钢结构现场拼装及吊装方案与技术控制措施

钢结构现场拼装及吊装方案与技术控制措施

1.1钢结构施工总体思路

根据以往同类球壳工程安装的成功经验，结合新的安装方

法，对于本球壳工程，采用如下施工方案

分条块提升法结合高空散装法安装施工。

首先在地面上把网架支座所在网格的第一圈网架沿着支座圈

梁等分成18个起吊单元在圈梁内进行安装（后附吊装单元分块布

置图A）,然后用吊车逐次吊装到圈梁上合龙，当第一圈网架形成

刚性，调整网架轴线与土建轴线的偏差在允许范围内，后用角钢

把支座四角临时焊接固定，然后以第一圈网架自身为平台，在地

面拼装小拼单元（单锥体）用吊车吊到设计位置高空组装。在吊

车臂够不到的地方用小拔杆结合卷扬机进行高空散装，直至安装

完毕。此种方法的优点很明显：受天气、地理位置等因素影响小;

在网架不安装的地方可以同时进行设备安装；经济可行。

1.2安装前准备工作

1.2.1安装前的技术准备

序

内容

号

1开工前各方图纸会审已完成。

2工程深化设计图纸完成并通过设计院审核。

工程施工组织设计、专项施工方案已完成并通过专家评

3

审。

4专项施工方案、二级安全教育对施工班组完成交底工作。

1.2.2轴线的交接及复测

序

号内容

对提供的定位轴线，会同建设单位、监理单位及其他有

1关单位一起对定位轴线进行交接验线，做好记录，对定

位轴线进行标记，并做好保护。

根据提供的水准点（二级以上），用水准仪进行闭合测量，

2并将水准点测设到附近建筑物不宜损坏的地方，也可测

设到建筑物内部，但要保持视线畅通，同时应加以保护。

复测完成后，测放支座节点的轴线位置与标图及主桁架

3

定位轴线和定位标高。

1.2.3构件进场及验收

序号内容

钢构件、材料验收的主要目的是清点构件的数量并

1将可能存在部分少量损坏的构件在地面进行处理，使得

存在质量问题的构件不进入安装流程。

钢构件进场后，按货运单检查所到构件的数量及编

2号是否相符，发现问题应及时在回单上说明并反馈制作

工厂，以便工1更换补齐构件。

按设计图纸、规范及制作厂质检报告单，对构件的

3

质量进行验收检查，做好检查记录。

序号内容

为使不合格构件能在厂内及时修改，确保施工进度，

也可直接进厂检查。检查用计量器具和标准应事先统一，

4

经核对无误，并对构件质量检查合格后，方可确认签字，

并做好检查记录。

现场构件验收主要是焊缝质量、构件外观和尺寸检查，质量

控制重点在构件制作工厂。构件进场的验收及修补内容如下表所

序验收工具、方

验收内容补修方法

号法

1构件表囿外观目测焊接修补

参照设计图

2现场焊接剖口方向现场修正

纸

碳弧气刨后

3焊缝探伤抽查无损探伤

重焊

4焊缝焊脚尺寸量测补焊

焊缝错边、气孔、

5目测焊接修补

夹渣

多余外露的焊接衬

6目测切除

垫板

7节点焊缝封闭目测补焊

8构件构件长度钢卷尺丈量制作工厂控

序验收工具、方

率

号验收内容补修方法

法

的外制

形及制作工厂控

9构件表面平直度靠尺检查

尺寸制

参照设计图

10构件运输过程变形变形修正

纸

参照设计图

11预留孔大小、数量补开孔

纸

参照设计图

12螺栓孔数量、间距绞孔修正

纸

目测、测厚仪

13表面防腐油漆补刷油漆

检查

1.2.4构件的堆放

序层次、顺序及规则

号

构件堆放按照弦杆、腹杆、支座及其它构件进行堆

1

放。

构件堆放时应按照便于安装的顺序进行堆放，即先

2

安装的构件堆放在上层或者便于吊装的地方。

构件堆放时一定注意把构件编号或者标识露在外面

3

或者便于查看的方向。

所有构件堆放场地均按现场实际情况进行安排，按

规范规定进行平整和支垫，不得直接置于地上，要垫高

4

200mm以上，以便减少构件堆放变形；钢构件堆放场地按

照施工区作业进展情况进行分阶段布置调整。

每堆构件与构件处，应留一定距离，供构件预检及

5装卸操作用，每隔一定堆数，还应留出装卸机械翻堆用

的空地。

1.2.5构件标识

(1)构件编号

本工程构件繁多，类型和规格各异，为了保证加工厂及现场

二者之间的统一，必须准确地给每个构件进行编号，并按照一定

的规则和顺序进行堆放和安装，才能保证钢结构构件安装有条不

紊的进行。

(2)钢结构构件条形码管理系统

序

内容

号

钢结构构件进场后，采用条形码扫描系统扫描构件

铭牌上的条形码，将条形码数据读入计算机系统进行分

1

类、统计、分析、处理，此时，计算机读入构件的状态

为未安装。

构件安装时，需再次扫描条形码，消除构件未安装

2

状态，此时，计算机读入构件的状态为已安装。条形码

管理系统，可以保证钢结构工程构件准确、有序的供给。

现场安装的条形码系统与工厂的条形码系统统一，

条形码读入计算机系统后，立即自动转入公司ERP材料

模块，使得工厂及现场二者之间的材料管理形成计算机

网络化系统。

钢结构构件条形码扫描设备示意图如下：

钢结构构件条形码管理系统

1.2.6大型机械设备的准备

序

号内容

根据工程施工的总体思路，我公司有多家固定的吊

装公司，范围覆盖25吨-500吨的吊车，能做到在工程实

1

际投入使用过程中吊车随叫随到，保证工程进场后的顺

利实施。

项目部制定各种机械设备的调试、维护与保养计划。

机械设备进场后，对各种机械设备进行调试、验收与保

2

养，以保证机械设备的正常运转，同时在施工过程中根

据机械设备的使用情况定期对设备进行维护与保养。

1.2.7安装辅助材料的准备

(1)主材准备

钢网架安装工程的工具、材料进场前做好必要的材料复验和

技术参数确认工作。

序

号内容

手工焊接用焊条：

1符合标准:Q235钢:《GB5117-95》；焊条型号：E43；

Q345钢:《GB5117-95》；焊条型号：E50；

埋弧自动焊接或半自动焊用的钢丝和焊剂：

焊丝应符合标准：《GB/T14957-94》一熔化焊用钢丝

2

焊剂应符合标准：《GB/T5293-85》一碳素钢埋弧焊用剂

或：《GB/T12470-90》一低合金钢埋弧焊用剂的规定

(2)辅材准备

钢结构安装工程辅材为氧气、乙快、临时连接螺栓、动力用

料、安全维护设施及吊装索具等。

序

内容

号

氧气、乙快准备：

氧气、乙焕或者丙烷、液化石油气，是工厂和现场

1

气割的必须材料。根据总体的钢结构工作量分析和进料

计划，需要一定的气割材料，因此在钢结构进场前应该

根据供应情况，确定质量优良，供货有保障的供应商，

确保整个工程的施工质量和进度。

动力用料准备：

动力用料主要是指所采用的各类安装设备的燃料和

2维护用料，将由专职的机械员配合材料部门做好设备用

料的采购，确保机械设备的完好率，确保整个工程的进

度。

安全维护设施准备：

安全维护主要包括安全脚手架，安全维护网，安全

3

警戒线等，将根据现场实际施工的需要和安装施工措施

的要求，确定用量，按统一的行业标准进行准备和采购。

吊索具准备：

4根据各个主要吊装的工艺，确定吊索具的规格和数

量，在吊装设备进场前

1.3施工方案

1.3.1预埋件安装措施

本工程中，预埋件主要为混凝土柱顶预埋钢板。

1.3.2预埋件安装施工流程

钢结构预埋件安装流程图(土建单位)

1.3.3注意要点

(1)预埋件运输时要轻装轻放，防止变形进场后按同型号规

格堆放，并注意保护预埋件验收应符合设计及规范要求，验收合

格后用塑料胶纸包好螺纹，防止损伤生锈。

(2)安装前，施工人员应认真审图，对于每组埋件的形状尺

寸、轴线位置、标高等均应做到心中有数。用经纬仪测放定位轴

线，用标准钢尺复核间距，用水准仪测放标高，在模板上做好放

线标记。

(3)埋件安装完毕后，复检相对位置，确认无误后报监理公

司验收。同时抹上黄油，并包裹处理，防止污染和损坏埋件。

(5)验收合格后，将工作面移交土建单位浇筑混凝土，钢结

构施工员跟踪观察。混凝土浇筑过程中应注意成品保护。

(6)混凝土浇筑完毕终凝前，对预埋锚栓进行复检，发现不

符合设计规范的应及时进行校正；混凝土终凝后，再对预埋锚栓

进行复测，并做好测量记录。

1.3.4屋盖安装方案

屋盖网架安装方案相见第五章。

1.4现场的测量方案

作为施工的依据，在施工过程中进行的一系列测量工作，衔

接和指导各工序的施工，它贯穿于整个钢结构施工过程，是钢网

架施工的关键技术工作之一。通过高精度的测量和校正使得钢构

件安装到设计位置上，满足绝对精度的要求，因此测量控制是保

证钢结构安装质量以及工程进度的关键工序。

1.1.1安装测量控制的总则

序

测量控制总则

号

负责工程施工所需的全部施工测量放线工作及钢结构

1安装过程中的测量控制工作，并配合监理工程师测量检验

的辅助工作和一切方便条件。

工程开始前，由业主提供现存基准点和测量点的标高

2和坐标，如果认为业主提供的资料有问题，则要在业主提

供资料后的5日内书面向监理工程师反映。

接受业主提供的测量基准点后，应校测其基准点（线）

3的测量精度，并复核基准点资料和数据的准确性，向监理

工程师书面反映。

以业主提供的测量基准点（线）为基准，按国家测绘

4

标准和本工程施工精度要求，设定用于工程的控制网，并

序

测量控制总则

号

应在收到开工通知后7日内，将施工控制网资料报送监理

工程师审批。

施工基线、定位点、控制点和施工基准点的标桩，经

5测量后都要进行检查，测量及定位点的精确度要符合相关

规程规定。

负责保护好测量基准点、基准线和水准点及自行增设

6的控制网点，并提供通向网点的道路和防护栏杆。测量网

点的缺失和损坏，应负责修复。

网架拼装过程中必须及时地进行跟踪测量，拼装完成

7一轴线网架进行下一轴线网架前必须对胎架从新进行测量

复核。

网架安装后，当在确定的每天的同一时间测量网架的

8

节点变形数据作为控制数据的依据，必要时应作适当修正。

1.1.2测量主要内容及重难点

类型内容

1.总包控制网复核和钢结构施工控制网的建立；

2.预埋件定位、平整度及标高复测；

测量主要

3.拼装胎架安装定位、测放及检查和网架分块吊

内容

装单元地面拼装的测量监测；

1.网架分块吊装过程中的测量监控；

类型内容

5.网架及登机桥吊装就位时的放样测量；

6.临时支撑卸荷过程中关键部位观测；

7.网架支座处柱顶及支座位移的测量监控。

控制网的建立和传递，局空组拼前网架控制点定

重点位轴线及标高测放；网架卸载、位移及下挠度监测等。

（内容同上）

1.作业量大，精度要求高；

难点

2.施工场地上工种多，交叉作业频繁、受干扰多；

1.1.3测量控制准备工作

测量准备工作是保证施工测量全过程顺利进行的重要环节,

所以必须充分做好测量前各项准备工作。

1.1.3.1测量器具的准备

测量的精度直接影响到施工安装质量，而测量器具的精度质

量问题又直接影响着测量结果的好坏。为了保证测量质量，特准

备了以下科学精密的测量仪器：

序

名称数量备注

号

序

号名称数量备注

追用于I、n级工程平面控制

1--«1台网的测设；构件的拼装及安装定

一.位；结构变形检测

全站仪

*.

用于轴线测设、现场拼装胎

2融2台

g—C9架放线测设等

经纬仪

用于高程控制网的测设及

32台

网架标高的复测等

水准仪

412台满足局部的轴线垂直测设

激光铅垂仪

5反射棱镜4组用于全站仪测距

6塔尺4件结合水准仪测设高程

7对讲机4部测量人员工作联系

所有测量器具在作业前必须经技术监督部门进行检定，保证

这些仪器的实际测量精度合格有效，并报监理工程师验证。

施工现场测量仪器操作示意图

1.1.3.2测量人员的配备

职称人数职责

测量工程主管工程首级平面控制网的设测、结构整

1

师体定位控制和把握、测量资料的管理

专职测量主要负责施工全过程的测量技术工作，保

3

员障工程顺利有序施工

1.1.3.3测量时机的选择

序号选择原则

设计所提供的每个施工节段的相应标高和其它变形

1值，一般是基于某种标准气温下的设计值，而大型结构往

往跨季节、跨昼夜施工。温度变化，特别是日照温差的变

化对于结构变形的影响是复杂的，将温差变化所引起的结

构变形从实测变形值中分离出来相当困难。因此，应尽量

选择温度变化小的时机进行测量，力求将温度、日照对施

工控制的影响降低到最小限度。对一些大型结构温度影响

的测试表明，在气候条件最不利的夏季，凌晨日出之前的

气温较均匀，且最接近季节平均气温，是测量的较好时机。

目前，温度对大型结构控制的影响很难精确地描述。

在大型结构的施工控制中，温度影响可以分为两种：

2一种是昼夜温差的影响，另一种是季节温差的影响。无论

是昼夜温差还是季节温差对网架标高控制均有较大影响。

昼夜温差的影响一般在标高控制中多采用回避的做

法，即对标高起控制作用的施工工序，均要求在温度较均

3匀的凌晨日出前进行。但遇连续高温的天气情况，由于凌

晨的温度仍难均匀，温度的影响难以完全避免，在此情况

下，宜采用标高的修正公式来减少日照温差的影响。

季节温差的影响，应设定一个标准温度，将施工过程

4

中实际季节温差对结构的影响在施工控制计算中考虑。

1.1.3.4测量方案的拟定

在进行本工程测量前，测量专组由测量工程师组织、所有测

量人员参加，经过讨论拟定初步测量方案，指导后面具体测量工

作的展开实施。

1.1.4平面控制网的建立

1.1.1.1平面控制网设计准备工作

b准备工作内容

1熟悉所有的设计图纸和设计资料；

进行平面控制网设计工作之前，必须先了解建筑物

2

的尺寸、工程结构内部特征和施工的要求

3熟悉施工场地环境以及与相邻地物的相互关系等

4收集施工坐标和测量坐标的系统换算数据

1.1.1.2总包控制网的复核

根据业主提供的基准点和测量的坐标，根据施工现场平面图

和市一级控制点的标高和坐标，对现存的基准点进行复测，验证

基准点数据资料的准确性。

复测过程必须是与总包、监理三方共同进行，按国家一级导

线测量的要求实施，测算出精度误差。水准基准点的复测，在业

主提供的水准基准点上，按规范要求进行联测，精度达到国家一

级水准要求。

1.1.1.3平面控制网的布设

(1)平面控制网的层级关系

层级内容

I业主测设在用地范围内各红线界桩点

II围绕整个长廊及屋面设置的22个主控制点组成的

控制网

(2)确定统一的平面坐标系统

由于钢结构设计图上所有关键点位坐标均为建筑坐标，坐标

原点总包单位将给予提供，而在总平面图中，所有桩点坐标均为

城市大地坐标，两坐标系存在一定的关联关系。

(3)平面控制点的布设

根据本工程的特点，分别选择10个点作为场外主控制点。在

这些点上架设仪器采用导线测设的方法观测边长和水平角，经平

差计算，得到主控制点的精确坐标，测量采取往返观测，角度测

量3测回测定，在方格网的基线上，再按轴线间距对各轴线进行

复测。并可根据现场实际情况，加密方格网。

1.1.1.4平面控制网的施测及相关精度要求

(1)平面控制网的施测精度要求

I级和n级平面控制网按照一级导线的精度进行观测。角度观

测采用方向观测法，按照规范进行仪器操作和记录，其主要技术

要求，应符合下表的规定：

半测

测角中两次读回一测回各测回

等仪器

误差测回数数差归零2C互差方向较

级型号

(")(")差(〃)差(")

(")

DJ152<1W6W9W6

I级

DJ253W3W8<13W9

II级DJ282—W12<18W12

当采用全站仪测距时，应注意仪器的指标设置和检测，采用

仪器的等级及测回数应符合下表的精度规定：

控制网等级仪器分级总测回数

I级I、II精度4

II级II精度2

(2)平面控制网的具体施测办法

1、I级和n级控制网采用一级导线的精度要求施测，准确计

算出导线成果，进行精度分析和控制点点位误差。

I级控制点的设置按规范要求做好测量标石标志，在选择好的

点位上埋设。为了预防标石的沉降，标石的下部先浇灌混泥土，

周围做好通向控制网点的道路和防护栏杆，并作好标志。为了保

证测量精度，在标石埋设后一周内不得进行观测。

2、建筑主轴线的设置

首先在设计图纸上设计主点坐标数据，在I级或n级控制点

的基础上用极坐标法初步放样出主点位置，一条轴线上至少设置3

个主点。然后把全站仪架设在建筑轴线中间主点上，观测3个主

点的水平角，按控制基线定线要求，其夹角值控制在180°±24〃

为控制基线精度要求，如超出要求，则需调整主点位置。调整方

法按建筑基线调整方法反复进行，直到3个主点的水平角满足

180°±24〃的范围要求。建筑物定位轴线允许偏离理论轴线量为

L/20000,且不应大于3.0mm(L为定位轴线长)。

工程平面控制网的测设在收到开工通知后7天内完成，并将

测设资料书面上报监理工程师审批。

1.1.1.5工程测量定位特点和要求

序

测量定位特点和要求

号

网架拼装定位要求高，要严格焊前、焊后的测量检查制

1

度。

了解施工顺序安排，从施工流水的划分、钢结构安装次

2序、施工进度计划，确定测量放线的先后次序、时间安排，

制定详细的细部测量方案。

针对本工程的特点和要求，在施工测量工作的组织与管

理上，要求测量人员在思想上明确测量对本工程施工中的重

3要性，在施工过程中，严格按以下要求开展工作：

(1)认真审核施工设计图纸，严格做到按图施测；

(2)了解测量仪器构造、原理，熟练掌握仪器性能，

序

测量定位特点和要求

号

按仪器操作规程操作，做到仪器检校经常化，及时发现隐患，

消除减小误差；严格落实测量工作的检查制度；

(3)根据工程的特点，合理采用测量方法与校测方法，

运用高精度、高速度的施测能力，保障好工程的有序施工，

使测量工作成为一道智能化施工手段；

1.1.5高程控制网的建立

1.1.5.1高程控制网的布设

根据总包移交的水准基准点，建立水准基点组。各水准点点

位要设在基坑开挖和地面受开挖影响而下沉的范围之外，水准点

桩顶标高应略高于场地设计标高，桩底应低于冰冻层，以便长期

保留。通常也可在平面控制网的桩顶钢板上，焊上一个小半球作

为水准点之用。为了便于施工测量，整个场地内，东西或南北每

相距50m左右要有水准点，并构成闭合图形，以便闭合校核。水

准基点组可选6个水准点均匀地布置在施工现场四周，水准点采

用同M8膨胀螺栓的钢筋打入混凝土作为标志。由水准基准点组成

闭合路线，各点间的高程进行往返观测，闭合路线的闭合误差应

小于±5五mm(n为测站数)。

水准测量作业结束后，每条水准路线须以测段往返高差不符

值计算每千米水准测量高差的偶然中误差M△和全中误差MWo

1AA

局差偶然中误差M△='/石（—>（mm）

式中：A——水准路线测段往返高差不符值（mm）

L——水准测段长度

n——往返测的水准路线测段数

ww

高差全中误差MW=A/h-（―）（mm）

式中：W---闭合差

L——计算各W时，相应的路线长度（Km）

N——附合路线或闭合路线环的个数

1.1.5.2测设方法

（1）全站仪三角高程

本工程需要水准测量、三角高程测量两种测量方法相结合。

两种方法虽然各有特色，但都存在着不足。水准测量是一种直接

测高法，测定高差的精度是较高的，但水准测量受高度的限制，

外业工作量大，施测速度较慢。三角高程测量是一种间接测高法,

它不受地形起伏的限制，且施测速度较快。在工程测量中广泛应

fflo但精度较低，且每次测量都得量取仪器高，棱镜高。麻烦而

且增加了误差来源。这次采用全站仪配合跟踪杆量高程的方法。

这种方法既结合了水准测量的任一置站的特点，又减少了三角高

程的误差来源，同时每次测量时还不必量取仪器高、棱镜高。使

三角高程测量精度进一步提高，施测速度更快。

1.1.5.3水准测量的精度要求

仪器要求

(1)对施工中所用到的水准仪必须经过相关检测部门的专业

检测，并附有检测报告；

(2)水准测量仪器本身精度应根据等级要求满足下表的条

件。

等级望远镜放大倍率W水准管分划值W

III24〜305"/2mm

IV2025〃/2mm

水准测量的施测要求

序

施测要求

号

等级的水准点观测应在水准点埋设两周后进行，观测应

1

在呈像清晰、稳定的情况下进行；

2水准视线长度III等65m、W等80nl为宜；

3测站前后视距差HI等＜2m、IV等＜4m；

4两水准点间前后视距累计差III等W5m、IV等W10m；

5视线距地面高度UI等、IV等＞0.3m。

1.1.5.4水准测量遵循原则

在进行水准测量时，为了减小误差，采取一定的措施减弱其

影响，以提高测量成果的精度。同时避免在测量成果中存在错误,

因此在进行水准测量时，应注意以下各点：

序

遵循原则

号

观测前对所用仪器和工具，必须认真进行检验和校

1

正；

在野外测量过程中，水准仪及水准尺应尽量安置在坚

实的地面上。三脚架和尺垫要踩实，以防仪器和尺子下沉；

2

前、后视距离应尽量相等，以消除视准轴不平行水准管轴

的误差和地球曲率与大气折光的影响；

前、后视距离不宜太长，一般不要超过lOOmo视线图

3度应使上、中、下三丝都能在水准尺上读数，以减少大气

折光影响；

水准尺必须扶直不得倾斜。使用过程中，要经常检查

4和清除尺底泥土。塔尺衔接处要卡住，防止一、二节塔尺

下滑；

5完数后应再次检查气泡是否仍然吻合，否则应重读；

记录员要复诵读数，以便核对。记录要整洁、清楚端

6正。如果有错，不能用橡皮擦去而应在改正处划一横，在

旁边注上改正后的数字；

在烈日下作业要撑伞遮住阳光避免气泡因受热不均

7

而影响其稳定性。

1.1.6预埋件的测量定位

1.1.6.1预埋件平面定位方式

(1)轴线定位法

在I、II级控制点的基础上，力求提高放样精度，采用精密

量距和经纬仪测角两测回，放样出预埋件的纵横轴线和定位点

TKKTK2、TK3、TK4。在TK1、TK3定位点架设经纬仪，分别用

定位点TK2、TK4定向，使预埋件的中线与控制轴线重合，并用全

站仪对点位进行坐标复测。

(2)全站仪坐标定位法

在设计图纸上根据各预埋件的结构中线确定YK1、YK2、YK3

的位置，获得其坐标值，在预埋件上做出YK1、YK2、YK3的标志。

用全站仪极坐标法线定位YK1点，确定预埋件的中点位置，再用

同样的方法测定YK2、YK3的位置，控制预埋件的轴线方向。

以上两种定位法测设的预埋件轴线偏移量允许值为2.Ommo

1.1.6.2预埋件的标高控制

对基础面的高程控制，采用水准仪常规高差测量，直接测得

预埋件面的标高；对离水准基准点较远的测设，为了减少水准仪

的传递误差和多次读数的偶然误差，采用全站仪三角高程测得预

埋件的标高。预埋件的标高允许偏差为3.Ommo

1.5焊接技术方案

1.5.1焊接概况

1.5.1.1焊接标准和规范

本工程的焊接验收应严格遵照合同和设计规定的标准和规

范，其中焊接过程中主要执行的标准是《建筑钢结构焊接规程》

(JGJ81-2002)和《钢结构工程施工质量验收规范》

(GB50205-2001)o

1.5.1.2主材性能

本工程所用钢板及各类型钢钢材牌号主要为Q235B,其质量等

级标准应分别符合《碳索结构钢》(GB/T700-2006《低合金高

强度钢》(GB/T1591-94)和《建筑结构用钢板》GB/T19879-2005

的规定。

1.5.1.3焊接方法选用

序号焊接方法焊接部位

主要用于薄板焊接，加劲板、连接板

1手工电弧焊

的焊接，焊接位置不利的部位。

二氧化碳气保主要用于装配焊接，加劲板、连接板

2

焊的焊接，焊接位置较好的部位。

1.5.2焊接工艺评定

根据《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205-2001)、《建

筑钢结构焊接技术规程》(JGJ81-2002)和《钢制压力容器焊接工

艺评定》(JB4708-2000)中的相关规定，在开始制作焊接前，必

须进行焊接工艺评定。

焊接工艺评定的程序:

(1)焊接方法与焊接接头形式

焊接方法焊接接头形式焊接位置

手工电弧焊定位焊、对接、角接横焊、立焊

CO2气体保护焊定位焊、对接、角接横焊、立焊

(2)焊接工艺评定项目

根据《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81-2002的规定和设计

要求，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结果不得

互相代替。2)I、II类同类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。即

必须是同焊接方法、同类别钢材、同种接头形式时，焊接工艺评

定结果才可以相互替代。

1.5.3焊接变形及焊接应力的控制与消除

1.5.3.1减小焊接变形的措施

(1)引起焊接变形的原因及变形过程

a焊接变形原因

序号变形原因

1焊接时焊件不均匀加热

焊接后，在焊缝以及焊缝附近金属受拉应力，离焊缝

2

较远处的金属受压应力。

熔敷金属的收缩：焊缝金属在凝固与冷却的过程中，

3

体积要发生收缩，使焊件产生收缩与内应力。

金属组织的变化：金属加热到很高的温度并随后冷却

4下来，金属内部组织要发生变化。由于各种组织的比容不

同，收缩的程度也不一样。

b焊接变形过程

序号变形过程

焊接中，焊缝处温度迅速升高，体积膨胀。热影响区温

度低，阻碍焊缝膨胀，结果焊缝处产生压应力，热影响区

1

产生拉应力。热影响区产生拉应力。但此时焊缝处于塑性

状态，焊缝被压应力墩粗，松弛了此应力。

焊后冷却后，热影响区冷却速度快，很快进入弹性状

2

态，焊缝处温度高，处于塑性状态。这是焊缝收缩，较热

序号变形过程

影响区收缩慢，焊缝阻碍热影响区收缩，焊缝仍受压应力，

影响区受拉应力。但焊缝处于塑性状态，焊缝的塑性墩粗，

松弛了此应力。

热影响区温度不断降低，冷却速度也变慢，当焊缝的

冷却速度高于热影响区时，焊缝收缩较快，焊缝的收缩受

到热影响区阻碍，应力方向发生了转变：焊缝受拉应力，

热影响区受压应力。当焊缝和热影响区都进入弹性状态

时，因焊缝温度高，冷却速度快，收缩量大，热影响温度

3低，冷却速度低，收缩量小，焊缝收入弹性状态时，因焊

缝温度高，冷却速度快，收缩量大，热影响温度低，冷却

速度低，收缩量小，焊缝收缩受到热影响区阻碍，结果焊

缝受拉应力，热影响区受压应力。此时没有塑性变形，这

一对压应力，随着温度的降低，焊缝收缩受阻碍越来越大，

拉应力也越来越大，直至室温，拉应力可近似于屈服极限。

（2）焊接变形的校正

焊接变

序

形校正校正方法详细阐述

号

方法

其原理是将较短的部分伸展，并使之与尺寸

机械校

1较长的部分相适应，恢复到所要求的形状，用H

正法

型钢矫直机进行角变形矫正，就是典型的机械矫

焊接变

序

形校正校正方法详细阐述

号

方法

正法

其原理与机械矫正法相反，利用受热部分的

压缩塑性变形来达到目的。为了防止金属的过烧，

加热温度不应超过850度，温度过低时，生产效

火焰矫

2率不高。禁止用水急冷受热区，这样会使金属变

正法

脆。实践证明：火焰校正的效果与工件加热后的

冷却速度关系不大，用水急冷仅仅会增加冷却速

度。

1.5.3.2焊接应力的控制

控制应力的目标是降低应力的峰值并使其均匀分布。其措施

有以下几种:

序控制方

措施详细阐述

号法

焊接内应力由局部加热循坏血引起，为此在

满足设计要求的条件下，在深化设计过程中，不

减小焊应加大焊缝尺寸和余高，要对其焊缝尺寸给予优

1

缝尺寸化，焊缝坡口要合理，尽量米用双面坡口，要转

变焊缝越大越安全的观念。

对其节点位置，尽量采用合理的装配顺序，

序控制方

措施详细阐述

号法

使尽量多的焊缝可以米用双面坡口的焊接方式，

在满足设计要求的前提下，尽量减少焊接量。

拘束度越大，焊接应力越大，首先应尽量使

焊缝在较小拘束度F焊接。如彩带等长构件需要

减小焊

拼接板条时，要尽量在自由状态下施焊，不要待

2接拘束

到组装时再焊，应按工艺先将其拼接工作完成，

度

再行组装构件。若组装后再焊，则因其无法自由

收缩，拘束度过大而产生很大应力。

1）在焊接较多的组装条件下，应根据构件形状和

焊缝的布置，采取先焊收缩量较大的焊缝，后焊

收缩量较小的焊缝;先焊拘束度较大而不能自由

收缩的焊缝,后焊拘束度较小而能自由收缩的焊

缝的原则。对彩带的焊接，就应该先焊接箱形内

采取合

部中间的纵向加筋，然后焊接两侧的加劲，焊接

3理的焊

横隔板时，也应从中间向两端对称焊接。

接顺序

2）构件放于装配平台上：先焊对接缝，次焊垂直

角焊缝。再焊平面角焊缝。

3）沿焊缝长度而言，每条缝应采用由中向外，逐

步退焊。就构件平面而言亦应米用由中向外（四

周）分散逐个焊接。

序控制方

措施详细阐述

号法

4）对复杂的节点和构件，尽量采用多名焊工对称、

分段退焊等方式来降低焊接变形和应力。

1）在构件焊接过程中为了减少焊接热输入流失过

快，避免焊缝在结晶过程中产生裂纹，因此当板

厚达到一定厚度时,焊前应对焊缝周边一定范围

内进行加热，加热温度视板厚及母材碳当量（CE）

并根据焊接，艺评定而定，此即为焊前预热。

2）当构件上某一条焊缝经预热施焊时，构件焊缝

采用补区域温度非常高，伴随着焊缝施焊的进展，该区

4偿加热域内必定产生热胀冷缩的现象，而该区域仅占构

法件截面中很小一部分,此外部分的母材均处于冷

却（常温）状态，由此而对焊接区域产生巨大的

刚性拘束，造成很大的应力，甚至产生裂纹。

3）若此时在焊缝区域的对称部位进行加热，温度

略高于预热温度，且加热温度始终伴随着焊接全

程，则上述应力状况将会大为减小，构件变形亦

会大大改观。

对构件对于大型结构宜采取分部组装焊接，结构各

5进行分部分分别施工、焊接，矫正合格后总装焊接。本

解施工工程中各大型构件均将采用此方法施工，在对控

序控制方

措施详细阐述

号法

制应力而百有如下优点：

1）构件施工区域划小，每个区域内焊接应力方向

单一，降低了焊件刚度,创造了自由收缩的条件；

2）由于施工区域的缩小，扩大了焊工施焊空间，

可以较大范围采用双面坡口，减少了焊缝熔敷金

属的填入，进而降低了焊接热输入总量；

3）有利于构件焊接变形矫正与应力释放；

4）各部件总装时，焊接方向单一，自由收缩条件

良好，有利于应力控制。

1.5.3.3焊接应力的消除

尽管采取以上措施来控制焊接应力，但因本工程构件的特殊

性，焊接完工后依然存在相当大的应力，为此有必要从以下几个

方面来采取措施，进一步消除构件残余应力。

消除焊

序

接应力