桁架柱焊接方案.doc

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 2 1 1主要规范 规程及标准 2 1 2施工图纸及有关文件 2 1 3其它 2 2工程概况 3 2 1工程简介 3 2 2工程难点 3 3桁架柱焊接工艺 3 3 1总体焊接顺序 3 3 2总体焊接方法 3 3 3柱与柱的焊接 4 3 4箱形腹杆的对接 6 3 5焊接材料及焊接工艺参数 7 4防风措施设计 8 5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 2003 2 建筑钢结构焊接技术规程 JGJ81 2002 3 钢结构制作安装施工规程 YB9254 95 4 钢结构工程施工质量验收规范 GB50205 2001 5 高层建筑结构用钢板 YB4104 2000 6 低合金高强度结构钢GB T1591 94 7 厚度方向性能钢板 GB T5315 85 8 高焊接性能铸钢 DIN17182 9 钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级GB11345 89 10 北京市建筑工程施工安全技术规程 DBJ01 62 2002 11 建筑工程施工质量验收统一标准 GB50300 2001 12 国家体育场钢结构工程施工质量验收标准 QB GJJT GTCG 2005 1 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 2003 2 建筑长城杯工程质量评审标准 DBJ T01 70 2003 3 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 3 2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 P1 P8 P21 P24 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 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 20 100mm 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 16 36mm 之间 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 50 50 图 1 菱形内柱对接焊缝坡口形式 6 6 8 50 6 t 50 图 2 箱形外柱的对接焊缝坡口形式 t孔50 t 50 3 6 8 t 铸钢件铸钢件 t 35 6 8 3 30 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 CO2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 120 200 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 150 层间温度 150 250 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 2 4 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 2 1 甲 43 2 3 1 乙 4 2 甲 1 3 乙 4 甲 4 3 乙 2 1 1 2 乙 1 2 甲 1 丙 2 1 丁 2 2 1 1 2 12 1 2 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 5 6 图 5 箱形腹杆的对接焊缝坡口形式 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 2 4 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 2 1 甲2 2 2 甲 2 1 乙 1 1 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 Q460E 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 1 Q345D GJ Q345D GJ GS 20Mn5V ER50 GE501T 1E5015 2Q460E Q460E E55T1 K2E5515 G 3 Q460E Q345D GJ GS 20Mn5V ER50 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 mm 电流 A 电压 V 焊速 cm min 气流量 L min 备注 180 22025 2820 3020 25打底层 200 25028 3220 3020 25填充层 GMAW 横焊 ER50 G 1 2 200 25028 3220 3020 25盖面层 E5015 3 2 90 12022 269 14 打底层 240 32028 3220 30 25 填充层 SMAW GMAW 横 焊 ER50 G 1 2 240 32028 3225 35 25 盖面层 3 2 100 12022 269 14 打底层 4 160 18024 269 18 填充层 Q345D GJ Q345D GJ GS 20Mn5V Q460E SMAW 横 焊 E5015 5 200 24026 289 18 盖面层 170 20030 3620 3020 25打底层 230 25030 3620 3020 25填充层 FCAW 横 焊 E55T1 K2 1 2 230 25030 3620 3020 25盖面层 E5015 3 2 100 12022 269 14 打底层 1 2 230 25030 3620 3020 25填充层 SMAW FCAW 横焊 E55T1 K2 1 2 230 25030 3620 3020 25盖面层 3 2 100 12022 269 14 打底层 4 160 18024 269 18 填充层 内 外 柱 Q460E Q460E SMAW 横 焊 E5515 G 5 200 24026 289 18 盖面层 3 2 90 11022 269 14 打底层 4 150 18024 269 18 填充层 SMAW 立焊 仰焊 E5015 5 190 23026 289 18 盖面层 140 17025 2820 3020 25打底层 170 21028 3220 3020 25填充层 FCAW 立焊 E501T 1 1 2 160 19028 3220 3020 25盖面层 E5015 3 2 90 11022 269 14 打底层 腹 杆 Q345D Q345D SMAW FCAW 立焊 E501T 1 4 170 21028 3220 3020 25填充层 国家体育场工程 钢结构桁架柱焊接方案 9 5 160 19028 3220 3020 25盖面层 170 20026 3020 3020 25打底层 200 25028 3220 3020 25填充层 FCAW 平 焊 E501T 1 1 2 200 25028 3220 3020 25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 20 CO2 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 600 800mm 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 焊材管理 焊机 辅助机具及焊机棚 焊接过程检验 焊接记录 现场通用焊接工