涉。7 7 检查脚手架在合拢时是否会发生干涉。8 8 检查桁架支架是否与桁架有连接的地方。5 5 将下锚板点焊至桁架吊点上，其钢绞线孔与上吊板 钢绞线孔垂偏应小于1%。多点整体提升同步性控制 1 拟提升的结构往往面积大、结构体系柔,故提升点多，针对这种结构体系，在提升的过程中，必须要保证各提升点的同步

6、性。图1.13 单提升点2 为了达到同步提升的目的，同时在提升过程中,通过高精度的测量监控,随时进行计算机整体连动调整或千斤顶单点点动调整，使各个提升点同步进行提升。3在提升过程中，各个提升点及测量处均设有人员配有对讲机，随时进行协调调配。各个泵站油缸伸缩量和测量标高值统一汇总到总指挥台，由总指挥台分析研究后，作出下一步提升命令。图1.15 四提升点1.5整体提升合拢 1 1 提升到位后，锁定千斤顶，然后进行水平方向的调整并加临时固定，合拢时要先外侧后内侧、先上弦后下弦。如果标高方向误差较大，先对高点，后通过千斤顶微调对低点；如果水平方向误差大，通过倒链微调达到规范要求。如果上、下弦接口高强螺

7、栓错位，采用连接板单侧打孔，即是“量体裁衣”。2 2 提升到位后，在提升牛腿下方的钢柱上焊接耳板，用5t手拉葫芦拉桁架调整位移，使其符合设计状态，并顺利与钢柱的牛腿合拢。合拢后测量整个桁架的标高和位移，记录桁架最后的安装值。通过以上测量控制措施，钢桁架合拢后非常理想，水平错口小于2mm，竖向错台小于2mm。1.6桁架提升卸载 桁架卸荷的前提条件A 相关的安装焊接工作全部完成。B 每个提升点两边的支撑或次桁架安装完成。C 各种施工资料齐备，经四方验收合格。卸荷方法卸荷过程中总的原则是：要充分考虑到主桁架整体稳定性及系统均匀受力，要求每个提升点与主桁架相连的次桁架安装完成后才可以进行该提升点的卸荷

8、，卸荷分级卸载，每次卸荷25%。卸载 卸荷过程中的注意事项。卸载 在卸荷时桁架两边各架一台水平仪，随时对主桁架变形进行观测，若出现不正常（主桁架标高偏差过大）要及时报告技术及生产主管领导，并停止作业，情况分析后，报监理、设计及业主单位，确定方案后，继续进行施工。每提升点卸荷要在一天内完成，并于12h后进行整体观测。1.7效益分析 采用传统的高空安装方法，都需要搭设安装承重脚手架。脚手架的租赁费及搭设拆除费较高，高空防护的难度大、费用高。采用地面拼装、多点高精度整体提升的方法，降低了劳动强度，提高了工作效率；节约了大量的脚手架、也大大减少了高空防护的费用、有效的降低了施工的危险性，减少了工程施工

9、安装周期，加快了施工进度，缩短了工程的工期。可降低成本、节约费用约3040%，节约工期1/31/4。2 大面积大柱网网架结构滑架法施工技术 大柱网大面积网架结构在各种厂房屋面设计中越来越多的被使用，此种网架多为平板结构，由多个有规律排列的钢柱或混凝土柱支承，面积较大，自重较轻，且施工工期较紧。此种网架施工若采用满堂架高空散装法、吊装法、整体提升法、网架滑移法等施工方法在经济性和工期上都不太合理。本技术提出的大柱网大面积网架结构滑架法施工技术能很好地解决经济性和工期的问题。图2.1 单层（局部多层）钢结构网架 厂房 下图网架投影面积为92352平方米。厂房为单层（局部多层）钢结构网架，网架采用螺

10、栓球节点，周边及中间多点柱支承，厂房呈长方形布置，长219m，宽402m。工程采用本工法施工，质量好，工期快，效果良好。2.1 技术特点2 质量容易控制。网架安装在类似满堂脚手架的操作架上操作，且操作架强度、刚度、稳定性都较好，各个跨距网架形成一个稳定的结构单元，误差容易控制;一般采取从中间向两边滑移的施工方法，可减少累积误差。1 节约成本。网架面积较大，施工时只需要搭设一个跨距钢管脚手架，大量节约成本。3 安全能够保证。虽然是在高空拼装网架，但由于操作架大，各操作架连接处设置有安全网，四周设置有栏杆，操作风险较小。4 缩短施工工期。只需要搭设一个柱距面积的滑移架，网架安装完一块，然后向前滑移

11、操作架，再进行下一块网架的安装，能够提供多个工作面同时施工。节约操作架搭设时间，加快网架安装时间。5 有效利用场地。材料堆放相对疏散，上料方便，有效的利用了施工场地。2.2 适用范围及工艺2.2.1 适用范围适用于高度在20m以下、大柱网、大面积的网架结构安装。2.2.2 工艺原理 在网架安装时，即在操作架上将网架直接安装就位，等一个单元安装完毕后，滑移操作架，在牵引设备的带动下滑向下一个安装单元，然后在滑移操作架上组装第二个单元的网架结构，按此类推，逐步安装完所有网架结构。图2.2 滑移架搭设过程一 1 首先铺设滑移用轨道，对轨道的要求是平行、平整、结实，要求轨道下地基的承载力达到50kN/

12、m2，2 在轨道上搭设滑移操作架3 在底座上搭设钢管滑移操作架，要求滑移操作架结实、稳定、安全、可靠。图2.3 滑移架搭设过程二 4 滑移操作架上满铺脚手片或木板，操作架下满铺安全网，周边设安全护拦，图2.4 滑移架搭设过程三 图2.5 滑移搭设完成后 图2.6 滑移架专用滑轮 网架安装过程一网架安装过程二图2.7 网架安装完成后 2.2.3 工艺流程放样、设置滑轨、底座滑移操作架搭设安装网架支座边安装、边测量网架下弦网格安装一个跨距网架安装完成滑移操作架，进行下一块网架安装网架腹杆安装网架上弦杆安装采用同样的施工方法，直到网架安装完成2.2.4 施工流程示意图图2.8 滑移架平台平面及立面布

13、置示意图 1图2.9 滑移架平台立面布置示意图 22.3 施工操作要点2.3.1 放样及轨道设置 放样是为了使轨道的位置准确及保证操作架的垂直度。轨道采用工字钢，为防止工字钢轨道侧翻，在工字钢腹板穿孔，用脚手架钢管将相邻两个工字钢连接在一起。图2.10 轨道（工字钢）固定示意图 滑轮采用专用滚轮，此滑轮两边设置有限位板，立杆套在轴心上工作 图2.11 滚轮示意图 搭设滑移操作架 1 滑移操作架搭设面积以一个柱距为一块，当由中央向两边滑移安装网架时，首先在中间搭设两个柱距的滑移操作架，搭设滑移操作架由多个脚手架基本单元组成，搭设时要根据网架高度事先计算好搭设尺寸。图2.12 操作架基本单元 2

14、根据所需搭设高度、面积及稳定性要求，将基本单元组成的操作架分为两种；基本单元在四角各设置一个滑轮，中间为悬空立杆，为了不使立杆在滑移过程中产生下沉，在基本单元立面上必须设置格构式承重支架，并且在四周设置加强斜杆，特点是在基本单元四周的斜杆与所有立杆交接的节点处，全部用扣件连接牢固。图2.13 基本单元斜杆立面布置图 3 在地面设置垫板，将滑移架悬空立杆全部接长至已压实地面垫板上。垫板厚度50mm，接长钢管至少跨过两层水平杆，且至少用三个扣件连接。图2.14 悬空立杆加长立面示意图 2.3.3 第一单元网架安装 图2.15 安装第一单元网架 A 在网架安装前，先进行支座复核，B 然后把安装用的网

15、架零部件提升到操作架上，并适当放置，C 应特别防止零部件沿坡下滚下滑，零部件在工作平台面上不准集中堆放，以免造成过大的集中荷载，D 零部件提升可采用汽吊、塔吊或卷扬机提升。网架从支座开始安装。2.3.4 网架滑移到下一个单元 第一单元网架安装完成，拆除操作架的接长立杆，通过人工或在滑移架滑轮前设置倒链拉动架体向两边滑移，滑移时滑移操作架上不准站人和放置重物，且必须缓慢移动，滑移架移动速度不超过1m/min。图2.16 滑移架向两边滑移一个柱距 网架滑移方向滑移方向2.3.5 安装第二单元网架 网架滑移到位后，将下部悬空立杆接长至地面脚手板，安装第二单元网架。图2.17 安装第二单元网架 网架滑

16、移方向滑移方向依此类推，直到网架安装完成。网架再次向两边滑移，再次安装网架，依此类推，直到网架全部安装完成。2.4 材料和设备表2.1 主要设备表 序号机械种类型 号数 量1汽车吊QY16或QY2512扳手普通扳手203脚手架钢管483.5若干4工字钢滑轨I20a若干5滑轮/自制6水准仪DZS3-1/AL3321台7电子经纬仪DZJ-31台8测力扳手/2把9全站仪GTS-3321台2.5 质量控制滑移架搭设质量控制要点 表2.2 操作架搭设检查方法及允许偏差表1项次项 目技术要求允许偏差a(mm)示 意 图检查方法与工具地基基础表面坚实平整观察排水不积水垫板不晃动底座不滑动不沉降-10注意：清

17、除搭设场地杂物，平整搭设场地，场地平整要求高差150mm，并使排水畅通。搭设技术要求、允许偏差和检查方法如下表 。立杆垂直度最后验收垂直度2080100用经纬仪或吊线和卷尺下列脚手架允许水平偏差（）搭设中检查偏差的高度（）总高度504020H2H=10H=20H=30H=40H=507204060801007255075100750100中间档次用插入法项次项 目技术要求允许偏差a(mm)示 意 图检查方法与工具表2.3 操作架搭设检查方法及允许偏差表2间距步距纵距横距205020钢板尺纵向水平杆高差一根杆的两端20水平仪或水平尺同跨内两根纵向水平杆高差10表2.4操作架搭设检查方法及允许偏差

18、表3项次项 目技术要求允许偏差a(mm)示 意 图检查方法与工具网架安装误差控制与消除 网架安装过程中必须时刻测量和控制网架的安装误差，同时网架在安装过程中还必须注意以下几点：1 每榀网架的下弦、上弦及节点安装前，均应用水准仪、钢卷尺测量高度、水平度、几何尺寸、挠度，做到每榀合格，整体合格。2 每安装三到五榀再作一次全方面复检，以利发现问题及时处理，不使安装误差积累。3 整体安装后，作一次全面检查和测量，确保不留下任何问题。4 第一单元网架安装完成，等验收合格后，方可以滑移操作架；在安装第二单元时，应对前一单元最后一榀网架进行测量，控制尺寸，以控制网架的累积误差。2.6 经济效益 此法施工技术

19、的经济效益主要体现在节省脚手架的费用和加快施工进度带来的经济效益，下面是上海某项目采用普通满堂脚手架高空散装方案和本工法安装方案的经济性比较表。表2.5 满堂脚手架高空散装法与本工法的经济性比较 评价内容本工法安装满堂脚手架高空散装法脚手架用量1445吨5960吨滑轮、轨道2万0钢管租赁费91万620万搭设费34万120万架子滑移费4万0工期效益缩短工期60天0合计131万740万可见，采用本施工工法具有较好的经济性和工期效益。3 管桁架钢结构施工技术 图 桁架节点 本节通过某个活动广场工程钢结构管桁架的安装过程，着重讲述在异型大跨度双曲线管桁架安装施工过程中遇到的问题以及解决方案。本钢结构框

20、架结构由10榀主桁架、20榀次桁架、水平支撑等构件组成。构件形式主要是圆管。外封闭为玻璃幕墙，上部封闭为膜结构，整体造型新颖别致，与周围景色合一。图2 异型大跨度双曲线管桁架3.1 施工难点1、构件尺寸及形状 本工程主桁架为倒三角形桁架，次桁架为正三角形桁架，且主桁架为上拱倒三角桁架。图3 异型大跨度双曲线管桁架2、测量工作复杂 钢构件制作及安装控制由三维坐标点控制，为保证顺利安装，制作及安装过程中测量全程跟踪。3、可开启式活动屋架的安装与卸载 由于可开启式活动屋架结构的特殊性以及台车厂家无法预先提供台车，因此安装GJ3、5桁架时无法生根，需要设置若干承重支点（如承重脚手架，承重平台等）以及以

21、后对承重支点的卸载工作。图4.4 桁架承重支点图4、构件数量多、构件堆放需按指定位置，以便于构件的安装。5、现场焊接 本工程现场主要焊接为管对接和管相贯焊接，以及矩形管和圆管的相贯，基本上都是高空全位置焊接。3.2 施工方法1、屋面桁架安装采用50t汽车吊作为安装主吊机，随时调遣25t、16t汽车吊协助安装。考虑局部吊装困难，需要采用100t吨位的吊车。2、钢桁架在工厂整体预拼装制作，然后分段，运至现场高空组拼。3、安装要求 工厂将桁架分段制作，桁架GJ1、2、3、4、5均分五段运至现场，现场再高空吊装就位。次桁架工厂制作成整体，现场高空吊装就位。3.3 施工流程安装准备 桁架安装 桁架微调次

22、桁架安装焊接 UT探伤 除锈、刷漆、喷防火涂料 检 验 本工程钢结构分布比较对称，但桁架结构较异性，总体顺序都需遵循“先主桁架后次桁架”的原则对桁架进行安装。（1）对于GJ5 图4.5 桁架卸载点位置图此靠近舞台部分的支撑点放在西面的混凝土上3.4 钢结构卸载设置要求 对于桁架GJ3、5每榀桁架设置3各卸载点。卸载点两端为离支座最近的节点下方，另一个卸载点为现场拼接位置。（2）对于GJ3 此靠近舞台部分的支撑点放在西面的混凝土上（3）一侧的GJ3、5主桁架及之间的次桁架总重量不超过70T,对于卸载点全部采用螺旋式20T的千斤顶作为卸载工具。图6 桁架卸载点位置图（4）对于卸载部位细部节点A 慢

23、慢调节千斤顶，使桁架上的法兰靠近台车上的固定法兰 调整桁架上的法兰，穿入螺栓b初拧：对称旋紧螺母，拧紧至80c完全卸载支座部分的支撑点 d终拧：拧紧螺母。图4.8 支座卸载示意图二 图4.7 脚手架示意图 支座卸载图一3.5 结论 异型管桁架结构作为一种新型的结构形式，越来越广泛地在车站、机场以及大型公共场所等得到应用。此类结构的安装过程如果解决了安装顺序、卸载设置、吊车站位等主要难题，就能够成功施工和安装。4 钢结构焊接施工新技术4.1 Q390高强度厚钢板焊接技术研究与应用 在建筑中遇到的Q390高强度结构钢焊接性、焊接接头的裂纹倾向、Q390 高强度结构钢大拘束度应力状况等问题，因此，南

24、京南站站房工程上，Q390厚钢板的焊接技术是本工程的难点，图1 京沪高铁南京南站站房1）填补和完善了Q390 高强度结构钢的焊接性工作。2）明确了不同焊接材料对焊接接头产生裂纹的倾向。3）得到大型栓焊钢结构焊接接头的应力状态分布情况的参 考数据。4）制定出适合Q390 高强度结构钢的焊接的工艺评定，合理 制定了圆管柱组装焊接工艺，为工程顺利施工提供了保障。该项目的研究成果已应用于京沪高铁南京南站站房建设，并可以应用于建筑等行业工程建设的相关领域。4.1.1 项目的研究特点4.1.2 主要技术创新点1）研究完成的Q390材料焊接连续冷却转变产物图，填补和完善了Q390高强度结构钢的焊接性工作，为

25、Q390高强度结构钢在建筑行业的使用提出了技术理论依据。2）采用甘油法对实芯、药芯两种焊接材料在不同焊接条件下的扩散氢含量进行了测试。4.2 Q390CQ390C 厚壁高强钢圆管柱组装焊接技术 4.2.1 Q390 厚钢板预热温度 针对这种厚板先进行斜 Y 型试验，根据标准下料试板要求的尺寸，并进行机加车间刨削加工，组对时间隙必须为 20.2，采用 CO2 气体保护焊，手工焊和埋弧焊三种焊接方法分别对其采用不同预热温度进行焊接。组对型式如下图所示：图2 组对型式 先焊接拘束焊缝，然后焊接试验焊缝。结合通过计算得到的预热温度范围，最终确定工艺的预热温度:60mm的Q390C板的焊接预热温度150

26、C。图3 焊缝分布 4.2.2 Q390 厚钢板的焊后处理方法 1 为防止急冷进行焊后加热（如火焰加热）。2 焊后热处理对焊缝与焊接接头冷却速度的降低可促进氢的逸出、避免出现硬度升高，改善焊接接头的性能。3 而为防止低温裂纹而进行的后热，主要是促进氢能在焊接区被充分的排除。4.2.3 Q390 厚钢板圆管柱组装焊接工艺 南京南站采用的Q390C的管柱均为梁贯通，上、下双层梁，圆管柱中有上、下两个环板，结构复杂：1 应从设计坡口着手，对接焊缝坡口设计成 X 型；2 里大外小，里口便于焊接，外口一层，埋弧焊盖面；3 角焊缝设计坡口形式为 K 型，避免了用单 V 或单 K 所带来的应力集中。4.2.

27、4 上下环板分别预制 1）将环板内的短管先与四块对称隔板组装好，外隔板与圆管连接的应力集中处开 R=80mm 的过焊孔。图4 短管与对称隔板的组装图 2）组装好的短管与放于地面的下底板点焊组装。图5下底板点焊坡口图图6 短管与下底板点焊组装图 3）上盖板盖好后，先将4块隔板与下底板和圆管两边围焊，与上盖板的焊缝先不焊接，作为释放应力焊缝，焊接过程中 a、b 两组焊缝要求对称施焊。焊接上下两条主环缝，先焊内侧，再从外侧清根。图7 隔板与下底板和圆管两边焊接图 4）5）主环缝探伤合格后将4块剩余外隔板和8块内隔板，装配焊接，对称施焊。4 块外隔板的坡口见下图。图8 外隔板坡口图 图9 八块内隔板的

28、坡口图1a上环板的内隔板全熔透，需要探伤b下环板内隔板半熔透C 上环板坡口带垫板d 下环板坡口图图10 八块内隔板的坡口6）上下两个环板焊接完成后，进行整体热处理，温度 620-660/150min，之后将下环板与中间短管组装焊接。图11 下环板与中间短管组焊示意图1）双腹梁牛腿预制与组装 预制牛腿时，应先把牛腿内十字焊缝的一条焊完，然后组装牛腿，组焊时需对称焊。4.2.5 牛腿的预制 图5.12 双腹梁牛腿示意图 当板厚T不同时。T16182030H78914钝边都为2mm。图5.13 C1、C2坡口示意图 C7C19(CP)：坡口如右图所示，带垫板，组对间隙9mm，角度30，焊脚高度不小于

29、10mm。焊接过程中，当焊缝宽度大于10mm时，需要采用多层多道焊接。C19处的折弯板与圆管连接的相贯坡口，需要由技术部数控下料。C3、C4(CP):坡口深1415mm，钝边02mm，焊脚高度不小于10mm。图14 C3、C4 坡口示意图图15 C5、C6坡口示意图C20(CP)：坡口如左图5.16所示，带垫板，组对间隙9mm，角度30，焊脚高度不小于10mm。图16 C20 坡口示意图2）箱型牛腿的预制与组装图17 箱型牛腿预制示意图 图18 C1、C4、C5坡口示意图 C1、C4、C5(CP)：坡口如图5.18所示，20mm隔板两边 切割9mm，角度45，钝边02mm。C8(CP)：坡口如

30、图5.19所示，带垫板，组对间隙9mm，角度30，焊脚高度不小于10mm。图5.19 C8 坡口示意图 C2、C3、C6、C7(CP)：此处箱型盖板有三种厚度，分别为25mm，36mm，50mm。对厚度25mm和36mm 的盖板，如下图（a）进行单边切割，带垫板，间隙9mm，角度30。对厚度为50mm的盖板，如下图（b）进行双边切割，带垫板，间隙9mm，角度30。图20 C2、C3、C6、C7 坡口示意图4.2.5 管柱的组焊1）组装上环板与最上方短管图5.21 上环板与最上方短管组装示意图 标注X处的坡口里大外小，此处坡口由下料班在卷圆前开好。此处板厚大，焊接时从点焊开始就需要对称施焊，要求

31、采用多层多道焊和退段焊，要求用实芯焊丝打底，避免用药芯焊丝打底。2）组装下方长管 图5.22 下方长管组装示意图 此处坡口里大外小，焊接时从点焊开始就需要对称施焊，要求采用多层多道焊和退段焊，要求用实芯焊丝打底，避免用药芯焊丝打底。3）组装上环板图5.23 上环板组装示意图 4）焊接其他连接板及吊耳图5.24 吊耳组装示意图图中Y处板厚为20mm，为角焊缝，焊脚高度不小于12mm。Z处坡口处，当板厚T不同时，钝边都为2mm。焊脚高度不小于10mm。T2830H1314板厚不同时，Z 处坡口尺寸 图25 Z处坡口图4.3 国家体育场钢结构埋设件压力埋弧焊新工艺的 开发与应用 4.3.1 钢结构埋

32、设件 图26钢结构埋设件图4.3.2 焊机改造 由于普通钢筋没有铝制引弧结，而且瓷套保护套只适用于较小直径（12mm）的栓钉以不能直接用于钢筋的焊接，同时也不满足设计要求。为此做了以下改造。图5.27 焊机改造件图4.3.3 焊接工序设计钢筋下料钢筋端口打磨及倒角钢板定位焊机电压及电流的调整钢筋上枪调整钢筋伸出长度调整提升高度中心对正焊剂填充焊接空冷焊渣清除力学性能试验（与母材等强为合格）。图28 钢筋提升、下压高度与时间相对示意图 焊接过程结束，维持 4s 以上时间，等待焊缝成形后方可打开焊剂盒，将T形螺纹钉的锚板移出焊枪夹持部位后方可打开焊剂盒，移开焊枪，回收焊剂（清理焊渣）待下次重复使用

33、。整个焊接过程约 2min。4.3.4 拉伸试验图29 拉伸试验图根据拉伸试验结果可知完全符合设计规范要求，达到与母材等强。表1 接伸试验结果图5.30焊缝与钢板之间无缺陷图4.3.5 宏观金相 采取与焊接方向垂直的截面为试验面，将该试验面冷加工磨削后，再手工精磨抛光，并用硝酸水溶液腐蚀。经过观察，焊缝与钢板之间无缺陷4.3.6 工程应用 国家体育场有500多个埋设件，1万多接头全部按此焊接工艺进行指导焊接，施工过程中对T形接头进行抽检40多件，全部试验合格。目前，国家体育场钢结构柱已经全部安装完毕，每根柱重量达 700 多吨，没有发生因埋设件焊接质量而引起的柱子安装变形。4.4 钢管的焊接工

34、艺 钢管工程现场焊接主要采用CO2气体保护焊、手工电弧焊两种方法。主要使用焊接及检测设备示意图如下：等离子切割机栓钉焊接机CO2电弧焊焊机手工电弧焊焊机红外线测温仪半自动切割机空压机焊条烘箱焊条保温筒CO2电弧焊枪及焊接割枪碳弧气刨枪等离子切割枪二氧化碳流量计、氧气减压器及乙炔减压器焊接检验尺焊缝检测工具箱超声波探伤仪4.4.1 钢管的制管成型工艺流程 4.4.2 卷制钢管纵缝的焊接工艺（1）钢管的定位焊接 a 板边错边量和焊缝间隙；b 定位焊时不得用短弧焊进行定位，定位前用火焰预热到120-150；c 定位焊长度不小于60mm，间距300mm左右；d 定位焊条用3.2，焊缝高度不大于8mm，

35、且不得小于4mm。纵缝伸臂焊接中心焊接示意图 专用纵缝焊接胎架焊接示意图（2）钢管的纵缝焊接 焊接方法:筒体焊接采用在筒体自动焊接中心或在专用自动焊接胎架上进行，筒体内外侧均采用自动埋弧焊进行焊接，焊接顺序：先焊内侧，后焊外侧面。图5.31 钢管的纵缝焊接图1焊前装好引熄弧板，并调整焊机机头，准备焊接。焊前预热,随时用测温仪和温控仪测量控制加热温度。按焊接工艺评定的参数调整焊接工艺参数 图5.32 钢管的纵缝焊接图2 由于厚板从卷制到成型的过程中，产生的拘束应力非常大，将直接导致钢板的硬度增大，使材料塑性降低，钢材可焊性降低，焊接后在焊缝热影响区易产生微裂纹。（3）防止筒体焊接产生微裂纹的措施

36、 图33 焊缝热影响区微裂纹 图34 焊接补强图 图35 焊接补强图 设计针对关键部位做焊缝试验,对试件进行金相分析,以获得有关重要的焊接参数和数据；严格按厚板焊接要求进行焊接；进行焊后热处理，用电加热的方法对焊缝进行消氢处理。（4）焊接应力的消除 超声冲击（UIT）经对钢结构件进行超声波震动消应力测试，焊接残余应力的消除率可达75%以上。保证筒体焊缝不致产生裂纹是最重要的，采取以下措施进行施工。图36超声波震动图 4.4.3 钢管段节对接接长和对接环缝的焊接 环缝焊接顺序：先焊筒体内侧焊缝，外侧清根后再焊筒体外侧焊缝。图37 钢管接长后环缝自动焊接示意图（1）端面机加工的目的 为控制节点的组

37、装精度以及保证节点现场安装的精度。4.4.4 钢柱上下端面的加工图38 钢管端面机加工示意图 1钢柱端面机加工采用机械动力装置进行端面铣加工，通过对钢柱的端面机加工，使钢柱两端面保证平行且与钢柱轴心线相互垂直。图39 钢管端面机加工（2）钢柱端面机加工方法4.4.5 钢管表面处理工艺 针对每个工程的特殊性，集观赏性和使用性于一体，对外露焊缝的成型应有良好的外观质量，故钢管焊接后，应对钢管的纵缝和环缝进行表面处理，严格按设计要求，对于观众视线直接可见的焊缝，当视距不超过10m时，应作磨平处理，当视距超过10m时，应作磨光处理。结论结论1 Q390 钢具有一定的冷裂倾向，焊接时需要适当预热。2 采用不同焊丝进行 CO2 气体保护焊时，不同焊接条件对焊接接头扩散氢含量有影响。3 焊接前测试焊接材料的氢含量，明确不同焊接材料对焊接接头的裂纹倾向。