国家体育场钢结构专项施工组织设计

目录

1.编制说明.................................................3

2.工程概况.................................................5

2.1建筑造型.............................................5

2.2结构组成及截面形式...................................5

2.3工程特点.............................错误!未定义书签。

2.4施工技术难点.........................错误!未定义书签。

3.施工部署.................................................9

3.1项目部的建立.........................................9

3.2钢结构制作部署......................................12

3.3钢结构安装部署......................................15

3.4工期目标及计划安排..................................22

3.5质量目标............................................22

3.6施工用电计划........................................22

4.施工图设计..............................................23

5.钢材采购与验收..........................................28

6.钢结构制作工艺..........................................31

6.1总则................................................31

6.2箱形截面构件制作工艺流程............................37

6.3桁架制作............................................38

6.4钢柱制作............................................50

7.钢结构安装方案..........................................55

7.1安装前准备..........................................55

7.2格构柱安装..........................................55

7.3屋盖中心部分整体安装................................58

7.4井字架外及主桁架外段、次桁架安装....................70

7.5开启屋盖安装........................................74

8.钢结构焊接工艺规程......................................79

8.1焊接工艺评定........................................79

8.2焊接................................................84

9.钢结构施工检测方案......................................94

10.高强螺栓施工要求......................................106

11.防腐方案................................................108

12.成品运输与保护.........................................110

13.工期保证措施...........................................112

13.1工期保证管理措施...................................112

13.2工期保证技术措施...................................113

13.3工期保证经济措施...................................114

14.工程质量保证措施.......................................115

15.施工安全健康保证措施...................................117

16.冬、雨季施工措施......................................120

17.现场文明施工..........................................124

18.工程验收...............................................126

1.编制说明

1.1根据2003年12月10日与北京城建集团沟通意向，特编制国家体育

场钢结构工程施工组织设计（初稿）。

1.2由于设计资料有限，很多细节问题不能深化，待有详细设计资料后再

作进一步完善。

1.3编制依据

1.3.1本施工组织设计根据2003年11月版北京国家体育场屋盖结构说明而

编制。

1.3.2依据现行国家施工规范、标准及规程：

编号名称

GB700碳素结构钢

GB/T1591低合金高强度结构钢

GB5313厚度方向性能钢板

GB5117碳钢焊条

GB5118低合金钢焊条

GB/T14957熔化焊用钢丝

GB/T14958气体保护焊用钢丝

GB/T1228-1231钢结构高强度大六角头螺栓、螺母、垫圈与技术条件

GB5780六角头螺栓-C级

GB3632-3633钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副

JGJ82-91钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程

GB50026-93工程测量规范

GBJ17-88钢结构设计规范

JGJ99-98高层民用建筑钢结构技术规程

CECS102：98门式刚架轻型房屋钢结构技术规程

JGJ81-2002建筑钢结构焊接规程

GB50300-2002建筑工程施工质量统一标准

GB50205-2001钢结构工程施工质量验收规范

GB11345-89钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果的分级

GB3323钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级法

GB500715高层民用建筑设计防火规范

GB8923涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级

JGJ33-2001建筑机械使用安全技术规程

公司企业标准、工法及质量管理手册

2.:n呈概况

2.1建筑造型

国家体育场为2008年奥运会主场，整体结构形式被称为“鸟巢”，互

相编织的立面单面形成了一个完整的曲面，由规则的箱形截面钢构件相互

连接而组成，所有的钢结构构件自然裸露在外，不加幕墙或其他外墙的粉

饰，形成建筑物独有的外观特点。

2.2结构组成及截面形式

整个结构分为三个主要部分。

2.2.1主结构：由24根三角形（分别为两根方形及一根五角形构件）组合柱

构成，这些柱沿体育场外围等距布置，每个柱顶均作为主桁架至内环的起

点，主桁架及内环由上下弦杆和腹杆组成，结构形式均为箱形。上下弦杆

最大断面尺寸为1200*1200*90,钢柱最大断面为1200*1200*90,最大腹杆

为750*750*65。

2.2.2次结构：由与主结构相同的箱形截面构件组成，且交叉布置在主结

构之中，断面最大尺寸为1200*1200*28。

2.2.3开启屋盖：外形为二块，这两部分以富有特色的“阴阳八挂”曲线

形状在中间吻合，开启屋盖的下表边缘与固定屋盖弧度一致，使活动屋盖

开启时可流畅地与固定屋盖溶为一体，每片屋盖跨度为75m,长度约70m,

由5块不同的三角形板块组成，钢结构量约900t,材质为Q345,结构包

括主桁架、次桁架、边桁架。

CQ家休天场加结构工W•施工组织次计

2.3工程特点

2.3.1工程规模大，构件吨位重。屋盖为椭圆形，长轴339.20m,短轴

291.55m,中心环体长轴142.24m,短轴74.5m,开启屋盖跨度75m。总

重量约450003主要分布如下：主桁架：21674t；钢柱：10300t；次结

构：12759t。

2.3.2设计新颖，节点复杂

2.3.2.1钢结构外侧无装饰结构,构件交叉编织即组成建筑外造型，屋面设

置大跨度可开启屋盖。

2.3.2.2主结构均为大截面箱形结构，杆件相交节点复杂，一个节点在三

维空间汇交多根杆件，为营造“鸟巢”效果，屋面次结构节点更是复杂多

变，规律性很少。

2.3.3施工难度大。

2.4施工技术难点

2.4.1设计难点

钢结构图设计完成后，必须进行详图设计，钢结构的制作与安装在详

图设计的指导下进行施工。

本工程详图设计的主要难点：

241.1本工程建筑造型奇特，结构复杂，目前尚无成熟的详图节点形式。

2.4.1.2由于结构制作工艺、拼装工艺、安装工艺复杂，详图设计时必须有

针对性的进行综合考虑。

2.4.2制作技术难点

2.4.2.1焊接技术

大型中厚板箱形截面构件的焊接，一直是钢结构加工行业的难题之

-O其中主要包括钢材的焊接性能评定、焊接方法及焊接工艺参数的选择、

中国第二十二冶金建设金底结构工程公司The22ndMetallurgicalConstructionCompanyofChina

-6-

CQ家休天场加结构工W•施工组织次计

防止层状撕裂的措施、焊缝质量检测方法与标准、焊接变形、焊接应力、

小夹角节点的焊接技术措施等。

2.4.2.2曲线箱形构件制作及其组装的变形控制

本工程超大跨度格构式门式刚架多数为不同的曲线形，柱和刚架上下

弦杆均为曲线箱形构件，部分构件为弯扭外形。因此其零件加工、组装和

焊接偏差控制难度大，需要制定相应的质量和精度控制标准。需要设计制

作胎架和优化焊接工艺，以减少焊接变形。

2.4.2.3大跨度结构预起拱量的确定

由于本工程结构跨度巨大，在世界上尚无先例，因此无可借鉴的施工

经验，如此大跨度的结构，预起拱量的过大或过小，都可能导致严重的后

果，轻者影响结构的使用性能，重者影响结构的安全性能。

2A.2.4小夹角(<30。)节点的制作

主桁架与中心环有多点相切连接，其切点夹角多小于30。，部分夹角

仅10。左右，若进行焊接，存在焊不到，焊接质量不易保证，且施工时存

在尖角，易产生各类缺陷，影响构件的使用寿命。

这些小夹角杆件(箱形截面)的连接方法有两种：

(1)采用焊接连接：这种连接方式对于小夹角节点不太适用，如果必

须采用，则必须进行焊接工艺评定进行强度试验，确定焊接工艺。

(2)采用铸钢节点连接：这种小夹角的连接适宜采用铸钢节点的连接。

但是铸钢节点在我国应用还刚刚起步且经验不多，况且这样大截面箱形铸

钢节点不仅是在国内，即便是在国外，也还是首次应用，存在很大的技术

难度。

2.4.3安装技术难点

2.4.3.1结构的分段与现场组装

中心环体、门式刚架、开启式屋盖结构，均为巨型空间结构。根据构

件运输情况确定结构的制作分段及现场吊装单元的组装。各段的划分及现

场结构的组装，有很大的难度，并且直接关系到工程的质量。

2.4.3.2温度变形的影响

由于钢材受温度变化线性膨胀，在340m长度内，温度变化达到10℃

中国第二十二冶金建设金底结构工程公司The22ndMetallurgicalConstructionCompanyofChina

-7-

时，线性膨胀将达到40.8mm,这样大的长度变化，在安装时必须考虑。

2.4.3.3测量技术难点

(1)要求测量精度高，结构安装闭合偏差一般仅为2mm,相对于环柱

之间距离，精度高达1/6万。

(2)工作难度大：虽然测量仪器的精度可满足钢结构安装测量控制，

但是由于受结构安装工艺措施及土建施工的影响，造成测量视线的严重阻

碍，导致测量工作不能正常进行。

(3)工作量大：在钢结构安装过程中，需要大量的定位测量、即时变

形测量来密切配合安装工作。

(4)外界因素干扰大：由于本工程钢结构的跨度大、自重大、安装工

期长，温度变形和荷载变形对钢结构的安装影响大，为测量工作提出了新

的更高的课题。

2.4.3.4屋盖中心部分整体组装与提升

屋盖中心部分由中心环体、井字桁架段、斜桁架三部分组成，组合重

量近13000t,须在设计位置水平面上的投影上进行组装，然后垂直整体提

升至设计位置。在提升时，水平位移、垂直偏差及各点提升的同步控制是

提升安装工作的难点。

2.4.3.5开启式屋盖的安装

开启屋盖安装时的起拱量与轨道间距必须要应，否则将会影响屋盖的

整体运行性能，制定合理的安装方案是本工程的难点之一。

3.施工部署

项目部的建立

3.1.2项目部岗位职责

3.1.2.1项目经理：

是企业法定代表人即公司经理在项目上的代理人，受企业法定代表

人委托，对项目施工全过程，全方位负责，对项目的工程质量负全责。接

受公司经理（或委托人）领导和公司管理部门归口管理。在项目上贯彻执

行公司质量方针，全面履行工程承包合同，负责组织、制定项目质量策划,

保证质量体系有效运行。

3.1.2.2工委书记：

对项目经理负责，主管项目部的政治思想、保卫、后勤保障及办公室

日常工作。

3.1.2.3项目副经理：

协助项目经理履行工程承包合同，保证质量体系的有效运行。

3.1.2.4项目总工程师：

对项目经理负责，主管项目技术工作，对项目质量负有技术责任，组

织编制施工组织设计，组织评审施工方案，组织技术攻关，解决技术难点。

3.1,2.5项目总经济师：

对项目经理负责，主管项目经济工作，对项目经济组织制定项目部年、

季、月生产经营计划，组织编制审核预决算。负责施工合同的管理，项目

部工程承包转包、分包合同，必须经项目部总经济师审核认定后办理。

3.1.2.6项目总会计师：

对项目经理负责，主管项目财务工作，对项目财务组织制定项目部年、

季、月财务计划，负责工程项目成本核算。

3.1.2.7工程技术部：

负责编制质量计划，针对工程项目、质量目标，工程质量要求运作实

施。负责项目的产品标识和可追溯性的管理。负责施工准备过程中的设计

交底，施工图审核，进度计划，物资计划，设备配备，工序控制计划及施

工全过程的开工，项目部组织技术交底，现场管理。

负责产品最终检验项目，质量要求和记录内容，自检合格标准。

负责最终检验后产品在顾客接收产品前应采取防护措施，保护措施，使产

品不致损坏，使标识不致损坏、丢失并保存检测设备的检定的校准记录。

负责提出采购和顾客提供产品的检验和试验状态标识内容和方式，明确各

种记录的填报、流程及保存单位，将常规检验、试验项目按负责标识的部

门分类，规定标识方式，各部门制作及保护标识的职责。

负责对施工现场的安全、保卫、作业环境等方面的管理提出要求，保证适

宜的工作环境。

负责项目施工中所需生产设备的使用、控制的管理。

3.1.2.8质量检查部：

负责组织工程质量的检验评定、判定工程是否符合验收标准和要求，

确定质量检验规程，保证检验方法正确，记录检验数据真实可靠，记录施

工过程中出现的不合格项目内容，并提出处理意见，评价工程质量和质量

活动的有效性，提出质量共性问题的纠正和预防措施，作好质量统计工作。

3.1.2.9物资管理部：

负责不同产品的验证地点及如何对供货单位进行控制，规定各类产品

的质量要求由谁提出，采购资料的内容对供货单位的评价，产品控制，进

货前验证以及业主对采购产品的验证内容、方式和建筑企业的责任等。

负责对业主提供产品的收货、标识、验证、贮存、维护和报告，及不

合格品的处理等提出要求，并作好记录。

负责确保未经检验或验证合格的产品不能交库和投入使用，对紧急放行的

情况提出要求。

应根据产品特点，选用适宜的搬运、贮存、防护措施保证产品在搬运、

贮存过程中不被损坏、腐蚀、污染等。

3.1.2.10合同预算部：

制定项目部年、季、月生产经营计划。预、决算编制。负责施工合同

的管理。负责组织参加项目部材料采购招标计划。

3.1.2,11安环管理部

负责本工程安全、健康、环保的培训、监督、检查和考核工作。

3.2钢结构制作部署

3.2.1场地布置

钢结构制造厂厂房及设备布置如下图:

巢0301

3.2.2制作前的准备

3.2.2.1熟悉图纸，编制制作工艺，筹划质量计划及质量检验计划。

3.222按照工艺要求，配备并落实机械设备及劳动力。对设备进行检修,

使其达到正常使用状态。要选用精明强干的技术人员负责本工程技术管理。

322.3人员培训：对参加本工程施工的各工种作业人员进行专项培训，

特别是焊工的培训要有针对性，就一些复杂、焊接难度大的焊缝要进行模

拟培训，定向上岗。

3.2.2A规划构件出厂方案，对构件出厂单元进行排版。

3.2.3制作设备投入

3.2.3.1加工机械设备投入

额定功率

机械设备名称型号规格数量生产能力备注

kw

抛丸除锈机HP6020B11452000mm

抛丸除锈机HP6012B11001200mm

喷砂机AC-460.56m3

数控切割机SKG-3D22.5100mm

固定式五头切割

B400012020-100mm

机

坡口加工机B120022520-100mm

进

隔板组立机/11.55t

口

U型组立机U-1212.220t

箱

箱形组对机□-1212.220t

形

CPMR-1500

生三电极埋弧焊机2套50020-90mm20t

K2UMC-1000

产

两轴钻床LZ-12120①30

线

不熔化极电渣焊

CPMW-600124016-65nlm

机

四轴钻床SZ-12130①30

端面铳床FMF2000

半自动精密切割机CCD-10040.1100mm

端面铳床1200*80010.51200*800mm

铁边机XBJ-1212.26-50mm

无气喷漆机GB6C20.05/

①12-33.5mm

三维数控钻床SWZ100014

①12-25.5mm

摇臂钻床Z3080X2512①40、①80

平面数控钻床2K345012.5①50

空压机20m320.256m3

桥式吊车20/543220t

桥式吊车32/544732t

螺旋千斤顶5t60.55t

手动磨光机①100101.2/

卧式双柱、双缸龙门

GA406012.24/

带锯床

运输车辆40t3//

运输车辆60t3//

液压机360t1/360t

液压机lOOOt1/lOOOt

滚床100mm1/100mm*4m

3.232焊接设备投入

额定功率

机械设备名称型号规格数量生产能力备注

kw

埋弧自动焊机MZ-10002011.2/

CPMR-1500

三电极埋弧焊机2套50020-90mm

K2UMC-1000

不熔化极电渣焊机CPMW-600124016-65mm

C02气体保护焊机YM-5006013.8/

焊条烘干箱500℃20.25500℃

干燥箱DG801-320.2500℃

可控硅焊机

ZX7—6302025.4/

3.2.3.3焊接检测设备

机械设备名称型号规格数量备注

红外线测温计PM204

涂镀层测厚仪GTG-10F3

超声波探伤仪CTS-22-266

磁粉探伤仪CXX-E2

3.2.4工厂制作劳动力投入

工种人数（人）

钾工95

电焊工85

气割工35

起重工20

油漆工30

钳工4

电工4

辅助工40

合计308

3.3钢结构安装部署

3.3.1现场施工平面布置

由于本工程占地面积大，工程量大，相对工期紧，预测参战单位要多,

施工工序将受到一定的影响，必须在总包商的统一协调下合理布置现场，

使施工工序有序进行，初定现场总平面布置如下图：

ME

6年

施工嬲豺林置

3.3.1.1拼装场地预计需20000m2,化分为半成品库及拼装场，建一个

llOOOn?的半成品周转库，一个9000m2的拼装厂房；拟配置2台20t龙门

吊，1台30t龙门吊负责半成品构件卸车，2台150t履带吊负责由现场运

至工地的大构件的倒运及装车。两台45t龙门吊负责构件拼装。

3.3.1.2由于钢构件运输体型大，为保证构件运输顺畅，体育场混凝土看

台西北角预留18m宽构件运输通道，构件通过运输通道将拼装场地构件运

至施工现场。

3.3.1.3场区中心由跑道至看台区域为中心环体拼装构件堆放场地，跑道

内侧为拼装外挑斜桁架构件堆放场地。安排一辆600t履带吊车在场区中心

负责组拼提升结构及安装提升系统。

3.3.1.4沿体育场外侧一周为钢格构柱、柱间交叉支撑、斜桁架构件堆放

及拼装场地。安排2台1250t履带吊及2台300t履带吊进行组拼、吊装。

331.5根据开启的结构形式，在体育场南北两侧各设置一个开启屋盖拼装

平台，两边同时作业。待主体钢结构完成验收后，各由一台1250t履带吊

进行开启屋盖的吊装。

3.3.1.6为使工程清晰有序进行，对施工现场进行分区（基本分区如下图）,

以井字桁架为分区线，钢结构施工现场共分为8个施工区：北侧为1区、2

区、3区，中部为4区、5区，南侧为6区、7区、8区。屋面结构吊装时

按照施工区域对称吊装。

7b7o6b6。

醋相嫖区飒分示意图

3.3.2进场前准备

3.3.2.1技术准备：

(1)组织各部门有关人员认真学习，熟悉施工图纸，领会设计意图，及时

组织图纸会审，并为设计交底做准备。

(2)根据施工部署编制各分项工程施工方案及技术交底。对结构制作安装

等工程编制详细的作业指导书。

(3)装备高精度施工测量仪器、工具，组建测量小组。

(4)根据我公司质量手册及程序文件，并结合现场的实际情况建立技术、

质量、试验、测量、资料等质量保证体系，制定完善的现场技术管理制度。

3.322物资准备：

(1)编制施工预算，并根据施工预算及施工进度总计划，制定材料采购定货

计划。

(2)列出各种材料、半成品、构件需用量总体计划，掌握材料来源、质量

情况，并确定材料供应渠道和进场时间表。

(3)落实各种施工机械的进场使用性能，组织性能良好的施工机械，加强

各种施工机具的维修、分类及动态情况分析，按计划进场投入使用。

3.322劳动力准备

(1)根据工程的施工特点，加强企业内部劳动力结构的调整，组建适合本

工程施工需要的各种专业队伍。

(2)对进场的劳动力进行技能考核，施工组织、工艺流程交底，确保施工

队伍的有效投入。

3.3.2.3施工现场准备

现场的各类施工场地和临设工程按平面布置图规划建设。

3.3.2.4现场施工用电准备

现场施工用电均按《施工现场临时用电安全技术规范》JGJ46-88标准

规范要求执行，本工程实行三级供电，且采用具有专用保护零线的TN-S

接零保护系统。

3.325现场施工用水和消防准备：

施工用水管与临时消防给水管采用统一供水管路，每50m设一个单出

口消火栓，管子埋地敷设0.9m。

现场临时用水主管选择DN108供水主管，支管选用DN50,接自业主

提供水源点，满足施工、生活需要。

3.3.3机械投入

3.3.3.1起重机械设备投入（含拼、安装）

机械设备名称型号规格数量（台）备注

履带吊1250t2

履带吊600t1

履带吊300t2

履带吊150t2

履带吊loot1

履带吊50t3

龙门吊30t1

龙门吊45t2

龙门吊20t2

运输车80t4

倒链5、10、15t各24

千斤顶30、60t12

钢丝绳①32、40若干

卡环40、50、60t若干

3.3.3.2焊接设备设入

机械设备名称型号规格数量（台）备注

埋弧自动焊机MZ-100010

气体保护焊机YM-50050

直流电焊机ZX7—63040

空气压缩机0.6m36

焊条烘干箱500℃6

烤枪40

气割设备8

电加热板200

3.3.3.3焊接检测设备投入

机械设备名称型号规格数量（台）备注

超声波探伤仪10-500mm8

数字温度仪0-1300℃8

数字钳形电流表2000A、1000V4

焊缝检查尺20套

磁粉探伤仪DA-400S2

X光探伤仪2

角向砂轮市100、15080

3.3.3.4安装测量设备投入

机械设备名称规格型号数量（台）备注

激光全站仪TC(R)3072

激光全站仪LEICA1800L2

激光经纬仪TDJ2E4

电子水准仪DI122

激光铅垂仪DGJ32

激光平面仪PENTAXPLP5H1

振动失效仪IFS-VSR20011

超声波探伤仪CTS-222

漆膜测厚仪GTG-10F2

拉力器15kg4

333.5提升设备投入

设备名称型号规格数量备注

提升支承架2.2*2.2m24组

缆风绳①21200根

穿心式千斤顶600t52台

锚具若干

油泵额定高压260Mpa6个

控制房2*2.4*2,41个

3.3.4劳动力投入

3.3.4.1现场拼装劳动力投入

工种人数（人）

钾工60

电焊工60

气割工15

起重工20

钳工4

电工4

辅助工20

测量工4

合计187

3.3.4.2现场安装劳动力投入

工种人数（人）

安装钾工50

电焊工30

气割工6

起重工30

测量工8

钳工12

电工8

合计144

3.4工期目标及计划安排

3.4.1工期目标：游定义主要求。我公司新引进了日本箱形生产线，月生

产能力（二班）2800t。

3.4.2施工进度表：待定。

3.5质量目标

满足业主要求。

3.6施工用电计划

施工现场暂定用电计划为4000KVA

4.施工图设计

详图设计方案应根据结构安装工艺、制作工艺进行。本工程详图设计

应由一家单位进行或由业主牵头，由几家单位组成联合体，以便于设计沟

通与联络，确保详图设计满足原设计及施工要求。。

4.1本工程施工详图由我公司钢结构设计研究所完成。主要安排如下：

4.1.1我公司在原设计图的基础上，对图纸进行详图深化设计。

4.1.2由于工程造型奇特，结构复杂，特制定如下措施：

4.1.2.1成立课题研究小组：成员包括设计、制作及安装专业人员。

4.1.2.2制定可行性研究方案：由课题研究小组分别关于安装、制作、详

图设计根据结构特征及工程环境制定可行研究方案。

4.1.2.3方案计算验证：利用结构分析程序SAP84对方案进行结构及变形

验算，从而进行理论验证。

4.1.2.4邀请知名专家会审：对于安装、制作、设计方案进行会审。

4.1.2.5修改：根据会审意见，进行方案修定。

4.1.2.6交付设计单位审核、签章。

4.1.2.7进行详图设计。详图设计时，对于各种变更及不确定因素必须经

设计单位及监理单位批准后方可进行下一步设计。

4.2钢结构施工图设计过程

4.2.1施工详图设计流程图

4.2.2设计依据

4.2.2.2现行设计规范及标准：

《钢结构设计规范》GBJ17-2003

《建筑结构荷载规范》GBJ99

《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001

《钢结构高强螺栓的连接设计。施工及验收规程》(JGJ82-91)

《建筑钢结构焊接规程》JGJ81-2002

4.2.3施工详图设计的内容

4.2.3.1施工详图设计是根据原设计提供的节点进行详图绘制，对于在节

点图中无相应的节点时，按照《钢结构设计规范》GBJ17-2003进行制定，

最终提交原设计认可。

4.2.3.2节点图包括了大跨度格构式门式刚架与曲线箱形构件的连接、与

开启式屋盖桁架的连接、与中心环形大桁架的连接、与格构式刚架相切处

的连接、与桁架小夹角处的连接、与构件分断处的连接；铸钢节点的连接

等详图。

4.2.3.3节点图内容包括了各个节点的连接类型、连接件的尺寸、高强度

螺栓的直径、焊缝的形式和尺寸等一系列施工详图设计。

4.2.3.4安装布置图

a.平面布置图

b.安装布置图所包含的内容有构件编号、标高、安装说明等一系列安装

所必须具有的信息。

4.2.3.5构件详图包含的内容

a.构件细部、重量表、材质、构件编号、焊接标记、连接细部、索引图

等。

b.螺栓标记，螺栓直径。

c,轴线号及相对应的轴线位置。

d.方向、构件的对称和相同标记（构件编号对称，此构件也应视为对称）。

f.图纸标题、编号、改版号、出图日期。

g.加工厂所需要的信息。

h,详图必须给出完整、明确的尺寸和数据。

4.2.3.6图纸清单

注明了详图号、构件号、数量、重量、构件类别、改版号、提交日期。

4.2.3.7文字

所有文书、资料、清单、图纸均使用中文。

4.2.3.8图纸尺寸

a.图纸尺寸和其它资料均使用A系列纸张，即AO、Al、A2、A3和A4。

b.图纸尺寸使用Al和A2绘制，文书、资料和清单等使用A3和A4。

A0：841mm*1189mm

A1：594mm*841mm

A2：420mm*594mm

A3：297mm*420mm

A4：210mm*297mm

4.2.3.9图纸比例

索引图：1/100、1/500、1/1000

构件详图：1/15、1/20、1/30

局部详图：1/1、1/5,1/10

安装布置图：1/100

4.2.3.10书写

所有文件、资料、图纸均打印。

4.2.3.11构件编号的设定

以构件名称的首位大写字母，如钢柱编号为GZ,主桁架编号为ZH,

如业主对编号系统的设定有特殊要求，适当变更。

4.2.3.12焊接

a.详图中对焊缝标注符合建筑钢结构焊接技术规程。

b.详图中对焊缝进行标注（类型、高度、坡口尺寸等）。

4.2.3.13工程质量计算要求

a,钢结构工程中的钢构件重量为净重，对斜面切割、凹槽、孔洞、槽口之

类的项目不加以扣除。

b.曲梁、桁架和支撑等构件的长度，按几何中心线的长度计算。

c.钢结构工程中的钢构件重量包括节点板、加劲板等。

4.2.4施工详图设计软、硬件配置

金结公司钢结构设计研究所拥有先进的技术和雄厚的实力：

4.2.4.1人员配备：

a,金结公司钢结构设计研究所对此项目工程投入设计人员共16人,

高级工程师：4人

中级职称：12人

b,人员分配：12人为软件工作组主要工作是深化图纸设计。

4人为为审核工作组主要工作是审核深化设计图纸。

4.2.4.2硬件设备配备有：

金结公司钢结构设计研究所对此项目工程投入的设备如下：

主服务器（2台）：IntelP42.4MHZ（Cpu）；

终端计算机（14台）：IntelP41.8MHZ（Cpu）；

绘图仪（1台）:HPDesignJet500-NR；

打印机（1台）:激光打印机；A6100U

晒图机（1台）：500CD宽幅无氨晒图机。

4.243软件设备配备情况

专业详图绘制软件：

Xsteel：XSTEEL是一个智能钢结构模拟、详图绘制及材料一览的软

件，它能有效地完成从设计、详图、材料加工、切割到施工等一系列过程。

包括了所有的图形编辑手段。具有数千种易于使用的结点类型库，三维建

模，简洁、直观、可以出效果图；可以处理从简单到复杂的任何钢结构，

XSTEEL可以检查整个结构的协调性及碰撞问题，能保证输出结果的正确

性。能连接包括STAAD、INTERGRAPH.Modeldraft及Frameworks在内的

三维，模拟系统。XSTEEL软件已通过IS09001体系认证.

AutoCad2002：我设计研究所与上海基冶电子技术公司联合开发的金

属结构板材CAD/CAM软件，以微机PC为硬件平台，以Autodesk公司CAD

软件，进行二次开发，应用于数控机床做板材异型拼接的详图设计和放样

下料，这样大大地缩短施工详图的设计周期，提高了施工详图的正确性和

图纸的同一性。

SAP84：是北京大学力学与工程科学系研制开发的国内最受欢迎的微

机结构分析通用程序之一。它具有力学模型合理、使用方便，功能强、结

果准确等优点，尤其适用于大型、特种、复杂、具有不规则结构形式的土

建结构，如多层和高层建筑、多塔楼高层建筑、具有大开洞、错层、转换

层等各种特殊构造的大型建筑物以及大型网架等。国内已有数千个工程项

目使用SAP84软件进行了计算，如长江三峡大坝、西客站主体结构、上海

大剧院等重大工程，得到了用户的好评。

5.钢材采购与验收

5.1材料管理的控制

材料管理各程序的控制执行如下标准：

钢结构设计图纸的全部内容；

《低合金结构钢》GB/T1591-94

5.2钢材材质说明

国家体育场钢结构主要钢材材质为中国标准GB/T1591的Q345类钢材。

主要材料包括：钢板等。

5.3材料管理的工作程序如下图：

5.3.1甲供材料管理流程

5.3.2自行采购材料管理流程

5.4.1根据合同规定的甲供货范围编制供货清单，经甲方批准后由供应部

报送甲方供货单位。

5.4.2在接收甲方提供原材料时，由供应部组织有关人员按照供货清单核

对物资名称、规格、尺寸公差要求、数量并进行外观检查，同时验证有关

技术资料（产品说明书及合格证、材质合格证、商检证），不合格品不准进

入制作现场。

5.4.3经检验合格的原材料，办理入库验收手续，建立台帐。

5.4.4经检验发现不合格品，由质检组对其标识“不合格”标志，并办理

填表做好记录，由供应部以书面报告甲方，将不合格品退回。

5.4.5对甲方提供的原材料设立单独的库区，分类储存，物资出库时，由

保管员与领料员共同对物资外观质量及有关技术资料进行验收，合格后办

理出库手续。

5.4.6对加工所剩余料标明材质、规格后退库。

5.4.7材料的使用严格按甲方提供的使用部位和制造厂排版图和放样资料

进行领料和下料，实行专料专用，以免长料短用。

5.5自采原材料的控制

5.5.1根据施工图提出材料采购计划，按照国际行业标准和国家标准生产

的物资要注明品名、型号、规格参数；有特殊要求的要标明必要的图样、

规范、质量要求等，需代用的物资必须经设计同意办理“材料代用洽商”

记录手续。

5.5.2选择有资质的供应商，签订采购合同，合同应明确原材料标准，质

量要求、价格、交货方式、地点、时间违约责任等。

5.5.3自采原材料到场后，应进行实物与资料核对，如甲方有要求可共同

进行。对有特殊要求的原材料应按有关规定进行检验和试验。

5.5.4自采原材料必须有符合要求的材质合格证书。

5.6钢材堆放

561钢材进入现场时，要按其规格型号分类堆放。每个堆放单元应控制在

300T以下。

562每个堆放单元要设立标识牌，标识牌上要明确材质，规格，数量，用

于哪个工程。

5.6.3码放钢材前，底层要加垫（型钢，道木，混凝土枕等）。使其底面离

地面距离大于100mm。

5.6.4由于本工程制作周期长，如赶上雨季，应将未使用完的钢材用塑料布

或散布罩上，减少钢材的锈蚀。

5.7焊材

5.7.1CO2气体保护焊采用E71T-1O1.2焊丝；埋弧自动焊采用焊丝

H08MnA和SJ101焊剂；非熔化极电渣焊采用焊丝H08Mn2SiA①1.6焊丝。

5.7.2实行严格的焊材烘干制度。

5.7.3气体保护焊丝应置于干燥、通风处进行保存，以防焊丝表面生锈。

5.8油漆：

5.8.1构件成品的保护油漆应符合图纸设计要求。

5.8.2油漆在使用之前，要对其进行检查，合格后方可使用。

5.8.3采取严格的防火措施。

5.9原材料检验试验

执行北京市地方标准及国家相关标准。

6.钢结构SU作工艺

6.1总则

6.1.1钢结构主要为箱形截面格构柱，箱形截面主桁架，箱形截面腹杆等

构件，为解决箱形构件制作问题，我们从日本引进了一条箱形流水线，可

焊接箱形规格400-1500mm,采用四个（两个水平，两个垂直）激光探头跟

踪技术可焊接箱形截面弧形结构。具体做法在桁架制作中论述。

6.1.2由于主桁架最长约300米，制作时将采取分段制作，每段长度约12m,

各桁架具体分段方法根据结构设计决定。为了确保构件的组装精度，桁架

接口安装螺栓采用大六角高强螺栓。

6.1.2屋面为马鞍形双曲线面，在结构制作时要采取计算机建模，数控切割

下料。

6.1.3.下料时，预留焊接收缩余量、切割以及起拱、温度变化余量。

6.1.3.1焊接收缩余量：主桁架每边口预留3mm,腹杆每边口预留2mm。

在批量制作前，制作模拟试件，测定其收缩值，以便正式制作时进行修正。

6.1.3.2切割余量：板厚小于等于25mm,每边预留2mm；板厚大于25mm,

每边预留3mm。

6.1.3.3大跨度结构预起拱量的确定

⑴根据设计图纸及施工工艺，利用结构分析程序SAP84对变形进行验算,

从而确定各部位安装预起拱量。

(2)在详图设计时即考虑各节点的预起拱分量，在制作安装时必须保证各

节点的预起拱量。

6.1,3.4温度变化的影响

(1)采用钢尺测量时，必须对尺长进行温度修正：

根据公式：AL=«(r-z0)L

其中：

AL--尺长温度修正值

L--测量长度

a--钢尺的膨胀系数，取).000012。©

t--丈量时的温度

/0—检尺时的温度20℃

(2)测量时间：尽量选取早起或傍晚时温度变化影响较小的时段进

行定位测量。

(3)测量设备：尽量采用高精度测量设备以提高测量精度。

6.1.4主桁架制作

6.1.4.148幅主桁架在屋面呈正反螺旋布置，相交成网状。桁架的弦杆及

腹杆均为箱形，相交节点为箱形相贯节点。在节点制作时，以一榴桁架为

主，在其上、下弦杆上设牛腿，通过牛腿实现与之相交桁架弦杆的连接，

如图示：

6.1.4.2将相交节点作为一个整体考虑：

(1)节点的上下盖板用整板制作，并且在桁架弦杆相交处以圆弧过度;

来料宽度不够时，可二张拼成一张，然后再大板切料。

(2)主桁架弦杆的腹板，相交桁架弦杆的腹板，被视为主桁架弦杆的

隔板，隔板方向与相交弦板方向一致，用电渣焊焊接，如下图所示：

(3)其它位置的隔板，仍垂直于弦杆布置。

6.1.5弧形弦杆制作

6.151腹板呈拱形时，下料直接切出弧形；盖板要用滚床或液压机加工。

6.152组装时必须用胎具，胎具制作要符合三维坐标尺寸，胎具必须要有

足够的刚度。

6.153翼板伏胎时，尺寸若有偏差，要用火焰矫正，合格后再组装隔板和

腹板。

6.1.5.4组装时可根据焊接工艺采取反变形措施。

6.155组装时应采用刚性固定法，以增加结构刚度，减小焊接变形。

6.1.5.6曲线箱形截面构件制作前先制做模拟试件，根据制作工艺检测各项

制作工艺参数及变形量，分析构件变形规律。

6.1.6屋面次结构

屋面次结构仅设置在上弦平面内。由于其长度较长，而且沿屋面走向。

因此是弯曲的且两端是扭曲的。其工艺隔板也是各异的，必须逐根放样，

逐根绘图加工。

6.1.7中心环体

由于主桁架都与中心环相切，其切点夹角多为10〜30度，组装焊接空

间狭小。建议制作时：

6.1.7.1采用中心环上下弦伸出牛腿，再与主桁架相连增加操作空间，如图

示：

主桁架与中心环相交牛腿示意囱

6.172锐角连接②号板与①号板要达到全熔透难度大，采取的措施有：

(1)当相交角度＜30。时，采用小角度加相同角度斜垫板，间隙4mm,利

于焊接。如图示:

(2)牛腿装配时相交角度＞30°时，采用腹板不对称坡口形式，背面清根,

先焊里侧。盖板采用加垫板形式，手工C02焊。

大于30°髓懿示翻

(3)同设计部门协商要求在此部位开人孔，这样人在里侧焊接有操作空间，

而且操作位置也很好，在留间隙的情况下，能达到焊缝质量要求，而且焊

接中排烟容易。

（4）可采取在此部位增加补强板的方法（需同设计部门协商认可）。

6.1.8小夹角节点的制作如下图所示：

相交处的翼缘板与腹板均作成圆弧过渡形式，过渡半径约R400mm,

腹板的接口焊缝均放在直段，以便于施焊。

6.1.9.1焊接时采用较小的焊接热输入方法进行焊接，如采用药芯焊丝

CO2焊。

6.1.9.2对于主缝焊接，采用多丝埋弧焊技术。

6.1.9.3采取分部组装焊接，分别矫正变形后再进行总装焊接或连接。

6.1.9.4箱形构件的接口焊缝，必须采取多名焊工同时对称焊接，并应连

续焊完。

6.1.9.5对于大型箱形构件的内隔板，建议从中间开设人孔，一则可便于

隔板焊接操作（尽量减少电渣焊），二则可减轻结构自重，三则可减少焊接

内应力及焊接变形。

6.2箱形截面构件制作工艺流程

6.3桁架制作

6.3.1按设计的总体分段图进行详细的分段划分，按每个分段及来料情况

进行配料。因环梁高12m,公路无法运输，工厂制作只能是单件出厂，即

①、③、⑥组成一体，②、⑤、⑧组成一体，④、⑦单体。

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0

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②

6.3.2划线号料

6.3.2.1号料前必须核实所用钢材与设计图纸相符，钢材材质必须符合

相关规范要求；如有代料应有代料通知单；做到专料专用。严格按照材

料使用部位表进行号料，避免长料短用，宽料窄用。

6.3.2.2当钢材表面有锈蚀，麻点或划痕等缺陷时，其深度不得大于该

钢材厚度负偏差值1/2,否则不得使用。

6.323在施工过程中，无论划线号料、气焊、还是聊工等工序都必须

认真检查钢材是否有重皮、裂纹等缺陷，如发现应及时会同技术人员及

检查人员研究处理。

6.3.2.4号料时长度方向必须留焊接收缩量，宽度方向留切割余量。

6.3.2.5号料时，翼板及腹板焊缝不能设置在同一截面上，应相互错开

200mm以上，并与隔板错开200mm以上。接料尽量采用大板接料形式。

6.3.2.6接料坡口形式：

6.3.2.7号料的允许偏差，如表1。

表1

项目允许偏差(mm)

零件外形尺寸±1.0

6.3.2.8弧形盖板及腹板用计算机编程，在数控切割机上进行切割加工。

6.3.2.9号料必须注明坡口的角度和钝边及取圆方向。

6.3.2.10斜杆接头即③、⑥、⑤、⑧号先号成长箱形梁，然后在其上截

取。

6.3.3切割

6.3.3.1切割气体

⑴氧气

气割用氧气纯度应在99.5%以上，并有厂家产品合格证且符合国家标准。

⑵乙烘气

用乙焕气纯度应在96