【正文】 1 國家體育場（鳥巢）工程焊接技術(shù)的 專題匯報 2 一、工程概況 二、工程特點 三、施工方案簡介 四、難點分析 五、鋼結(jié)構(gòu)焊接變形及殘余應(yīng)力的分析與對策 六、焊接技術(shù)及焊接工藝評定 七、焊接順序 八、焊接坡口形式與尺寸 九、超高強(qiáng)鋼特厚板焊接技術(shù) 十、層狀撕裂問題分析 十一、鑄鋼件焊接技術(shù) 十二、科技創(chuàng)新及攻關(guān) 目 錄 3 一、工程概況 ? 國家體育場位于奧林匹克公園中心區(qū)的南部，主體建筑緊鄰北京城市中軸線，并與國家體育館和國家游泳中心相對于中軸線均衡布置。 ? 國家體育場工程是北京奧林匹克公園內(nèi)的標(biāo)志性建筑，也是北京最大的具有國際先進(jìn)水平的多功能體育場，國家體育場成為奧林匹克運(yùn)動留給城市的寶貴遺產(chǎn)。 ? 國家體育場主體鋼結(jié)構(gòu)工程屋面外形呈雙曲馬鞍狀，整體結(jié)構(gòu)形狀內(nèi)互相紡織成一個完整曲面。主體鋼結(jié)構(gòu)由主屋蓋結(jié)構(gòu)、屋頂次結(jié)構(gòu)、豎向立面結(jié)構(gòu)組成。鋼結(jié)構(gòu)總量約為 40000噸，具有建設(shè)規(guī)模宏大、結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜、建設(shè)工期短、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)高、制造安裝難度極大、焊接量大、安全隱患多、施工風(fēng)險大等特點。 4 國家體育場看臺的放射狀混凝土框架結(jié)構(gòu)與環(huán)繞它們并形成主屋蓋的空間鋼結(jié)構(gòu)完全分離。空間鋼結(jié)構(gòu)由 24榀門式桁架圍繞著體育場內(nèi)部碗狀看臺區(qū)旋轉(zhuǎn)而成，其中 22榀貫通或基本貫通。結(jié)構(gòu)組件相互支撐、形成網(wǎng)格狀構(gòu)架，組成體育場整體的 “ 鳥巢 ” 造型。所有鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件形成結(jié)構(gòu)及建筑外形。 5 ? 工程 177。 ，鋼結(jié)構(gòu)屋蓋呈雙曲面馬鞍型，南北向結(jié)構(gòu)高度為 ，東西向結(jié)構(gòu)高度為 。屋頂主結(jié)構(gòu)均為箱型截面，上弦桿截面基本為1000mm 1000mm，下弦桿截面基本為 800mm 800mm，腹桿截面基本 600mm 600mm，腹桿與上下弦桿相貫，屋頂矢高 。豎向由 24根組合鋼結(jié)構(gòu)柱支撐，每根組合鋼結(jié)構(gòu)柱由兩根1200mm 1200mm箱型鋼柱和一根菱形鋼柱組成，荷載通過它傳遞至基礎(chǔ)。立面次結(jié)構(gòu)截面基本為 1200mm 1000mm，頂面次結(jié)構(gòu)截面基本為 1000mm 1000mm。 6 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計重量 ? 主桁架： 12720噸 ? 組合柱： 12548噸 ? 次結(jié)構(gòu)： 11670噸 ? 樓 梯： 4137噸 ? 馬 道： 800噸 ? 合 計： 41875噸 7 鋼材型號厚度 鋼板的最大厚度 100mm。 當(dāng)鋼板厚度 ≤ 34mm時 ， 采用 Q345鋼材；當(dāng)鋼板厚度 ≥ 36mm時 ， 采用 Q345GJ鋼材；少量厚鋼板采用 Q460、 S460ML鋼材 。 局部采用鑄鋼件 。 厚度分布： 組合鋼柱除少量棱形柱底部和頂部為 90~100mm， 其余為 50~80mm， 另外兩根方形斜柱板厚絕大多數(shù)為 2 20mm。 桁架上弦桿個別段為 50mm外 ， 其余均在 40mm以下 ， 大多數(shù)為 220mm。 桁架下弦桿個別段為 50、 42mm外 ， 其余絕大多數(shù)為 20mm。 腹桿為 1 10mm， 多數(shù)為 10mm。 次結(jié)構(gòu)板厚最大 36mm，絕大部分為 20mm以下。 8 鋼材性能 沖擊性能要求 鋼材牌號 主結(jié)構(gòu) 次結(jié)構(gòu) Q34 Q345GJ D級， 200C時 AK≥34J C級， 00C時 AK≥34J Q460、 S460ML E級， 400C時 AK≥34J Z向性能要求 鋼板厚度(mm) T＜ 40 40≤t≤60 60＜ t≤80 t＞ 80 Z向要求 Z15 Z25 Z35 9 二、工程特點 工程規(guī)模大 ， 構(gòu)件噸位重 ? 馬鞍形鋼屋蓋長軸約 333m， 短軸約 280m；內(nèi)環(huán)長軸約 182m， 短軸約 124m；矢高 12m。 ? 組合鋼柱最大重量約重 520t， 每延米最重約10t；主桁架每延米最重約 3t。 10 節(jié)點復(fù)雜 ? 主結(jié)構(gòu)均為大截面箱型構(gòu)件，節(jié)點在空間匯交多根桿件；次結(jié)構(gòu)節(jié)點復(fù)雜多變、規(guī)律性少。 組合鋼柱 菱形柱轉(zhuǎn)換節(jié)點 菱形柱頂節(jié)點 11 ? 主桁架典型 K型節(jié)點 12 施工難度大 鋼結(jié)構(gòu)與混凝土結(jié)構(gòu)施工交叉作業(yè) ， 必須從安全 、 質(zhì)量 、 功能 、 工期 、造價等方面綜合考慮 ， 選擇最優(yōu)施工方案 。 鋼結(jié)構(gòu)制作方面 ， 參與制作的單位多 ， 加工制作的精度要求高 ， 加工周期短 ， 施工圖非常規(guī)表達(dá) ， 節(jié)點設(shè)計復(fù)雜 ， 且非一致 ， 無法流水線生產(chǎn) 。 鋼結(jié)構(gòu)工廠加工 、 多桿件匯交節(jié)點設(shè)計 、 現(xiàn)場以及高空組拼制作 、 鋼屋架安裝臨時支撐的設(shè)計布置 、 吊裝 、 焊接 、 安裝測量 、 工況計算與實現(xiàn)難度大； 鋼構(gòu)件呈不規(guī)則形狀 ， 局部扭曲 ， 截面不斷變化 ， 加工難度大； 鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場組拼 、 安裝精度要求高 ， 精度控制實現(xiàn)難度大； 由于桿件組拼的桁架均為曲面 ， 且設(shè)計要求曲線變化平滑自然 ， 對焊工水平 、 焊接設(shè)備 、 組拼胎架要求很高； 13 空間交匯的節(jié)點 ， 桿件多而復(fù)雜 ， 部分交匯角度??；局部超厚鋼板焊接 、 高強(qiáng)鋼 Q460鋼焊接 、 鑄鋼件焊接等納入專門的研究課題 ， 采取有效的預(yù)控措施 ， 確保焊接質(zhì)量 ， 現(xiàn)場焊接難度大 。 現(xiàn)場焊接工作量大 ， 焊材總消耗量約兩百噸 ， 部分鋼構(gòu)件組拼而成的剛架為不規(guī)則曲面 ， 對此巨型鋼結(jié)構(gòu)組拼和安裝實施三維測量控制 ， 確保組拼 、 安裝的精度難； 針對鋼結(jié)構(gòu)復(fù)雜多變的曲線 、 曲面造型 ， 必須通過計算機(jī)模擬制作 、 安裝工況 。 由于曲線 、 曲面很難用方程式表達(dá) ， 因此工況計算 、 建模工作量大 。 大跨度巨型鋼結(jié)構(gòu)屋蓋 ， 支撐數(shù)量多 ， 分布面