國家體育場鋼結構施工關鍵技術
        
                                  
                    
        作者：建筑鋼結構網(wǎng)    					
        
					時間：2009-12-22 20:26:03					[收藏]
        
               
        
                
        				
        				
        

               
        
               
          
				李久林 高樹棟 邱德隆 李文標 萬里程 魏義進 陳橋生
          

          
提  要：本文主要從方案選擇、施工部署、主次結構吊裝、鋼結構合攏和支撐卸載以及厚板焊接等方面對國家體育場鋼結構工程安裝過程中的關鍵施工技術進行了介紹，期望對類似工程施工提供參考。
          
關鍵詞：鋼結構、吊裝、合攏、卸載、厚板焊接、關鍵施工技術
          
1工程概況
          
國家體育場鋼結構工程由24榀門式剛架圍繞著體育場內部混凝土碗狀看臺區(qū)旋轉而成，其中22榀拉通或基本拉通。大跨度鋼結構大量采用由鋼板焊接而成的箱形構件，交叉布置的主結構與屋面、立面的次結構一起編織成“鳥巢”的造型。所有鋼結構構件形成結構及建筑外形。
          


          
鋼結構屋面呈雙曲面馬鞍型，最高點高度為68.5m，最低點高度為40.1m；平面上呈橢圓形，長軸為332.3m、短軸為297.3；屋蓋中部的開口內環(huán)呈橢圓型，長軸為185.3m，短軸為127.5m；大跨度屋蓋支撐在24根桁架柱之上，柱距為38.0m。
          
屋頂主結構均為箱型截面，上弦桿截面基本為1000mm×1000mm，下弦桿截面基本為800mm×800mm，腹桿截面基本為600mm×600mm，腹桿與上下弦桿相貫，屋頂桁架矢高12.0m。豎向由24根組合鋼結構柱支撐，每根組合鋼結構柱由兩根1200mm×1200mm箱型外柱和一根菱形內柱組成，每個桁架柱下設有一個T型鋼柱腳，荷載通過它傳遞至基礎。立面次結構截面基本為1200mm×1000mm，頂面次結構截面基本為1000mm×1000mm。
          
設計總用鋼量約42000噸。鋼板的最大厚度110mm。當鋼板厚度≤34mm時，采用Q345鋼材；當鋼板厚度≥36mm時，采用Q345GJ鋼材；當鋼板厚度為100mm時，采用Q345GJ和Q460鋼材；當板厚為110mm時，采用Q460鋼材。具體板厚分布情況如圖1-2所示。另外，桁架柱內柱由菱形截面向矩形截面轉換處采用GS-20Mn5V級鑄鋼件（C19桁架柱除外），鑄鋼件最厚達140mm。
          
而且，設計對鋼材的抗撕裂性能和沖擊韌性作了明確要求。具體情況如表1-1、表1-2所示。
          


          
另外，設計規(guī)定鋼結構的合攏溫度為14±4℃，支撐塔架卸載按照“分階段整體分級同步”原則進行。
          
2工程特點及難點
          
2.1大量采用空間彎扭構件、節(jié)點復雜，加工制作及安裝難度大
          
為了體現(xiàn)“鳥巢”獨特的建筑造型，本工程大量采用空間彎扭構件，無固定的線型。同時，本工程中無論是主結構之間，還是主次結構之間，都存在多根桿件空間匯交現(xiàn)象；加之次結構復雜多變、規(guī)律性少，造成主結構的節(jié)點構造相當復雜，節(jié)點類型多樣，制作、安裝精度要求高。如圖2-1。
          


          
2.2構件體型大、單體重量重，構件翻身、吊裝難度大
          
作為屋蓋結構的主要承重構件的桁架柱最大外形尺寸達25m×20m×68.5m，分兩段吊裝，吊裝單元最重達360多噸，吊裝高度最高達68.5m。而主桁架高度12m，雙榀貫通最大跨度約260m，吊裝單元最重262噸，構件最長約43m。由于構件體型較大，重量重，各類構件重心位置互不相同，翻身時吊點的設置和吊耳的選擇難度較大，特別是桁架柱的翻身，吊耳在翻身和吊裝時的受力有所變化，需考慮三向受力。翻身過程中的穩(wěn)定性控制難度大。起吊時，必須調整好分段構件的角度和方位，而對于體型大、重量重的構件，角度調節(jié)相當困難，吊裝難度大。如圖2-2。
          


          
2.3焊接量大、焊接難度大
          
本工程為全焊接鋼結構，焊縫總長度約30萬m，焊縫折算總長度約280萬m。鋼板厚度從3mm到110mm，焊接位置涉及平焊、橫焊、立焊和仰焊，且焊接工作跨整個冬季。既有高強鋼（Q460E-Z35）的焊接，又有鑄鋼件（GS-20Mn5V）的焊接。薄板焊接變形大，厚板焊接熔敷量大，溫度控制和勞動強度要求高。而高空焊接、冬雨季焊接的防風雨和防低溫措施更使得焊接難度增大。
          
2.4安裝精度控制難、施工質量要求高
          
由于施工過程中結構本身因自重和溫度變化均會產生變形，結構形體復雜，均為箱型斷面構件，位置和方向性均極強，安裝精度受現(xiàn)場環(huán)境、溫度變化等多方面的影響，安裝精度極難控制。施工時必須采取必要的措施，提前考慮好如何對安裝誤差進行調整和消除，如何進行測量和監(jiān)控，使變形在受控狀態(tài)下完成，以保證整體造型和施工質量。另外，本工程無論是外觀質量，還是內在質量（如焊縫質量等級等），都要求相當高。其中，鋼板拼接、彎扭段構件組裝焊縫及現(xiàn)場拼裝、安裝焊縫均為全熔透一級焊縫；鋼結構立面在距視線10m內可見焊縫的余高要求為0~1mm，所有焊縫表面均需進行磨光處理。
          
2.5合攏口多、合攏溫度要求嚴，實施難度大
          
根據(jù)設計要求，本工程中的主桁架和立面結構各設置了四條合攏線。其中，主桁架合攏口100個（含上、下弦和腹桿），立面結構的合攏口28個，合攏口數(shù)量眾多。雖立面結構和主桁架可采取分次合攏方案，但一次合攏的對接口數(shù)量仍高達50個，為確保合攏線上的對接口同時合攏，需組織大量的人力和物力。而且，整個鋼屋蓋安裝及制作誤差最終均集中在這四條合攏線，選擇何種合攏方式來消納這種誤差難度特別大。同時，對于如此復雜的結構和復雜的溫度場分布情況，要保證分次合攏時的溫度條件基本一致，難度巨大。
          
2.6卸載點多、噸位重、設計要求高，同步控制難度大
          
本工程卸載點多、卸載噸位大，屋蓋總面積約60000平方米、卸載噸位約14000噸，78個卸載點，設計要求“結構整體分級同步卸載、嚴格進行比例控制”，單點卸載噸位大、最大點支撐力約300噸，卸載實施難度大。
          
2.7頂面及肩部次結構安裝難度大
          
頂面及肩部次結構在主結構卸載之后進行安裝，卸載之后主結構發(fā)生變形，而現(xiàn)有的加工制作依據(jù)是卸載前位形，所以卸載前后的變形量將會嚴重影響次結構的安裝精度。同時，施工過程中結構本身因自重和溫度變化均會產生變形，加之，結構形體復雜，箱型斷面構件的位置和方向性強，安裝精度很難控制。
          
3施工方案選擇
          
國家體育場鋼結構為特大型大跨度空間結構，構件自重產生的內力所占比例較大。鋼結構施工順序對結構構件在重力荷載作用下的內力將產生明顯影響。為了滿足國家體育場工程總工期的要求，按照施工組織總設計的部署，看臺混凝土結構先行施工，鋼結構隨后進行施工。因此協(xié)調鋼結構安裝與混凝土結構施工的關系，對保證混凝土看臺連續(xù)施工、鋼結構的順利安裝、室內裝修工程及機電設備工程及時插入以及外圍基座盡早施工具有重大的意義。
          
大跨度鋼結構常用的安裝方案有整體提升、滑移、分段吊裝高空組拼方法(簡稱散裝法)和局部整體提升等方式。針對國家體育場鋼結構工程及其與其它分部工程之間的時間和空間關系，在鋼結構安裝方案的選擇過程中對比考慮了上述四種方式。由于采用整體提升方案時看臺混凝土部分不能先期施工，因而室內裝修工程、機電設備工程無法提前插入，導致在總體工期上受到限制；采用滑移方案時，受到施工場地的限制以及面臨的巨大技術挑戰(zhàn)等因素，因此主要進行了散裝法和局部整體提升法的比選。
          
根據(jù)調整后初步設計的具體技術條件，鑒于以下主要原因：
          
	屋蓋鋼結構調整設計后已經(jīng)沒有真正意義上的“內環(huán)桁架”；
          
	由各榀貫通的主桁架形成的“內環(huán)桁架”平面尺度很大，而且截面板厚比調整設計前有了較大幅度的減小，同時存在較大的高差，整體剛度較差；
          
	由于鋼屋蓋內邊界在東西側已經(jīng)擴大到一層看臺的邊線、南北側到跑道的外側，采取在地面進行“內環(huán)桁架”的整體拼裝、提升的方案將對混凝土看臺施工產生較大影響。
          
主結構設計修改前后變化，詳見圖3-1。
          


          
鑒于上述原因，最終確定鋼結構總體安裝方案采用高空散裝方案。
          
4施工部署
          
主結構的安裝順序遵循對稱同步、盡早形成安裝區(qū)域局部穩(wěn)定的原則?？傮w上分為三個階段八個區(qū)域，第一階段安裝1、2區(qū)域；第二階段安裝3、4區(qū)域，第三階段安裝5、6、7、8區(qū)域。
          


          
次結構的安裝順序對整體鋼結構的安裝具有重要的影響，為了加強在每個安裝階段及支撐塔架卸載過程中的整體側向穩(wěn)定性，確定在支撐塔架卸載前隨每個階段鋼組合柱的安裝進行立面次結構的安裝。
          
根據(jù)設計要求，頂面及肩部次結構在主結構卸載完成后進行安裝。
          
5主結構吊裝
          
根據(jù)本工程的結構特點和結構體系的形成過程，主體鋼結構安裝劃分為三個階段八個區(qū)域，分階段分區(qū)域對稱進行安裝。由于主體鋼結構由鋼柱和主桁架兩大部分組成，施工時，先安裝鋼柱，然后安裝主桁架，保證結構體系的逐步形成。
          
5.1吊機選擇
          
根據(jù)總體分段安裝思路、支撐胎架的布置情況、分段重量、作業(yè)半徑及起吊高度，鋼柱與外圈主桁架分段由2臺800t履帶吊場外進行吊裝、內圈與中圈主桁架分段由2臺600t履帶吊場內進行吊裝。
          
5.2安裝流程
          
根據(jù)現(xiàn)場場地條件、吊機的搭配及施工任務的分工情況，整個鋼結構系統(tǒng)的施工分成兩大施工區(qū)域，兩大施工區(qū)域“分區(qū)進行、對稱安裝”。如圖5-1所示。
          


          
5.3吊裝工況
          
主結構吊裝分場內吊裝和場外吊裝兩部分。場內和場外吊裝工況如圖5-2所示。
          


          
6次結構吊裝
          
次結構吊裝分立面次結構和頂面及肩部次結構兩部分。
          
立面次結構安裝，隨桁架柱安裝分柱間逐步進行。安裝時，按照“柱腳先裝、聯(lián)系鋼柱的次結構整體吊裝，其它次結構分段安裝”的原則進行分段，按“從下向上，與鋼柱先建立聯(lián)系，由柱邊向中間安裝的”原則順勢向上進行安裝，鋼柱本身的次結構，在鋼柱拼裝時，與鋼柱一起拼裝然后分段吊裝。典型立面次結構吊裝分段及安裝順序如圖6-1。
          


          
頂面及肩部次結構的安裝在支撐塔架卸載以后進行，安裝時總體上遵循分區(qū)同步對稱安裝原則，即I、II兩區(qū)域同步對稱進行安裝。根據(jù)頂面及肩部次結構的分布情況及結構受力情況，頂面及肩部次結構的安裝共分為二個階段：第一階段安裝肩部次結構和內圈頂面次結構，第二階段安裝中圈頂面次結構。肩部和中圈的安裝均從南北方向向東西兩側推進，內圈頂面次結構的安裝從安裝分界線與肩部順序相向推進。具體的安裝順序如圖6-2。
          


          
7鋼結構合攏
          
7.1合攏斷面選擇
          
本工程結構復雜，跨度較大，屋頂主桁架相互交錯，合攏線的選擇比較困難。在確定合攏線時，不但要考慮結構本身的受力和變形情況，同時還應考慮鋼結構的整體安裝順序和主桁架的安裝分段情況，盡量減少合攏點的數(shù)量，并確保施工過程的安全。同時頂面主結構是由24榀拉通或基本拉通的門式桁架編織而成，合攏斷面的選擇應盡量將24榀門式剛架斷開。經(jīng)過反復擇優(yōu)比選并通過設計復核，主桁架、立面結構及頂面次結構的合攏線確定如下:
          
	主桁架沿屋蓋環(huán)向設置四條合攏線，主桁架的合攏線充分利用鋼結構的兩條分區(qū)施工線，另增設兩條合攏線；
          
	為保證整個結構的合攏，立面結構與頂面次結構沿屋蓋環(huán)向在與主體鋼結構合攏斷面相應的位置設置四條合攏線；
          
	安裝時，合攏線處所有鋼結構桿件均斷開，采用卡馬臨時搭接，并保證合攏口的伸縮自由。
          
根據(jù)以上情況，主桁架共有96個合攏口，立面次結構共有28個合攏口，主桁架下弦連系梁共有4個合攏口，總計128個合攏口。合攏口位置具體見圖7-1和圖7-2。
          


          
7.2合攏順序
          
根據(jù)現(xiàn)場實際情況，結合設計提出“先行合攏構件需納入后續(xù)合攏線合攏溫度要求范圍”的原則，本工程的合攏順序為：
          
先進行主桁架的合攏，再進行立面結構的合攏；主桁架合攏時，先進行兩大施工區(qū)域內部合攏線的合攏，再進行兩大施工分區(qū)間合攏線的合攏；立面次結構一次同步合攏；同一合攏線的各合攏口同時、同步合攏。
          
7.3合攏溫度
          
關于合攏溫度，設計要求本工程的合攏溫度為14±4℃。然而，根據(jù)鋼結構工程總體進度安排，合攏時間安排在8月中下旬。經(jīng)查閱工程所在地近三十年氣象資料，無法滿足該合攏溫度。為此，經(jīng)有關部門協(xié)調和經(jīng)過氣象、規(guī)劃等部門的大量研討論證，根據(jù)北京市朝陽氣象站1959年至2005年共47年氣象資料，并結合全球氣溫變化趨勢，設計對合攏溫度作如下調整：
          
	主結構合攏溫度：19±4℃，相當于15℃~23℃；
          
	次結構合攏溫度：19℃-8℃~19℃+4℃，相當于11℃~23℃。
          
實際合攏施工時，為了對合攏時鋼結構的溫度進行監(jiān)測以確保設計合攏溫度要求，在整個鋼結構布設了60個溫度測點，對鋼結構本體溫度進行全程實時監(jiān)測；同時，邀請北京市專業(yè)氣象臺在現(xiàn)場設立臨時天氣預測站點，提前對天氣氣溫條件作出預測，以指導合攏時機的選擇。
          
合攏施工時溫度監(jiān)測結果表明，在選定的操作時間段內所有合攏施工均滿足設計合攏溫度要求，具體溫度監(jiān)測結果圖7-3、7-4、7-5所示。
          


          


          


          


          
7.4合攏口安裝工藝
          
由于本工程合攏口數(shù)量眾多，且合攏段的安裝隨著工程的總體安裝進程在不同時間里進行，合攏段的安裝質量不僅影響結構安裝過程中的安全，而且影響最終的合攏和結構的總體施工質量及結構使用過程中的安全，因此，必須采取合理的安裝工藝措施，確保合攏段與相關構件的安裝及結構的順利合攏。具體工藝措施如下：
          
（1）為控制合攏時合攏口的間隙大小，減少合攏口的焊接量和焊接殘余應力，確保合攏口的焊接質量，在進行合攏段的安裝時，要盡量控制合攏段安裝時合攏口的間隙大小，該間隙大小要考慮溫度變形計算結果和焊接收縮變形。
          
（2）為確保合攏段施工過程中的安全，合攏段安裝就位后，除設計要求的合攏口不進行焊接連接外，其它接口部位均需及時焊接完畢，以增強結構的整體穩(wěn)定性。
          
（3）為確保合攏口在施工過程中因溫度變化而自由伸縮，合攏口采用卡馬搭接連接，卡馬的大小和數(shù)量需根據(jù)該接口部位的受力計算確定。
          
卡馬設置要求如下：
          
合攏口上翼緣設置三塊卡馬，其它邊各設置兩塊卡馬，為增加卡馬側向穩(wěn)定性，上翼緣兩邊卡馬增設規(guī)格為100×100×10mm的三角形勁板。除下翼緣的卡馬焊接固定在已裝主桁架牛腿上外，其它卡馬均焊接固定在合攏段端口上，如圖7-6所示。
          


          
（4）為確保安全，合攏段安裝就位后，非合攏口要及時進行焊接，待焊接完成2/3以上后吊機方可松鉤，同時，合攏口卡馬需按要求設置好。松鉤時，速度要緩慢平穩(wěn)，并注意觀測合攏口的變化情況，如無異常，可繼續(xù)松鉤。當合攏段跨中安裝連接側向構件時，也應進行合攏口的觀測。
          
（5）在整個安裝過程中，要定時進行合攏口的跟蹤檢查工作，一是檢查卡馬的連接焊縫和變形情況，確?？R的安全；二是檢查合攏口的間隙情況。
          
7.5合攏施工
          
參照橋梁等其他大跨度結構的合攏施工經(jīng)驗，以及本工程結構對接焊縫焊接歷時較長的特點，合攏實施采取了卡馬合攏的方法。也即是結構的合攏先通過卡馬同步焊接完成形成整體，在卡馬合攏焊接的過程中嚴格控制鋼結構本體溫度滿足設計要求；合攏卡馬焊接完成后，隨即進行合攏口結構對接焊縫的連續(xù)焊接，直至對接焊縫焊接完成；對接焊縫焊接完成后對焊縫進行100%的自檢探傷和第三方探傷。
          
8支撐塔架卸載
          
8.1卸載點布置
          
主桁架安裝采用地面分段拼裝、高空對接的施工方法，為此在施工區(qū)域內分內、中、外三圈布置78個支撐塔架，每個支撐塔架頂部設置兩臺千斤頂和兩個墊塊支撐點，作為主桁架分段高空安裝的主要受力支點。同時，這78個受力支點在卸載時作為卸載點，實現(xiàn)支撐塔架受力向結構受力的轉移。支撐點布置如圖8-1所示，每個卸載點布置如圖8-2所示。
          


          
8.2卸載方案
          
參照相關工程實踐經(jīng)驗，通過大量的計算分析比對，考慮了不同的卸載方式和卸載量控制，在“分階段整體分級同步”的卸載原則下，按照位移等比同步控制為主、卸載反力控制為輔，卸載方案最終確定為由外向內的卸載總順序，并且在外、中、內三圈支撐塔架各圈卸載過程中保持同步，三圈支撐每次卸載的位移同各點的最終總位移保持等比關系，逐步實現(xiàn)支撐塔架受力向結構受力的轉移。
          
整個卸載過程共分七大步、三十五小步。卸載時，第一、二、三大步卸載步驟為：先外圈卸載10%、中圈5%、內圈5%，再中圈5%，內圈5%；前三大步完成后外、中、內三圈各卸載總位移量的30%。第四、五、六、七大步卸載步驟為：每大步先外圈卸載剩余位移量的1/4、中圈1/8、內圈1/8，再中圈1/8，內圈1/8；后四大步完成后外、中、內三圈各卸載總位移量70%。最終支撐脫離順序為外、中、內。
          
由于卸載支撐點的卸載位移不僅有垂直方向，同時存在水平方向的位移，卸載時采用千斤頂和墊塊支撐交替作用來減小千斤頂承受的水平力。
          
8.3卸載液壓控制系統(tǒng)
          
為了保證卸載方案的有效實施，經(jīng)分析比較最終選用ENERPAC計算機控制同步頂升和下降控制系統(tǒng)進行本工程的卸載工作。該系統(tǒng)是基于閉環(huán)控制系統(tǒng)理論，通過發(fā)出和采集這些頂升力和位移信號，通過比較運算這些同類信號并將其時刻輸出至顯示器上來實現(xiàn)監(jiān)測系統(tǒng)當前運行狀態(tài)，并及時提示用戶做出修正。卸載液壓系統(tǒng)包括中央控制器、區(qū)域控制器、控制閥、油泵、千斤頂?shù)冉M成，位移同步精度可達到3mm。
          
卸載時，首先由中央控制器向區(qū)域控制器發(fā)出升（降或停）的指令，泵站操作員依照指令將換向閥轉到對應位置后，由中央控制器啟動泵站；在系統(tǒng)工作過程中不斷采集壓力信號和位移信號，當系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)壓力值超過預先設定的壓力值，說明在卸載過程中該點載荷過高，系統(tǒng)自動關閉所有的泵等待檢查。液壓控制系統(tǒng)如圖8-3所示。
          


          
9測量測控
          
9.1測量控制網(wǎng)
          
由于國家體育場鋼結構工程造型奇特、傳統(tǒng)的施工測量控制網(wǎng)無法滿足國家體育場鋼結構工程施工測量的需要，為此采用衛(wèi)星定位系統(tǒng)、激光雷達、全站儀及數(shù)字水準儀等快速建立高精度三維工程控制網(wǎng)，建立了一個高精度的施工導線控制網(wǎng)，保證現(xiàn)場拼裝、高空安裝施工定位精度，控制網(wǎng)的精度達到0.3mm。
          
共布設4個GPS點和12個高精度導線點，其中12個導線點采用強制對中的形式。為避免施工對控制點點位的影響，保持控制點成果的可靠性，每三個月對控制網(wǎng)進行一次復測，并在每次測量工作開始前都要對相鄰控制點進行檢查。在計算中用測量專用平差軟件對觀測數(shù)據(jù)進行嚴密平差，平差后的控制點點位誤差在2mm~3mm。
          
9.2施工測量
          
鑒于地面拼裝時多點定位多點檢查、高空安裝時多接口對接等特點，國家體育場鋼結構工程施工測量時一改測角、量距的傳統(tǒng)方法，而是充分發(fā)揮全站儀高效、精確、方便的優(yōu)勢，從導線控制網(wǎng)的觀測到基礎定位、放線，從鋼結構構件的地面組裝到高空三維定位安裝，全部采用全站儀。測量過程中，先后使用了12臺全站儀和1套（3臺）GPS定位儀。其中用于導線控制網(wǎng)觀測的Leica TCA2003全站儀是目前最先進、精度最高的測量儀器，該儀器測角中誤差0.5秒，測距中誤差 1 +1ppm，其他的全站儀也大部份是高精度的Leica型號的儀器。這些儀器在國家體育場的鋼結構施工測量中發(fā)揮了不可替代的作用，可以說“沒有全站儀就沒有鳥巢”。
          
施工測量時，在測量控制網(wǎng)的基礎上，建立加密網(wǎng)滿足施工測量的需要。所有的地面拼裝和高空安裝，均采用三維坐標來確定和復核拼裝、安裝精度。同時在安裝的過程中，地面拼裝的測量控制測取已經(jīng)安裝就位的構件的形態(tài)進行及時的調整，確保安裝和拼裝的協(xié)調統(tǒng)一。
          
9.3激光雷達掃描技術
          
按照設計要求肩部和頂面次結構在鋼結構卸載完成后進行安裝，而肩部和頂面次結構施工圖是以卸載前位形為基準。因此，按照卸載前位形施工圖加工的肩部和頂面次結構接口會存在較大的偏差；另外，膜結構設計也是基于卸載前的三維模型進行設計的，設計位形和實際安裝位形存在偏差。
          
為及時掌握安裝過程的實際情況和卸載前后鋼結構位形的變化情況，國家體育場工程應用了激光雷達掃描技術對安裝過過程以及卸載前后鋼結構進行精確檢測和完整記錄，為構件的安裝以及頂面及肩部次結構拼裝和膜結構施工提供參考。
          
10厚板焊接
          
本工程由于結構跨度大、受力復雜等因素，設計時24個桁架柱大量采用了高強、特厚板。其中，局部采用了100/110mm厚Q460E-Z35厚板（正火狀態(tài)），此強度級別的厚板應用于建筑鋼結構工程國內外均無先例。因此，采取合理的焊接技術和工藝參數(shù)以防止熱影響區(qū)脆化、焊接變形及母材撕裂是關系到工程成敗的關鍵。
          
10.1焊接技術
          
（1）在保證焊透的前提下采用小角度、窄間隙焊接坡口，采用小熱輸入量、小焊道、多道多層焊接方法，以減少收縮量，從而有效控制焊接收縮變形；
          
（2）焊接時嚴格控制焊接工藝參數(shù)，從而有效控制熱影響區(qū)的脆化，避免焊接裂紋的產生；
          
（3）嚴格控制母材質量，確保母材Z向性能滿足設計要求；
          
（4）選用低氫高韌性焊接材料，焊接時嚴格控制焊槍的擺動幅度，保證焊縫和熱影響區(qū)的冷彎及沖擊性能。
          
10.2質量控制
          
在進行焊接質量控制時，堅持TQC的基本思想，進行全員、全面、全過程質量控制，從“人、機、料、法、環(huán)”五方面切實保證焊接工藝的成功實施，確保焊接工作的有序進行。
          
有針對性的組建焊接質量保證體系，從組織上確保焊接質量。形成專家顧問、焊接工程師、焊接技師及相關專業(yè)人員相結合的技術管理組織，以焊工培訓、焊材、焊機的優(yōu)化選擇為基礎，以控制焊接裂紋為主導的焊接技術路線，從方案編制、無損檢測、預熱后熱等質量控制環(huán)節(jié)上形成了一套科學、嚴密的質量保證體系。
          
重點控制以下幾點：
          
（1）將焊機、焊材廠家作為質量保證體系中的重要閉合控制環(huán)節(jié)，選擇滿足工程需要的優(yōu)質焊機及焊接材料，確保工程的焊接質量；
          
（2）嚴把焊工水平關，制定嚴格的培訓、考試和準入制度；
          
（3）采用遠紅外電加熱技術，對δ≥36mm的焊縫和重要焊接節(jié)點全部采用電加熱，保證焊縫的預熱（后熱）溫度的均勻和準確性，嚴格控制焊接應力、防止焊接裂紋的產生；
          
（4）根據(jù)《建筑鋼結構焊接技術規(guī)程》（JGJ81-2002）相關規(guī)定，結合本工程特點，編寫焊接工藝評定方案、進行焊接工藝評定。
          
（5）自檢無損檢測單位的確定主要考慮人員素質、設備條件、技術支持等因素，無損檢測單位參與焊接的全過程管理，對坡口處理、焊接方法、焊接參數(shù)等進行見證，為最終檢測結果提供正確判斷。
          
11結束語
          
國家體育場鋼結構工程自2005年10月28日正式開始吊裝，歷時約9個月于2006年7月16日完成主結構及立面次結構的吊裝與焊接工作，完成鋼結構總重量約4萬噸。2006年8月31日完成鋼結構合攏工作。2006年9月17日完成鋼結構卸載工作。
          
自檢及第三方監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，國家體育場鋼結構工程的施工質量完全滿足設計文件及《國家體育場鋼結構施工質量驗收標準》的有關要求。
          
圖11-1為目前鋼結構安裝全景。
          


          
致  謝
          

          
本文在編寫過程中，劉樹屯、周文瑛、關憶盧和劉子祥等國內知名鋼結構專家給予了大力的支持和幫助，在此表示誠摯的感謝。
          

          

          

          

          

          

          
參考文獻
          

          
（1）楊俊峰、邱德隆、高樹棟等，國家體育場鋼結構施工組織設計，2004.12
          
（2）中華人民共和國國家標準，鋼結構工程施工質量驗收規(guī)范（GB20205-2001）
          
（3）李久林、高樹棟、邱德隆等，國家體育場鋼結構施工質量驗收標準，2005.7
          
（4）中華人民共和國行業(yè)標準，建筑鋼結構焊接技術規(guī)程（JGJ81-2002）
          
（5）劉樹屯、李久林、高樹棟、邱德隆，“鳥巢”鋼結構關鍵施工技術介紹，第六屆全國現(xiàn)代工程學術研討會，2006.7
          
          
		  
          				
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