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第一章 建筑钢结构焊接技术特点及发展趋势1

一、我国建筑钢结构焊接工程中的典型工程2

二、从“鸟巢”钢结构焊接工程看建筑钢结构焊接技术的特点及发展方向5

（一）新钢种焊接性试验将是建筑钢结构焊接工程中的重点和难点6

（二）厚板焊接将成为建筑钢结构的主要焊接技术9

（三）低温焊接技术将得到大规模的推广11

（四）仰焊技术将得到大规模的推广11

（五）同焊接常见裂纹作斗争是焊接技术的长期工作12

（六）建筑钢结构厚板焊接工程要防“层状撕裂”产生13

（七）铸钢及其异种钢的焊接将会成为建筑钢结构焊接工程中的又一个重点14

（八）复杂建筑钢结构焊缝宽间隙焊接技术将成为焊接界共同攻克的课题15

（九）钢结构体系初始应力的控制将成为焊接技术的又一主攻方向17

三、机器人（自动焊技术）有可能成为建筑钢结构焊接工程技术发展的另一个方向18

小结19

参考文献19

第二章 国家体育场“鸟巢”钢结构焊接工程全面质量管理21

一、工程概况22

二、钢结构安装工程施工流程25

三、建立钢结构焊接质量保证体系、开展全面质量管理工作25

四、做好充分的技术、思想准备33

（一）焊接结构安全运营定性分析及焊接缺陷对钢结构工程的影响33

（二）焊接缺陷对焊缝性能的影响及相关分析34

五、QC成果39

（一）国家体育场工程概况及钢结构工程概况39

（二）现场实施44

小结56

参考文献56

第三章 新钢种焊接性试验研究技术57

一、焊接性试验研究的定义及其内涵58

二、选择钢材（材料）焊接性试验研究方法的原则60

三、影响钢材（材料）焊接性的因素60

四、焊接性试验研究的技术路线62

（一）焊接应用技术理论分析62

（二）焊接性试验研究63

（三）焊接性试验研究的主要内容63

五、ASTM A913 Gr60（QST），（Q420）高强钢在建筑钢结构工程中应用的焊接性试验研究63

（一）材料复验63

（二）工作流程64

（三）焊接性试验64

（四）再热裂纹敏感性研究69

（五）结论73

六、Q460E-Z35焊接性试验研究方案（摘选）74

（一）研究技术路线74

（二）主要研究内容74

（三）钢材焊接性试验和防止焊接冷裂纹焊接参数的确定75

七、Q460E-Z35焊接性试验研究结果摘选76

（一）钢材的复验76

（二）焊接材料选择原则77

（三）焊接冷裂纹敏感性试验78

（四）斜Y坡口焊接裂纹试验83

（五）钢板热切割试验91

（六）钢板热矫正试验96

（七）Q460E-Z35钢SMAW、 GMAW、 FCAW-G刚性对接接头焊接试验96

（八）Q460E-Z35 ＋ Q345GJD、 Q460E-Z35 ＋ GS20Mn5V异种钢刚性接头焊接试验107

（九）Q460E-Z35厚板焊接工艺评定113

小结118

参考文献118

第四章 国家体育场“鸟巢”钢结构安装工程特色焊接技术119

一、国家体育场钢结构埋设件压力埋弧焊新工艺的开发与应用121

（一）钢结构埋设件121

（二）钢板材料122

（三）焊机改造122

（四）焊接工艺评定123

二、柱脚拼装焊接技术理论依据阐述分析126

（一）排定整体焊接顺序128

（二）典型焊接工艺及分析129

三、柱脚拼装焊接技术130

（一）焊接材料选择131

（二）焊接材料的保管与使用132

（三）焊接符号133

（四）焊接顺序134

（五）电加热板的设置149

（六）特殊部位焊接方法150

（七）焊接工艺表150

（八）“鸟巢”钢结构焊接C14柱脚现场拼装焊接工艺指导书151

四、“鸟巢”钢结构立柱拼装焊接技术158

五、CO2气体保护焊大流量防风技术应用160

六、Q460E-Z35钢焊接应用技术164

（一）Q460E-Z35钢焊接工艺评定试验164

（二）Q460E-Z35钢现场焊接工艺166

七、异种钢焊接技术168

（一）异种钢焊接概述168

（二）异种钢焊接的技术特点及问题169

（三）Q460E-Z35与GS20Mn5V可焊性分析及焊接难点169

（四）焊接方法的选择171

（五）焊接材料的选择172

（六）焊前预热及后热172

（七）焊接工艺173

（八）结论174

小结174

参考文献174

第五章 国家体育场“鸟巢”钢结构工程焊接工艺评定175

一、建筑钢结构焊接工艺评定的定义及其特点176

（一）焊接工艺定义176

（二）焊接工艺评定定义177

（三）建筑钢结构焊接工程焊接工艺评定的目的177

（四）建筑钢结构焊接工程焊接工艺评定的特点177

（五）建筑钢结构焊接工程焊接工艺评定的地位和作用178

二、建筑钢结构焊接工艺评定的具体实施178

三、国家体育场“鸟巢”钢结构焊接工程焊接工艺评定方案181

参考文献181

第六章 建筑钢结构工程低温焊接技术应用研究183

一、建筑钢结构低温焊接的可行性及其理论分析184

（一）国家体育场“鸟巢”钢结构焊接工程对冬季施工提出了严格要求184

（二）建筑钢结构焊接工程冬季施工可行性理论分析184

二、国家体育场“鸟巢”钢结构焊接工程低温焊接试验方案设计186

（一）低温焊接试验项目设定原则186

（二）低温焊接试验项目设计188

三、低温焊接试验结果分析188

（一）试验环境温度及天气情况188

（二）试板外观及超声检测结果分析189

（三）试板力学性能检测结果分析189

（四）低温焊接探索性试验结果初步分析190

四、重要认识194

五、国家体育场“鸟巢”钢结构低温焊接试验结果汇总194

六、低温焊接试验成果应用原则195

七、国家体育场“鸟巢”钢结构低温焊接规程196

小结196

参考文献196

第七章 国家体育场“鸟巢”钢结构工程控制焊接应力应变技术浅释197

一、焊接技术在国家体育场“鸟巢”钢结构焊接工程中控制应力应变的地位和作用198

二、国家体育场“鸟巢”钢结构焊接工程概况及特点200

（一）焊接施工特点200

（二）焊接施工难点201

（三）焊接方法201

三、焊接技术要求201

四、马鞍形双向曲面应力应变控制的基本思想202

（一）基本分析202

（二）工艺措施204

五、控制国家体育场钢结构应力应变具体措施205

（一）焊接工程的总体思路205

（二）主结构焊接的指导思想206

（三）次结构的焊接顺序208

（四）局部焊接顺序209

（五）焊接参数210

（六）焊材匹配与选用210

（七）预热和后热210

（八）焊接变形与应力控制措施211

（九）采取预留收缩余量的措施211

（十）适当采取局部矫正及补偿措施211

六、检验的项目和内容211

（一）焊缝的外观检查212

（二）无损检测212

七、现场焊后缺陷的返修212

八、焊工培训及主要设备投入计划213

小结213

参考文献214

第八章 建筑钢结构焊接工程层状撕裂的产生机理及防止技术215

一、建筑钢结构焊接工程主要产生的裂纹种类216

（一）纵向裂纹216

（二）横向裂纹216

（三）弧坑裂纹216

（四）沟式裂纹217

（五）焊趾裂纹217

（六）根部裂纹217

（七）焊道下和热影响区裂纹217

（八）发纹217

二、层状撕裂定义、种类、产生机理及特征217

（一）冶金因素219

（二）力学因素219

（三）层状撕裂的危害220

（四）防止层状撕裂的技术措施220

三、预防为主是防止层状撕裂产生的主要技术措施222

（一）抓好焊接接头坡口设计关222

（二）抓好设计选材关223

（三）抓好确认最佳焊接工艺关225

四、层状撕裂处理技术226

五、层状撕裂处理的工程实例226

参考文献230

第九章 仰焊技术在建筑钢结构焊接工程中的应用231

一、仰焊技术在“鸟巢”项目中的应用232

二、“鸟巢”钢结构焊接工程应用仰焊技术的原因233

三、仰焊技术的由来、发展及技术关键233

四、仰焊技术实施要点236

五、实例237

小结244

参考文献244

第十章 国家体育场“鸟巢”钢结构焊接工程“合拢”技术245

一、国家体育场“鸟巢”钢结构焊接合拢工程概况247

（一）合拢工程必须在夜间进行247

（二）合拢口必须同时进行248

（三）数量多，合拢组织难度大248

二、合拢定义和技术要点249

（一）合拢及合拢焊缝定义249

（二）钢结构体系转换后的特点249

（三）合拢温度的确定原则250

（四）国家体育场“鸟巢”钢结构合拢温度确定的基本思想250

（五）温度监测的必要性251

（六）温度监测方法251

三、合拢方案及其实施252

（一）合拢段安装工艺措施255

（二）合拢准备工作255

（三）合拢顺序256

（四）合拢口焊接256

（五）合拢焊缝负载转移技术257

小结258

参考文献259

第十一章 奥运“鸟巢”工程机器人自动焊探索261

一、机器人自动化焊接发展现状262

二、焊接机器人在奥运“鸟巢”工程中的应用263

（一）工艺试验263

（二）横焊试焊264

（三）立焊试焊265

（四）仰焊试焊265

三、对比分析266

小结266

参考文献267

第十二章 国家体育场“鸟巢”钢结构焊接工程工法汇编269

一、Q460E-Z35高强度特厚钢板焊接工法270

（一）特点270

（二）适用范围270

（三）施工程序271

（四）施工原理271

（五）工艺流程和操作要点271

（六）机具设备277

（七）劳动组织278

（八）质量标准279

（九）安全措施279

（十）技术经济指标及经济效益分析281

（十一）工程实例281

二、建筑钢结构工程低温焊接工法282

（一）特点282

（二）适用范围283

（三）施工程序283

（四）施工原理283

（五）工艺流程及操作要点284

（六）机具设备287

（七）劳动组织288

（八）质量标准288

（九）安全措施288

（十）技术经济指标及经济效益分析289

（十一）工程实例289

三、建筑钢结构埋设件压力埋弧焊焊接工法289

（一）特点289

（二）适用范围289

（三）施工程序290

（四）施工原理290

（五）工艺流程及操作要点291

（六）机具设备291

（七）劳动组织291

（八）质量标准291

（九）安全措施292

（十）技术经济指标及经济效益分析292

（十一）工程实例293

小结293

第十三章 专项焊接施工方案摘选295

一、国家体育馆焊接专项方案296

二、杭州国际会展中心钢结构工程焊接专项方案313

附录349

附录一 国家体育场钢结构工程焊工培训、考试大纲349

附录二 “鸟巢”焊工强化培训理论培训内容（摘抄）352

附录三 国家体育场钢结构现场焊接管理规程（全文）358

附录四 表C2-1技术交底记录371

附录五 国家体育场“鸟巢”钢结构工程焊接工艺评定方案（全文）379

附录六 国家体育场钢结构低温焊接规程（全文）395

后记397