鸟巢钢结构工程介绍.ppt

国家体育场钢结构制作与施工技术简介 前言 国家体育场空间钢结构由24榀门式钢桁架围绕着体育场内部碗状看台区旋转而成，钢结构屋盖呈双曲面马鞍型，设计用钢量4.2万吨。屋顶主结构均为箱型截面，上弦杆截面基本为1000mm×1000mm，下弦杆截面基本为800mm×800mm，腹杆截面基本为600mm×600mm，腹杆与上下弦杆相贯。竖向由24根组合钢柱形成整体承重结构，每根组合钢柱由两根1200mm×1200mm的弯扭箱型钢柱形成外柱和一根菱形钢内柱组成，荷载通过它们传递至基础。立面次结构截面基本为1200mm×1000mm，顶面次结构截面基本为1000mm×1000mm。 长度（南北向）332.3米，宽度（东西向）297.3米，屋盖中间开洞长度为185.3m，宽度为127.5m。 高度：钢屋盖顶最高点高度68.5m,最低点高度40.1m ，混凝土看台部分高度51.1米/29米，地下7.1米。 内部看台分上、中、下三层。 楼层数：东西向7层，南北向4层。 层高分别为：地下3.6，3.6（-1夹层），地上 7.2， 4.8，4.8，4.8，4.2，2.8m 三、钢结构加工制作与施工技术 焊接性试验 (1).焊接冷裂纹敏感性试验 　①焊接冷裂纹敏感性分析 　②热影响区最高硬度试验 ③斜Y坡口焊接裂纹试验 试验结果： 常温不预热焊接，在焊缝根部均出现裂纹，预热到100度以上时，绝大部分试验焊缝中心及热影响区未出现裂纹，其他短裂纹均出现在收弧弧坑处或焊缝中段。预热温度150℃及以上试验焊缝中心及热影响区均未出现裂纹，选用焊接材料在正常线能量下、预热温度150℃及以上小铁研试验结果好。 　(2).层状撕裂问题 　①层状撕裂危险性分析 　②层状撕裂敏感性试验--Z向窗口试验 产生层状撕裂主要是取决于钢材的材质，而本工程所选用的钢板其性能上满足Z35要求，实测钢材的ΦZ值均在50左右，因此，该钢材具有比较好的抗层状撕裂性能。 高强度特厚铸钢件的焊接难度较大，按照焊接性试验----焊接工艺评定----焊接规程制定与执行的程序进行，原则上拟采取以下措施： ?　提高焊接预热温度，焊后保温缓冷，冬季低温时焊后要立即重新加热到一定温度并定时保温； ?　选用低温韧性好的焊材，如E50焊条，ER50-6 、 ER50-7焊丝； ?　采用两对边同时施焊并分段多人同时退焊的顺序，以减小峰值应力、防止裂纹产生。 本工程中，我们通过焊接工艺评定试验制定出科学合理的焊接规范，仰焊试板的超声波探伤一次合格率为100％，试件力学指标也好于立焊焊缝；在实际操作方面，通过对焊工进行强化培训，规范操作手法，强化体能训练，为大规模应用仰焊技术提供了技术支持。经统计，鸟巢钢结构采用仰焊技术占焊缝总长约为1/5，目前为止，已完成的仰焊缝返工率极低。 国家体育场工程进行焊接工艺评定的钢种组合有： （1）Q345＋Q345 （2）Q345＋Q345DGJ （3）Q345DGJ＋Q345DGJ （4）Q460E （5）Q345DGJ＋Q460E （6）Q460E＋GS-20Mn5V 1.重型钢结构柱脚制作技术 ⑴装配工艺及隐蔽焊缝处理 由于柱脚为复杂结构，既有箱型截面，又有斜T型截面，又有多边形截面，并且，箱体节点内部横、纵向隔板较多，其外形尺寸达5384*4755*6250，吨位达162吨，柱脚节点整体组装后，无法满足运输条件，因此，考虑了柱脚分段，如下图所示： ⑵预拼装工艺控制 根据柱脚部分的结构形式，为保证现场的顺利安装，减少现场对构件的安装调整时间，同时保证构件的拼装精度，对出厂的构件进行了厂内预拼装。 C14柱脚预拼装的相关施工图片： (2)牛腿的预拼装： 考虑到钢柱上由于大型牛腿的存在，其外形尺寸已超过了公路运输的能力，因此，对部分牛腿采取工厂组焊，并由现场进行装配的措施，因此，发现场牛腿在出厂前必须进行厂内预拼装。 首先，根据图纸划出钢柱中心线和待拼装牛腿的定位中心线，根据图纸尺寸要求确定并预拼牛腿，预拼完毕后划出牛腿（现场焊接）与菱形内柱本体之间分段定位组装对合线，并用样冲眼进行标识作为现场组装定位的基准，如下图所示： 相关的施工图片： (3)组合钢柱的预拼装： 根据桁架柱部分的结构形式，为保证现场的顺利安装，减少现场对构件的安装调整时间，同时保证构件的拼装精度，对出厂的首批构件进行了厂内预拼装，组合钢柱预拼装的范围如下图所示： 相关的施工图片： ⑴.弯扭构件的特点 ①.外柱弯扭构件： a.箱型截面较大（1200x1200mm），板较厚（最厚达60mm）。 b.焊缝均为全熔透焊缝，焊接量大，变形