桁架柱焊接方案

1、【国家体育场工程】 【钢结构桁架柱焊接方案】1目 录1编制依据-21.1主要规范、规程及标准 -21.2施工图纸及有关文件 -21.3其它 -22工程概况-32.1工程简介 -32.2工程难点 -33桁架柱焊接工艺-33.1总体焊接顺序 -33.2总体焊接方法 -33.3柱与柱的焊接 -43.4箱形腹杆的对接 -63.5焊接材料及焊接工艺参数 -74防风措施设计-85现场焊接管理-9【国家体育场工程】 【钢结构桁架柱焊接方案】2国家体育场钢结构桁架柱焊接方案1编制依据1.11.1主要规范、规程及标准主要规范、规程及标准序号名 称编 号1钢结构设计规范GB50017-20032建筑钢结构焊接技术

2、规程JGJ81-20023钢结构制作安装施工规程YB9254-954钢结构工程施工质量验收规范GB50205-20015高层建筑结构用钢板YB4104-20006低合金高强度结构钢GB/T1591947厚度方向性能钢板GB/T5315-858高焊接性能铸钢DIN171829钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级GB113458910北京市建筑工程施工安全技术规程DBJ01-62-200211建筑工程施工质量验收统一标准GB50300-200112国家体育场钢结构工程施工质量验收标准QB/GJJT-GTCG-20051.21.2施工图纸及有关文件施工图纸及有关文件国家体育场钢结构设计施工图国家体

3、育场工程主结构施工方案国家体育场钢结构现场焊接管理规程1.31.3其它其它序号名 称编 号1建筑结构长城杯工程质量评审标准DBJ/T01-69-20032建筑长城杯工程质量评审标准DBJ/T01-70-20033北京城建集团国家体育场工程总承包管理体系文件2005 版4国家体育场钢结构工程焊接工艺评定方案TP-02-04-003【国家体育场工程】 【钢结构桁架柱焊接方案】32工程概况2.12.1工程简介工程简介国家体育场钢结构桁架柱共计 24 根，其中，区钢结构桁架柱 12 根，编号为 P1P8、P21P24。桁架柱为三角形断面组合柱，由一根菱形内柱和两根箱形外柱组成，内、外柱之间设有箱型腹杆

4、，两外柱之间则设有箱型立面次结构。桁架柱上大下小，上端与主桁架相连，下端则与柱脚相接。其中，内柱垂直于地面，而两外柱则倾斜向外。桁架柱单根最重达 500 多吨，最高为 67 米，体形庞大，整根吊装难度极大。为此，根据桁架柱的特点、现场场地条件及安装精度要求、工期要求等实际情况，每根桁架柱分成两段，即下节柱和上节柱，采用 800t 履带吊分段进行吊装，在高空进行焊接。桁架柱的现场接口主要包括下节柱与柱脚的焊接、下节柱与上节柱的对接以及桁架柱内部箱型腹杆的对接。接口处内、外柱板厚在20100mm 之间，其中部分菱形内柱的接口为 100mm 厚的 Q460E 钢板，箱形腹杆板厚在 1636mm 之间

5、。下节柱与柱脚的内柱现场接口为铸钢件与 Q345D(GJ)或Q460E 的焊接。2.22.2工程难点工程难点桁架柱中既有高强钢（Q460E 钢）的焊接，又有铸钢件的焊接，焊接工作量大。薄板焊接变形大，厚板焊接熔敷量大，温度控制和劳动强度要求高。而高空焊接、冬雨季焊接的防风雨、防低温措施更使得焊接难度增大。3桁架柱焊接工艺3.13.1总体焊接顺序总体焊接顺序（1）先下后上，分段处的内、外柱三条焊缝同时对称施焊。（2）先焊柱与柱的对接焊缝，后焊柱牛腿与腹杆间的对接焊缝。3.23.2总体焊接方法总体焊接方法根据现场接口型式、母材性能、技术要求及本公司的装备条件，现场桁架柱【国家体育场工程】 【钢结构

6、桁架柱焊接方案】4的焊接主要采用半自动CO2气体保护焊（GMAW） 。焊接位置困难之处采用手工电弧焊（SMAW） 。3.33.3柱与柱的焊接柱与柱的焊接（1）坡口形式 菱形内柱的对接焊缝坡口形式见图 1，箱形外柱的对接焊缝坡口形式见图2，铸钢件与柱脚的对接焊缝坡口形式见图 3。5050图 1 菱形内柱对接焊缝坡口形式66 8506t50图 2 箱形外柱的对接焊缝坡口形式t孔50t5036 8t铸钢件铸钢件t356 8330【国家体育场工程】 【钢结构桁架柱焊接方案】5图 3 铸钢件与柱脚的对接焊缝坡口形式（2）焊接位置：横焊（3）焊接方法Q460E 钢与 Q460E 钢的对接采用药芯焊丝 CO

7、2气体保护焊或手工电弧焊，其他钢种对接采用实芯焊丝 CO2气体保护焊或手工电弧焊。（4）预热对于板厚大于 36mm 的 Q345GJ-D 钢板与 Q345GJ-D 或铸钢件焊接要进行预热。其中，板厚小于等于 50mm 的钢板焊接时可采用火焰预热，板厚大于 50mm 的钢板焊接时采用电加热片伴随预热，预热温度为 120，层间温度 120200。预热范围为坡口两侧三倍板厚范围，且不小于 100mm。对于厚度大于 50mm 的接头，焊后利用预热设备立即升温至 250，保温 2 小时缓冷。对于 Q460E 钢板与 Q460E、Q345GJ-D 或铸钢件焊接要进行预热。采用电加热片伴随预热，预热温度为

8、150，层间温度 150250。预热范围为坡口两侧三倍板厚范围，且不小于 100mm。焊后利用预热设备立即升温至 250，保温2 小时缓冷。（5）焊接顺序每个接口由 24 名焊工同时对称施焊，采用多层多道焊，实行包角焊，如图 4 所示。【国家体育场工程】 【钢结构桁架柱焊接方案】6甲图a 两名焊工焊接时的焊接顺序示意图乙21甲43231乙42甲13乙4甲43乙2112乙12甲1丙21丁221121212图 四名焊工焊接时的焊接顺序示意图乙丙丁甲图 4 柱与柱焊接顺序内、外柱与下柱顶节点的三条对接焊缝应同时施焊。3.43.4箱形腹杆的对接箱形腹杆的对接（1）坡口形式：见图 56图 5 箱形腹杆的

9、对接焊缝坡口形式（2）焊接位置：全位置（3）焊接方法采用药芯焊丝 CO2气体保护焊或手工电弧焊。（4）焊接顺序翼缘板焊接时要加引弧板。【国家体育场工程】 【钢结构桁架柱焊接方案】7每个接口由 24 名焊工同时对称施焊，采用多层多道焊，如图 6 所示。先焊腹板的对接焊缝，再焊翼缘板的对接焊缝。21甲222甲21乙11乙2图 6 箱形腹杆的对接焊缝焊接顺序3.53.5焊接材料及焊接工艺参数焊接材料及焊接工艺参数根据桁架柱安装分段，桁架柱安装焊缝为 Q345D(GJ)与 Q345D(GJ)、Q345D(GJ)与 GS-20Mn5V、Q345D(GJ)与 Q460E、Q460E 与 Q460E、Q46

10、0E 与 GS-20Mn5V 间的对接焊缝。根据焊接工艺评定结果，桁架柱焊接材料见表 1，焊接工艺参数见表 2。表表 1 1 桁架柱焊接材料桁架柱焊接材料焊接材料序号母材二氧化碳气保焊药芯焊丝 CO2气体保护焊手工电弧焊1Q345D(GJ)+ Q345D(GJ) 、GS-20Mn5VER50-GE501T-1E50152Q460E+ Q460E/E55T1-K2E5515-G3Q460E+ Q345D(GJ)、GS-20Mn5VER50-G/E5015表表 2 2 焊接工艺参数焊接工艺参数【国家体育场工程】 【钢结构桁架柱焊接方案】8焊接材料焊接工艺参数焊接部位材质焊接方法焊接位置型号规格(m

11、m)电流(A)电压(V)焊速（cm/min）气流量(L/min)备注180220252820302025打底层200250283220302025填充层GMAW横焊ER50-G1.2200250283220302025盖面层E50153.2901202226914/打底层2403202832203025填充层SMAW+GMAW横焊ER50-G1.22403202832253525盖面层3.21001202226914/打底层41601802426918/填充层Q345D(GJ)+ Q345D(GJ) 、GS-20Mn5V、Q460ESMAW横焊E501552002402628918/盖面层17

12、0200303620302025打底层230250303620302025填充层FCAW横焊E55T1-K21.2230250303620302025盖面层E50153.21001202226914/打底层1.2230250303620302025填充层SMAW+FCAW横焊E55T1-K21.2230250303620302025盖面层3.21001202226914/打底层41601802426918/填充层内外柱Q460E+ Q460ESMAW横焊E5515-G52002402628918/盖面层3.2901102226914/打底层41501802426918/填充层SMAW立焊仰焊E

13、501551902302628918/盖面层140170252820302025打底层170210283220302025填充层FCAW立焊E501T-11.2160190283220302025盖面层E50153.2901102226914/打底层腹杆Q345D+ Q345DSMAW+FCAW立焊E501T-14170210283220302025填充层【国家体育场工程】 【钢结构桁架柱焊接方案】95160190283220302025盖面层170200263020302025打底层200250283220302025填充层FCAW平焊E501T-11.2200250283220302025

14、盖面层备注：当 Q345D(GJ)与 GS-20Mn5V、Q345D(GJ)与 Q460E、Q460E 与 GS-20Mn5V 采用实芯焊丝 CO2气体保护焊时，保护气体采用 20CO2+80%Ar 的混合气体，其他采用纯 CO2气体。4防风措施设计为确保安全，保证焊接质量，桁架柱分段对口处搭设脚手架平台，操作平台设在离现场焊缝 600800mm 处，以利于焊工操作，具体形式如下。【国家体育场工程】 【钢结构桁架柱焊接方案】10图 7 桁架柱焊接防风设计示意图5现场焊接管理桁架柱受力大，是整个工程的关键，其焊接质量十分重要，为此，在桁架柱的施工过程中，焊接技术管理、现场作业焊工资质管理、焊接工长职责、焊工操作纪律