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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