国家体育场(方案)钢结构工程、焊接工艺评定方案

编号：CJNC-001

国家体育场钢结构工程、

焊接工艺评定方案

批准:

审核:

编制:

北京城建精工钢结构有限公司国家体育场项目部

-00五年三月十六日

国家体育场（方案）钢结构工程、焊接工艺评定方案

国家体育场钢结构工程现场焊接工艺评定具有技术要求高、复杂、工作量大

的特点，是一项典型的系统工程，由于焊接工艺评定的地位特殊，是焊接工程十

分重要的技术环节。

一、编制依据和基本规定

（1）JGJ81-2002《建筑钢结构焊接技术规程》

（2）《国家体育场钢结构招标图》

（3）《国家体育场钢结构工程施工组织设计》

（4）GB50205-2001-建筑钢结构工程施工质量验收规范

（5）GB/T1591-94-低合金高强度结构钢

（6）YB4104-2000-高层建筑结构用钢板

（7）GB/T5315-85-厚度方向性能钢板当以上规范不能函盖地方，参考以下

国际规范

a.DIN17182-高焊接性能铸钢（德国）

（8）绝大多数的钢构件为钢板焊接成的箱型截面，钢板的最大厚度不大于

100mm；除特别注明外，钢板厚度W34mm时，采用Q345钢材;钢板厚度236mm

时，采用Q345GJ钢材。

厚度分布：

•组合钢柱除少量棱形柱底部和顶部为90~100mm,其余为50~80mm,另外两根方形

斜柱板厚绝大多数为30、25、20mm。

•桁架上弦杆个别段为50mm外，其余均在40mm以下，大多数为30、25、20mm。

・桁架下弦杆个别段为50、乙2mm外，其余绝大多数为20mm。

,腹杆为2014、10mm,多数为10mm。

•次结构板厚最大36mm,绝大部分为20mm以下。

（9）选用钢材性能应满足下例要求：

钢材冲击韧性要求

钢材牌号主结构次结构

Q345、Q345GJD级，-20C时AkN34JC级,0C时Ak234J

Q460、S460MLE级，-40C时Ak234J—

钢材厚度方向性能要求

钢板厚度（mm）t<4040WtW6060<tW80T>80

钢板厚度方向性能级别一Z15Z25Z35

2

(10)铸钢机械性能符合下表规定

钢号厚度或屈服强度极限强度抗拉、抗压或抗延伸率冲击功

12185%

直径(mm)6sCKN/m）6b（KN/m）弯ftKN/m)AK(J)

GS-16Mn5W502260430〜660234225265

（正火）>500002230430〜660207225245

GS-20Mn5W502300500〜650270222255

（正火）>50<1002280500〜650252222240

>100<1602260480〜630234220235

>1602240450〜600216

GS-20Mn5W502360500〜650324224270

（调质）>504002300500〜650270224250

>100<1602280500〜650252222240

(11)除特别注明外，所有焊接均采用全熔透对接焊缝。

(12)除特别注明外，手工焊接所采用焊条的质量标准须符合现行国家规范

GB/T5117及GB/T5118的规定，对Q345级钢材须采用E50级焊条，对Q345GJ钢材

须采用E55级焊条。

(13)除特别注明外，自动或半自动焊接所采用的焊条、焊丝及焊剂须与主体金

属强度相适应，其质量标准须符合现行国家规范GB/T14957或GB/T14958的规定。

(14)除特别注明外，钢结构焊接程序和施工要求应遵从规程JGJ81-2002：建筑

钢结构焊接规程。

二、焊接工艺评定的工艺流程

根据JGJ81-2002《建筑钢结构焊接技术规程》的有关规定，国内首次用于钢接

构工程的钢材(包括钢材的牌号于标准相符但微合金强化元素类别不同和供货状

态不同或国外钢号国内生产)的必须进行焊接工艺评定。有部份Q460、S460ML

首次使用，因此严格按规程要求进行了全面的焊接工艺评定，并根据工艺评定试

验结果，编制了详细的焊接工艺规程，确保了工程施工焊接质量。试验程序如下

图。

3

三、焊接工艺评定的指导方案

所用钢材大部分为Q345D、Q345E,部分采用Q460、S460ML或铸钢件。

部分钢柱钢板厚度90mm和100mmo

1、主要焊接工艺评定项目如下：

编号规格接头型式焊接位置焊接方法焊接材料

30X300X800板对接

2004-14平焊GMAWER50-6,7或E50

2件V型坡口+背垫

8O-1OOX3OOX

板对接

2004-15800平焊FCAW-GER50-67或E50

V型坡口+背垫

2件

30X300X800板对接

2004-16立焊FCAW-GER5067或E50

2件V型坡口+背垫

8O-1OOX3OOX

板对接

2004-17800立焊GMAWER50-6,7或E50

V型坡口+背垫

2件

30X300X800板对接

2004-18仰焊SMAWE5015

2件Y型坡口+背垫

8O-1OOX3OOX

板对接

2004-19800仰焊SMAWE5015

V型坡口+背垫

2件

2、焊接参数

焊接材料焊接工艺参数

焊接

方法规格备注

标准型号电流(A)电压(V)气流量(L/min)

(mm)

GMAW实ER50-6,7

61.2260〜32030〜3450〜80

心焊丝ER55-6,7

FCAW药E50

4)1.2260〜30030〜3450〜80

性焊丝E55

63.290〜12022〜26/

E5015,

SMAW64160〜18024〜26/

E5515

65200〜24026〜28/

4

3、焊材匹配与选用

焊材的选用遵循“等强匹配”原则。

•母材

设计采用Q345D或Q345GJD结构钢(局部采用Q460、S460ML钢)，其厚度

方向性能须符合设计及GB5313-85中规定的Z向性能的要求。

根据以往工程经验，铸钢件建议使用GS—2()Mn5V(DIN17182)O铸钢GS

-20Mn5V的化学成分与Q345D相近，其碳当量极限值为0.42,与Q345D钢材

的可焊性较好。

•焊材

根据母材及焊缝性能，钢结构安装焊接主要采用半自动二氧化碳气体保护焊

(GMAW),焊接位置困难之处如仰焊采用手工电弧焊(SMAW)o焊材选用见

表一。

焊材选用

焊接材料

GMAW或FCAW-GSMAW

序号母材

标准强度保证值标准强度保证值

标准型号标准型号

oS。boS。b

ER5OA7420500

1Q345DE5015390490

E5040)480

ER5W420500

2E5015390490

Q345GJDE5040)480

GS-20Mn5VER5Q6.742050)

3E5015390490

+Q345D、E50400480

ER5S6.7470550

4E5515440540

S460ML-S460MLE55470550

S4OML-ER5CK6.7420500

5E5015390490

Q345DE5040)480

5

现场的焊接工艺评定必须严格遵守JGJ81-2002《建筑钢结构焊接技术规程》

的有关规定。

国内首次用于钢结构工程的钢材（包括钢材的牌号与标准相符但微合金强化

元素类别不同和供货状态不同或国外钢号国内生产）的必须进行焊接工艺评定。

国内首次用于钢结构的焊接材料必须进行焊接工艺评定°

设计规定的钢材类别、焊接材料、焊接方法接头形式、焊接位置、焊后热处

理制度以及施工单位所采用的焊接工艺参数为施工企业首次采用的，必须进行焊

接工艺评定。

安装单位根据所承担钢结构的设计节点形式、钢材级别、规格，采用的焊接

方法、焊接位置等制定焊接工艺评定方案，拟定相应的焊接工艺评定指导书、施

焊试件、切取试样，并由具有国家技术质量监督部门的认证资质的检测单位进行

检测试验。

焊接工艺评定试验完成后，由评定单位根据检测机构签发的检测报告做出焊

接工艺评定报告，连同焊接工艺评定指导书、评定记录，评定试样检查结果一起

报工程质量监督部门和有关单位审查备案。

焊接工艺评定结束后现场的焊接作业指导书如发生改变，应按JGJ81-2002

《建筑钢结构焊接技术规程》的有关内容进行判定，重新进行焊接工艺评定。

四、国家体育场钢结构工程现场具体常规焊接工艺评定

1、评定的钢材：Q345、Q345GJ、Q345DGJ

2、实际工程板厚规格有（mm）：8,10,12,14,16,18,20,25,30,36,

42,50,60,70,90,100,共16种。

3、评定合格的试件厚度与工程适用厚度范围

工程适用厚度范围

焊接方法类别号评定合格试件厚度

板厚最小值板厚最大值

W250.75t2t

1、2、3、4、5、8

>250.75t1.5t

6、7不限0.5tLit

92120.5t2t

4、焊接工艺评定板厚：

(1)70mm覆盖板厚105mm〜52.5nun

(2)36mm覆盖板厚54mm〜27mm

(3)10mm覆盖板厚20mm〜全部板厚

5、采用焊接技术

6

(1)CO2GMAW(2—1)

(2)CO2FCAW-G(2-2)

(3)SMAW(1)

(4)科技攻关EGW(7.1),SAW(H)(5-1)

6、钢板的组合：

(1)Q345+Q345

(2)Q345+Q345DGJ

(3)Q345DGJ+Q345DGJ

7、常规工艺评定按下表进行

序号钢材组合试件板厚焊接技术科技攻关备注

(mm)CO2GMACO2GMAWSMAWEGWSAW(H)

W(项)-G(项)(项)(项)(项)

1Q345+Q34570,36,10F、H、VF、H、V0坡仰0H陶瓷衬垫

99322

2Q345+Q345DGJ70,36F、H、VF、H、V0坡仰0H陶瓷衬垫

66222

3Q345DGJ+70,36F、H、VF、H、V0坡仰0H陶瓷衬垫

Q345DGJ66222

合计61项2121766

8、焊接工艺评定坡口形式

-350+51

T-

小角度V型坡口

焊接坡口采用小角度V型坡口形式，如上图。主要考虑在保证焊透的前提

下采用小角度、窄间隙单面焊接坡口，可减少收缩量。

7

柱与柱的现场吊装对接坡口

五、国家体育场钢结构工程现场具体特殊焊接工艺评定

1、Q460,S460ML钢的焊接工艺评定

（1）Q460,S460ML焊接性试验及工艺评定工作流程框图

0460、S460ML钢的购进

供应商提供钢材焊接性的资料

|SH-CCT|焊接性试验

L钢材性能，2.焊接材料

序号试验名称试验目的及判据

1ceg法钢材焊接裂纹敏感性：cegW0.45%

2斜y法试验焊接冷裂纹敏感性，裂纹率低，焊接性好.

用佳T龙参数

IlVnax

T3焊接冷裂纹敏感性HVW350

垃iftiftiJ女试蛤

临界应力的测试6临=485(mpa)

4插梢A裂试8ft

>6s=473(mpa)

焊接工艺试验

一.再热裂纹敏感性试验

1.再热裂纺敏感性计算；

2.小铁研试验：

二.刚性模拟焊接头力学性能试验

三.Z向窗口试脸

忸佳焊接工艺的形成及焊接工艺评定|

8

(2)、工程构件的实际板厚：6=50〜100mm

(3)、焊接工艺评定的板厚：6=70mm

(4)、采用焊接技术：CO2GMAW>SMAW

序号材质板厚CO2GMAWSMAW备注

1Q46070F、H、V0

31

2S460ML70F、H、V0

31

合计共8项62

2、Q460,S460ML同铸钢GS16Mn5、GS20Mn5、GS20Mn5(调质)，焊接工艺

评定

铸钢件与柱的对接焊缝坡口

序号材质板厚SMAW备注

1Q460+GS16Mn570F、H、V、O

(S460ML)4

2Q460+GS20Mn570F、H、V、0

(S460ML)4

Q460+GS20Mn570F、H、V、0

(S460ML)4

合计共12项12

9

六、Q460、S460ML+Q345DGJ焊接工艺评定

序号材质板厚CO2GMAWSMAW备注

1Q460+Q345DGJ70F、H、V0

(S460ML)31

合计共4项31

七、Q345DGJ+GS16Mn5、GS20Mn5、GS20Mn5（调质），焊接工艺评定

序号材质板厚CO2GMAWSMAW备注

1Q345DGJ+GS16Mn570F、H、V0

31

2Q345DGJ+GS20Mn570F、H、V0

31

Q345DGJ+GS20Mn570F、H、V0

（调质）31

合计共12项93

八、国家体育场钢结构工程现场具体焊接工艺评定必须遵守的规则

1、不同焊接方法的评定结果不得互相代替

2、不同钢材的焊接工艺评定应符合下列规定：

（1）不同类别钢材的焊接工艺评定结果不得互相代替；

（2）I、H类同别钢材中当强度和冲击韧性级别发生变化时，高级别钢材

的焊接工艺评定结果可代替低级别钢材；III、IV类同类别钢材中的焊

接工艺评定结果不可相互代替；不同类别的钢材组合焊接时应重新评

定，不得用单类钢材的评定结果代替。

3、评定试件的焊后热处理条,牛应与钢结构制造、安装焊接中实际采用的焊后热

处理条件基本相同。

4、焊接工艺参数变化不超过JGJ81—2002《建筑钢结构焊接规程：5.3重新进行

工艺评定的规定》时，可不需重新进行工艺评定。

5、焊接工艺评定结果不合格时，应分析原因，制订新的评定方案，按原步骤重

新评定，直到合格为止。

6、施工企业应优选焊接工艺评定方案，在满足规程和设计要求的前提下，尽量

10

减少焊接工艺评定的项目。己具有同等条件焊接工艺评定资料时，可不必重

新进行相应项目的焊接工艺评定试验。

7、焊接工艺评定按附表规格格式进行填报。

11

国家体育场钢结构工程现场焊接工艺

评定报告

编号：________________________________

编制：________________________________

焊接责任

技术人员：________________________________

批准：________________________________

单位：________________________________

日期：年月日

12

焊接工艺评定报告目录

序号报告名称报告编号页数

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

13

焊接工艺评定指导书

工程名称指导书编号

母材钢号规格供货状态生产厂

焊接材料生产厂牌号类型烘干制度CCXh)备注

焊条

焊丝

焊剂或气体

焊接方法焊接位置

焊接设备型号电源及极性

后热温度(C)及时间

预热温度(°C)层间温度

(min)

焊后热处理

接

头

焊

及

接

坡

顺

口

序

尺

图

寸

图

焊剂

焊条或焊丝

或

焊接保保护气流电流电压焊接速度

道次备注

护

气

焊方法牌号4)(urn)<l/min)(A)(V)(cm/min)

接

工

艺

参

数

焊前清理层间清理

技背面清根

术

措

施

其它：

编制日期年月日审核日期年月日

14

焊接工艺评定报告

工程产品名称评定报告编号

委托单位工艺指导书编号

《建筑钢结构焊接技术规程》

项目负责人依据标准

（JGJ81）

试样焊接单位施焊日期

焊工规格代号级别

母材钢号规格供货状态生产厂

化学成分和力学性能

°s6*KV

C(%)Mn(%)Si(%)S(%)P(%)5A

(Mpa)(Mpa)(%)(%)(J)

标准

合格证

复脸

碳当量公式

饵接材料生产厂牌号类型直径（ran）烘干制度：CXh）备注

焊条

焊丝

焊剂或气体

焊接方法焊接位置接头形式

焊接工艺参数（见焊接工艺评定指导书）清根工艺

焊接设备型号电源及极性

预热温度（・C）层间温度（C）后热温度（C）及时间（min）

焊后热处理

评定结论：本评定按《建筑钢结构焊接技术规程》（JGJ81）规定，根据工程情况编制工艺评定指导书、焊接试件、

制取并检验试样、测定性能，确认试验记录正确，评定结果为：______。焊接条件及工艺参数适用范围按本评定指

导书执行。

评定年月日评定单位：（签章）

审核年月日

技术负责年月日年月日

15

焊接工艺评定记录表

工程名

指导书编号

称

焊接方焊接位

设备型号电源及极性

法置

母材钢

类别生产厂

号

母材规

供货状态

格

焊接材料

接牌号类型

头

尺焊条生产厂批号

寸

及烘干制度（匕）时间（min）

施

焊牌号规格（皿）

焊丝

道生产厂批号

次

顺牌号规格（mm）

序焊剂

或气生产厂

体

烘干制度（匕）时间（min）

施焊工艺参数记录

接

焊焊条（焊丝）俣护气流电流焊接速度热输入

法

道次方电压（V）备注

直径（廊）（1/min）（A）（cm/min）(KJ/cm)

施焊环境室内/室外环境温度（C）相对湿度%

预热温度（C）层间温度（匕）后热温度时间(min)

后热处理

技焊前清理层间清理

术

措背面清根

施

其他

焊工姓名资格代号级别施焊日期年月日

记录日期年月日审核日期年月日

16

焊接工艺评定检验结果

非破坏检验

试验项目合格标准评定结果报告编号备注

外观

X光

超声波

磁粉

拉伸试验报告编号弯曲试验报告编号

定

断口评试样试验弯心直径弯曲评定

果

试样编号°S0b结

(Mpa)(Mpa)位置编号类型D(mn)角度结果

D=a

D=a

D=a

D=a

冲击试验报告编号宏观金相报告编号

评定结果：

硬度试验报告编号

评定结果：

其它检验：

检验日期年月日审核日期年月日

17

一、项目经理部的组成

(-)工程概况

安康体育场工程拟建于安康体育场广体路北侧，总建筑面积

2.15万平方米，地上为椭圆形一〜四层框架结构的综合体育场,

长轴(南北向)242.29米，短轴(东西向)189.102米，基础为

钻孔灌注桩桩基及钢筋混凝土承台、地梁基础。建筑面积大，土

建、安装、装修施工工艺繁多且难度较大。属安康城市建设重点

项目之一。本工程划分为两个标段，I标段为西(33)-(94)

轴间，II标段为东(34)~(93)轴间。

(-)项目部简介

该项目部是我公司一个专业配置齐全，技术力量强，管理经

理丰富，施工技术先进，善打硬仗的项目部。由公司经理XXX同

志担任项目经理，他不但具有一级项目经理资质且经验丰富。该

部主要管理人员18人，其中施工技术人员13人(高级工程师1

人，工程师6人，助工6人)，该项目部体制健全，管理完善，

职责分明，具有丰富的施工经验，特别是对文化广场和体育广场

的建设，施工经验尤为丰富，

该项目部具有良好的社会信誉，施工中建立以项目经理为领

导核心，项目总工和生产副经理分别负责施工作业层的质量、进

度和安全。整个管理网络严格按IS09000标准进行控制和管理。

坚持“精心组织、精细施工、精诚服务、精品奉献、精益求精”

的质量方针，坚持以顾客是上帝，一切为用户服务的宗旨，全面

履行合同承诺，确保工程质量达优、安全达标，让业主放心满意。

(三)项目经理部的组成:

18

1、体育场工程为安康市城市建设项目的重中之重，与上百

万安康市民及安康体育事业密切相关，为把该工程优质高效的建

成，我公司委派实力雄厚，社会信誉好的第五项目部负责该项目

的施工。为确保工程质量及施工工期，项目经理部设项目经理1

人，副经理1人，项目总工1人，下设施工管理部、经营计划部、

材料设备部、技术管理部、质量安全部五个管理部门，对整个项

目施工进行全面管理。

2、项目经理部是本工程从开工到竣工全部施工过程的管理

层，对工程的施工进度、工期、质量、安全、成本及文明施工等

进行全面管理，行使组织、指挥、计划、监督、协调、控制、核

算等专业职能。

3、本工程严格按照公司《项目法施工管理办法》及IS02001

质量管理体系及程序文件组织施工，建立健全项目经理部的岗位

职责和各项管理制度，确保优质高效的完成施工任务。

4、项目经理部必须精心选拔各施工作业队（组），凡参加本

工程施工的人员，必须树立“质量第一，用户至上”的思想，具

有良好的质量意识，技术水平高，责任心强，通过优化组合，集

中分工完成该项目的施工。

5、项目经理部组织机构体系见下图：

项目经理

5

技

安

劳

预

成

测

资

本

全

算

案

量

出

核

资

检

统

验

检

术

量

纳

算

料

查

计

查

口

口

口

员

员

口

^^5。

^^

6、项目部主要管理人员组成见下表:

材

料

员

职称姓名学历职称证书

项目经理

技术副经理

生产副经理

土建负责人

水暖负责人

电气负责人

质检员

安全员

材料员

预算员

（四）项目经理部主要管理人员职责:

1、项目经理职责:

20

（1）施工中认真贯彻和执行国家或上级有关方针、政策、

法律法规，自觉维护企业及职工的利益，与建设单位、监理单位

密切协作，确保各项施工目标的顺利完成。

（2）科学组织和管理进入施工现场的人、财、物，并做好

人力、物力、财力的调配与供应协调工作，及时解决施工中出现

的问题。

（3）对工程项目有经营决策和生产指挥权，有对项目部管

理人员、作业队进行的资金分配权及项目部资金的使用权。

（4）全面负责项目部的施工生产，认真抓好施工进度计划

及施工组织设计的编制工作，组织制订质量规划及安全生产措施

并积极组织实施。

（5）全面履行施工合同，按合同约定圆满完成施工任务。

2、项目副经理职责：

（1）项目副经理要协助项目经理搞好各项工作，首要任务

是施工生产，其次是做好各方协调工作

（2）落实施工组织、质量规划及安全达标的实施，有权对

作业队施工人员进行调配。

（3）掌握施工进展情况，及时解决施工中出现的问题，对

材料、设备有权协调。

（4）贯彻执行国家有关文件、法律、法规。

3、项目总工职责：

（1）全面负责工程施工的技术、质量管理工作，负责贯彻

执行国家的技术法规、规范、验收标准，组织图纸会审及施工组

织设计（方案）的编制工作，并负责实施。

（2）对图纸中出现的问题及时反馈给建设单位及设计单位,

21

以便得到解决，并办好设计变更及签证手续。

(3)负责审核施工技术交底、安全交底及质量安全措施的

编制工作，及时组织隐蔽工程的检查及各项复核工作。

(4)组织并协调工程的测量放线工作，及时对工程实体、

轴线、标高及沉降观测进行复核，并签字认可。

(5)组织并落实施工现场的试验检验工作，对进场的各种

材料严格按规定组织复检，对现场试验要经常检查，对各种材料

及各个部位的试验、复检数量心中有数。

(6)负责组织施工资料的积累和整编工作，各分部分项工

程资料齐全、完整，确保资料签字盖章齐全，并负责工程竣工的

施工质量评估和归档。

(7)积极组织新技术，推广应用工作，针对施工中所涉及

到新工艺、新技术、新材料，应认真研究组织试验并实施

(8)组织开展技术培训、技术总结及技术交流工作，负责

审批重点工序的施工工艺及编制工艺流程图，参加基础、主体及

竣工验收。

4、施工员职责：

(1)组织落实施工方案，进度计划，质量及安全措施。

(2)参加图纸会审，隐蔽验收，技术复核及中间验收。

(3)切实安排好施工班组的任务交底工作，确保人员及时

到位；检查技术交底、安全交底的实施情况，出现问题及时解决。

(4)组织脚手架、塔吊等各种大型设备的安装验收，落实

机械设备保养措施。对脚手架、塔吊等大型设备的安装、拆卸有

可行的安全操作措施。

(5)参加质量安全检查评比，搞好工序交接工作。

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5、质量检查员：

(1)认真贯彻执行“质量管理条例”掌握各种检查验收规

范及标准，执行质量“一票否决”制度。

(2)及时对分部、分项工程进行检查评定，检查要实测实

量，评定要认真准确，资料要真实齐全，并搞好日检、旬检、月

检工作。

(3)参加隐蔽工程验收及复核工作，参加工程基础主体和

竣工验收。

(4)对不合格品要及时下返工通知书，做到不合格的部位

不隐蔽、不漏检，并重新评定等级。

(5)及时向项目部领导汇报质量情况，有权按项目部规定

对出现不合格品的作业人员及相关管理责任人进行处罚或内部

通报，确保工程每个分部分项工程质量。

二、施工部署及总平面布置

(-)施工总流程：见施工总工艺流程图。

(二)施工部署

1、工程任务划分

按招标文件及施工图轴线位置将该工程划分为两个标段，即：第

I标段为西(33)—(94)轴间，第H标