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

2、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/T159194 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GB1134589 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

3、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 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 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

4、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 20100mm 之间，其中部分菱形内柱的接口为 100mm 厚的 Q460E 钢板，箱形腹

5、杆 板厚在 1636mm 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

6、司的装备条件，现场桁架柱 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 t50 图 2 箱形外柱的对接焊缝坡口形式 t孔50 t50 3 6 8 t 铸钢件铸钢件 t 35 6 8 3 30 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

7、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 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。

8、采用电加 热片伴随预热，预热温度为 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。 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

9、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。 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。 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)、

10、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

11、 表表 2 2 焊接工艺参数焊接工艺参数 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 180220252820302025打底层 200250283220302025填充层 GMAW 横焊 ER50-G 1. 2 200250283220302025盖面层 E5015 3. 2 901202226914 / 打底层 24032028322030 25 填充层 SMAW + GMAW 横 焊 ER50-G 1. 2 24032028322535 25 盖面层 3. 2

12、 1001202226914 / 打底层 4 1601802426918 / 填充层 Q345D(GJ)+ Q345D(GJ) 、GS- 20Mn5V、Q460E SMAW 横 焊 E5015 5 2002402628918 / 盖面层 170200303620302025打底层 230250303620302025填充层 FCAW 横 焊 E55T1-K2 1. 2 230250303620302025盖面层 E5015 3. 2 1001202226914 / 打底层 1. 2 230250303620302025填充层 SMAW + FCAW 横焊 E55T1-K2 1. 2 23025

13、0303620302025盖面层 3. 2 1001202226914 / 打底层 4 1601802426918 / 填充层 内 外 柱 Q460E+ Q460E SMAW 横 焊 E5515-G 5 2002402628918 / 盖面层 3. 2 901102226914 / 打底层 4 1501802426918 / 填充层 SMAW 立焊 仰焊 E5015 5 1902302628918 / 盖面层 140170252820302025打底层 170210283220302025填充层 FCAW 立焊 E501T-1 1. 2 160190283220302025盖面层 E5015

14、3. 2 901102226914 / 打底层 腹 杆 Q345D+ Q345D SMAW + FCAW 立焊 E501T-14 170210283220302025填充层 5 160190283220302025盖面层 170200263020302025打底层 200250283220302025填充层 FCAW 平 焊 E501T-1 1. 2 200250283220302025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。 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