简析国家体育场(鸟巢)钢结构安装工程质量管理及焊接技术

简析国家体育场（鸟巢）钢结构安装

工程质量管理及焊接技术

长江精工钢结构（集团）股份有限公司焊接技术研究所（绍兴县３１２０３０）

戴为志高

良

Ｏ前言

国家体育场位于北京市成府路南侧，奥林匹克公园中心区内，是北京２００８年奥运会的主体育场。建筑顶面呈马鞍型，

长轴为３３２．３ｍ，短轴为２９７．３ｍ，最高点高度为６８．５ｍ，最低高度为４０．１ｍ。屋盖

中间开洞长度为１８５．３ｍ，宽度为１２７．５

ｍ。

１

国家体育场“鸟巢”钢结构焊接工程

概述

国家体育场“鸟巢”所用钢材全部国产化。当钢板６＝３４ｍｍ时采用Ｑ３４５钢材：、当钢板厚３６

ｍｍ≤占≤１００

ｍｍ时采

用０３４５（ｕＤ钢材；当钢板厚度６＝１１０ｍｍ

时采片ｊＱ４６０Ｅ—Ｚ３５钢材。主桁架转换部分采用ＧＳ２０Ｍｎ５ｖ铸钢节点。钢材从８～

１４０

ｍｍ铸钢共有１９个规格，设计用钢

２

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屋盖主结构的杆件均为箱型构件．其中，主桁架断面商度为１２ｍ，上坛杆截面

为１２００ｍｍ×１２００ｍｍ～１０００ｍｍ×ｌ０００

ｍｍ．下弦朴截面为１

０００ｍｍｘｌ２００ｍｍ

＾，８００ｍｍ×８００ｍｍ．腹杆截面基本为６００

ｍ×６００ｍｍ．土桁架沿洞口斜角交叉布

置。桁架柱为ｉ角形格构柱．每根格构柱

由两根１２００ｍｍ×１２００ｍｍ箱型外柱和

图ｌ国家体育场钢结构剖面施上示意图及内景

量为４．２万吨．实际用钢５．３万吨。

鸟巢工程存在大量复杂的焊接节点．板件的厚度较大。板件之间的相巨约束显

著．大量焊缝集中，焊接应力较大，柱脚结构复杂．内部筋板多数要求全焊透焊接，焊缝纵横交错．施工场地狭窄．控制焊接

应力和焊接变形难度很大。

犀盖主结构属丁大型大跨度空问结构．其自重产生的内力所占比例较大，主结构的施工和焊接顺序对结构在重力载

一根１２００ｍｍ×１２００ｍｍ菱形内柱组成．腹杆截面为ｌ０００Ｊ１１ｍ×１

２００Ｉｍ。桁

架柱上端大、下端小．上端与主桁架相连，下端埋人钢筋混凝土承台内，并将屋盖荷载传至地基．如图１所示。

国家体育场“鸟巢”钢结构安装Ｔ程从２００５年１０月开始到２００６年１１月结束．历时１２个月。

荷下的内力将产生明显的影响，而主结构不规则的走向，很难排定焊接顺序和安装程序。凶此控制其初始应力状态不是一件容易的Ｔ作。

次结构安装难度大于主结构，焊缝分布无规则町肓，应力状态也｝分复杂。

艿＝１１０

ｍｍ的０４６０Ｅ—Ｚ３５为国内建

筑钢结构首次使用，Ｑ３４５ＧＪＤ国内应用单位也小多，对上述钢材的热加下技术。

焊接１＝艺无成熟经验可借鉴。Ｑ４６０Ｅ—Ｚ３５

万方数据

厚板焊接技术应用研究（焊接性研究），目的是为Ｑ４６０Ｅ—Ｚ３５钢材焊接丁艺的合理选择与评定提供科学的依据．以指导钢结构工程Ｑ４６０Ｅ—Ｚ３５的焊接施上，这项工作存在极大的风险和难度。

对焊接工程而言存在十大难关，主要有以下七大难关：（１）Ｑ４印Ｅ－Ｚ３５焊接性试验难关。包括同ＣＳ砌ｕｎ５Ｖ，Ｑ３４５，Ｑ３４５ＧＪＤ异种钢材的焊接。要破这道难关不仅需要勇气和胆识，而且需要冷静的科学头脑和扎实的业务基本功，敢于承担风险。

（２）组建焊接铁军难关。任何优秀的方案、良好的愿望、都要通过焊工去实现、去完成；而当年合格焊工“杯水车薪”，焊Ｔ队伍的组建成为“鸟巢”钢结构焊接工程的第一个看似简单而难度极高难关。

（３）应力应变控制难关。由于结构过于复杂，造成“设计难、制图难、制作施工更难”的严峻局面．包括建筑钢结构焊接热裂纹、冷裂纹、层状撕裂的预防和处理。尤其是难度极大的柱脚拼装，主、辅结构应力应变的控制，以及合拢和卸载的高标准严要术。应力应变成为了焊接丁程的第二个拦路虎。

（４）焊接工艺评定难关。“鸟巢”钢结构焊接工程涉及六大钢种、十九个规格，从８～１１０ｍｍ包含ｉ种异种钢材的厚板焊接工艺；其工艺评定不仅难度高而且工作量相当大，要准确快速完成焊接工艺评定不足简而易行的事。

（５）低温焊接难关。由合拢温度的要求，“鸟巢”钢结构焊接必须经历一个冬天．于是涉及到了焊接界最关心的低温焊接问题，钢结构负温焊接在焊接界一直没有定论，均在两可之间．现行各国的技术标准没有统一的说法，无经验可以照搬。因此低温焊接工艺不仅要求在实践卜有所建树、而且在标准和理论上应该有所突破，其难度显而易见。

（６）大面积推广仰焊技术难关。因为“鸟巢”特殊结构决定了控制结构初始应力的难度，２４榀门式钢架中有２２榀贯通或基本贯通，最大跨度为２５９ｍ左右。如果不采用仰焊技术，控制焊接庇力应变的对称施焊工艺不能应用．上下翼缘受热不均．必然带来收缩量的不一致。上下弦杆同时不均匀地变形。使本来就十分复杂的结构体系变得更加复杂。仰焊技术确实有它的难点，与此相辅相成的也有很多优点，这螳优点是建筑钢结构焊接工程最需要、最重要的技术指标所要求的。不

过这些至关重要的指标没有被人们认识．或者没有完全认识，因此推广仰焊技术是另一难关。

（７）“鸟巢”钢结构焊接Ｔ程合拢难关。在“鸟巢”建筑钢结构首次提出“合拢”概念．丰富和发展了建筑钢结构焊接应用技术理论，无论是理论和实践都证明，“合拢”肯定是一场攻坚战。

为了攻克上述难关．在焊接应用技术理论的指导卜．采用了１４项焊接技术，具体如下：①Ｑ４６０—ｚ３５焊接性试验研究新技术；②大规模采用电加热预（后）热技术；（萤厚板采用ｓＭＡｗ—ＧＭＡｗ—ＦｃＡｗ—Ｇ复合新上艺技术；④大面积采用仰焊技术；（ｐＧＭＡｗ，ＦｃＡｗ—Ｇ大流量防风技术；⑥钢结构低温焊接技术；（Ｄ

铸钢及其异种钢焊接技术；⑧防止冷、热裂纹技术；⑨层状撕裂

防止和处理技术；⑩特殊焊缝处理技术；⑥焊接机器人（ＦＣＡｗ—ＳＳ）焊接技术的应用；⑧钢筋Ｔ形焊接接头压力埋弧焊新工艺；

＠复杂钢结构应力应变控制技术；⑩特殊钢结构合拢技术。

工程中首先进行了Ｑ４６０Ｅ—Ｚ３５焊接性试验及焊接技术的应用研究。主要进行了ＳＨ—ＣＣＴ网的试验研究，Ｑ４６０Ｅ－Ｚ３５热切割试验，Ｑ４６０Ｅ—Ｚ３５热矫正试验，Ｑ４６０Ｅ—Ｚ３５焊接冷裂纹试验研究，Ｑ４６０Ｅ—Ｚ３５刚性焊接试验研究，然后进行了Ｑ４６０Ｅ＋Ｑ４６０Ｅ

（０、Ｈ、Ｖ、６＝１１０ｍｍ）、Ｑ４６０Ｅ＋ＱＢ４５ＧＪＤ（０、Ｈ、Ｖ、掂１１０ｍｍ，

１００

ｍｍ）、Ｑ４６０Ｅ＋ＣＳ２０Ｍｎ５Ｖ（０、Ｈ、Ｖ、６＝１１０ｍｍ）的焊接工艺评

定１３项。其余Ｑ３４５ＧＪＤ、Ｑ３４５、ＧＳ２０Ｍｎ５Ｖ等钢材，分别进行焊接技术、焊接位置、材料规格．以及异种钢材的组合按ＪＧＪ８１—２００２《建筑钢结构焊接技术规程》进行焊接工艺评定１８４项，同时进行了ＧＭＡＷ，ＦＣＡＷ—Ｇ大流量防风模拟试验。为了适应冬季施工，进行了Ｑ４６０Ｅ、Ｑ３４５ｃＪＤ钢的冬季焊接试验共２４项，在工程尾声，还进行了特殊焊缝的试验，所有试验全部按期完成，试验结果准确可靠，成为了国家体育场（鸟巢）钢结构工程焊接技术规程有力的技术支持，在技术路线的制定过程中起到了决定性的作用。

经过“鸟巢”人的艰苦努力．取得十分优异的成绩．“鸟巢”钢结构焊接工程最终结果成为了当今建筑钢结构焊接工程之典

范。

设计要求几乎全部焊缝为全熔透一级焊缝，焊缝的总长超过了３１万米。现场焊缝超过６万米（不含角焊缝），１００％超声波探伤。一次合格率高达９９．５％以上，质量指标之好为全国之最。

最典型的是不同的三天三夜焊完４００多条合拢焊缝．在高空焊接成功，一次合格率为９９．９％。成为工程焊接界中最辉煌的

典范。

据不完全统计。整个“鸟巢”消耗焊接材料２１００

ｔ以上，同

样也是国内之最。

国家体育场“鸟巢”钢结构焊接质量在全国乃至全球的钢结构工程中都是最好的，完全可以十分自豪地说：鸟巢焊接人成功地破解了“鸟巢”焊接难关。赢得了工程的最终胜利。２建立钢结构焊接质量保证体系、开展全面质量管理工作

在“鸟巢”钢结构焊接工程中，我们深刻的体会到．没有有效的管理，再好的技术也难以实现。没有技术，再好的管理也是空谈。因此，建筑钢结构的质量管理应当有两大内涵即：管理基础工作和技术基础工作。两项基础上作的有机结合，才是国家体育场“鸟巢”钢结构丁程的真实质量管理。

“鸟巢”钢结构焊接下程一开始就以全面质量管理思想为核心，指导整个焊接工程的顺利进行。在进行技术准备时．首先建立了国家体育场“鸟巢”钢结构焊接丁程质量保证体系。采用了ＴＱＣ的基本思想，以提高焊缝质量、保证厚板焊缝一次合格率１００％为目标，运用系统管理的概念和方法，把国家体育场“鸟巢”钢结构焊接工程的各个阶段、各个环节、每个管理人员和焊工的质量管理职能和质量管理意识以及实际操作Ｔ序有机、合理地组织起来，形成一个有明确任务、职责、权限，而又瓦相协调、互相促进的团结的整体，从而顺利完成国家体育场“鸟巢”钢结构焊接上程的全部焊接工作。

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万方数据

３几项典型焊接应用技术

３．１

Ｑ４６０Ｅ焊接性试验

焊接性是指钢材（材料）在限定的施工条件下，焊接成按规定设计要求的构件，并满足预定运营要求的能力。

（１）国产Ｑ４６０Ｅ—Ｚ３５钢在预热１５０℃情况下采用焊条电弧焊。其插销冷裂纹试验的临界断裂应力为６２０ＭＰａ。该材料对冷裂纹不敏感．从该材料的力学性能试验结果叮知．屈服应力为

４００

ＭＰａ，抗拉强度为５６０ＭＰａ。因此该材料在此焊接工艺条件

下对冷裂纹不敏感，具有良好的抗裂性。

（２）国产Ｑ４６０Ｅ—Ｚ３５钢在预热２００℃情况下采用焊条电弧焊。其插销冷裂纹试验的临界断裂应力为８５０ＭＰａ。该材料对冷裂纹不敏感。从该材料的力学性能试验结果可知，屈服应力

为４００ＭＰａ．抗拉强度为５６０ＭＰａ。凶此该材料在此焊接工艺条

件下对冷裂纹不敏感，具有良好的抗裂性。

（３）国产Ｑ４６０Ｅ—Ｚ３５钢在预热２５０℃情况下采用焊条电弧焊，其插销冷裂纹试验的临界断裂应力为ｌ

０５０

ＭＰａ。该

材料对冷裂纹不敏感。从该材料的力学性能试验结果可知，屈服应力为４００ＭＰａ．抗拉强度为５６０ＭＰａ。因此该材料在此焊接工艺条件下对冷裂纹不敏感，具有良好的抗裂性。

（４）国产Ｑ４６０Ｅ钢的插销断裂应力随预热温度的增加呈线性增加．预热温度越高。临界断裂应力愈大。

３．２建筑钢结构厚板焊接技术

国家体育场“鸟巢”钢结构焊接Ｔ程采用了同原建筑钢结构焊接工程不完全一致的组合丁艺，提高了焊接效率，保证了焊接质最，为厚板焊接技术提供了有益的借鉴经验。

３．２．１

厚板焊接坡口的设计

由于厚板焊接工程蜃大、难度高，技术界十分重视坡口的设

计。坡口小易形成窄而深的形式，焊缝成形系数偏小，影响一次结晶，容易产生区域偏析，在拘束应力大的前提下进而导致焊接热裂纹的产生。

坡口加大，不仅仅焊接量大大增加，焊缝的焊接残余应力也大大增加。这对钢结构体系初始应力的控制极其不利，同时也影响工程工期。

国家体育场“鸟巢”钢结构焊接工程中．经过大量的试验研究，确定坡口角度为３０ｏ～３５０，间隙为６～１０ｍｍ，工程实践和工艺评定结果证明了这一坡口角度的科学性、合理性。３．２２预热、后热采用远红外电加热技术

厚板焊接的关键是防止焊接裂纹的产生．准确的预热、层间温度、后热温度是防止裂纹产生的关键．特别是厚板高强钢的焊接尤为重要。这是因为准确控制预热温度、层问温度和后热温度将直接影响和控制高强钢裂纹产生三要素：既扩散氢含量，硬淬倾向和拘束应力。

同火焰预热方式相比较．远红外电加热有：温度控制准确可靠，可以控制升、降温速度的优点。最重要的是，所有采用电加热的焊缝全部受热均匀，从而避免了火焰加热的不均匀同焊接过程中的不均匀叠加而产生附加应力，有效地防止了焊接裂纹的

４

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产生。

由于采用了远红外电加热技术，减少了厚钢板的温度差。因

此，也减少了不均匀加热和冷却所带来的附加应力，对提高厚板焊接质量十分有效。

同其他技术一样。在建筑钢结构焊接工程中。对中国工程界特别是广大的建筑钢结构施上单位而占．采用远红外电加热技术有一个认识过程，远红外电加热的突出优点将会被人们所认识、所接受．并发杨光大、开花结果。

３．２．３组合焊接新工艺

在厚板焊接中，常规焊接是一种焊接方式从打底、填充、到盖面全部完成，这种方式由于管理简便而大面积使用。然而，这种方式有它的局限性。以ＧＭＡＷ为例．在厚板打底焊接中，由于坡口小、焊丝伸出过长、气体保护不好而使焊缝金属产生不应有的缺陷造成返工．产生直接经济损失。国家体育场“鸟巢”钢结构焊接Ｔ程创造的组合焊接新工艺成功地解决了这一难题。

从焊缝成形的角度上看，打底焊和盖面焊是最重要的步骤。假如在厚板焊接中。缺陷出在打底焊缝．如果在ＢＯＸ结构体系中。那么、返工时问是整条焊缝正常焊接时间的ｉ倍以上。因此，国家体育场“鸟巢”钢结构焊接工程中，提Ｈ｛了厚板焊缝一次合格率为１００％的指标，引起了各级管理人员和焊工的高度重视。保证了组合工艺的有效实施，收到ｒ良好的效果。

３．２．４

多层多道接头错位焊接新Ｔ艺

在钢板的焊接中，多层焊的焊缝质量比单层焊好，多层多道焊的焊缝质量比多层焊好，特别是板厚超过２５ｍｍ时效果最明显。因此，在厚板焊接时。首选多层多道焊技术。

多层多道焊就是在多层焊的基础上．焊接手法上不允许摆动，焊接厚度要明确规定，并限制焊缝的热输入量．一般规定：ＧＭＡＷ，ＦＣＡＷ＿Ｇ每一道不超过５ｍｍ（通常是３～５ｍｍ之间）；ＳＭＡＷ用Ａ，值来确定每一道的厚度（一。＝一根焊条所焊焊缝的长度／一根焊条除焊条头外的长度），通常Ａ。≥Ｏ．６；在立焊位置允许摆动，但限制摆幅。ＳＭＡＷ允许宽度为焊条直径的３倍，ＧＭＡＷ．ＦＣＡＷ—Ｇ允许摆动１５～２０

ｍｍ。

多层多道错位焊接技术就是在多层多道焊接技术的基础上，加入焊接接头每一道次错位连接。即接头不在一个平面内，

通常错位５０呦以上。这种技术特别适合于高强钢厚板的焊

接。

多层多道错位焊接技术的显著优点就是上一层焊道对下一层焊道进行了有效的热处理，见图２。在焊后冷却过程中，焊缝从靠近母材处开始凝固，单道焊的组织为典型的柱状结晶，且共晶粒通常是与等温曲线法向方向（即最大温度梯度方向）长大。由于凝固是从纯度较高的高熔点物质开始。所以在最后凝固部分及柱状晶的间隙处，便会留下低熔点夹杂物。在多层多道焊时．对前一道焊缝重新加热，加热超过９００ｑＣ的部分可以消除柱状晶并使晶粒细化。因此多层焊比单层焊的力学性能要好。特别是冲击韧度有显著提高。

国家体育场“鸟巢”钢结构焊接Ｔ程高强厚钢板全部采用了多层多道错位焊接技术。因此，焊接质量良好，证明这项技术有

万方数据

图２多层多道锗位焊剖面图

强大的生命力。值得推广应用。

３．３低温焊接试验成果的应用

根据建筑钢结构焊接丁程冬季施工极限温度的确定，国家体育场“鸟巢”钢结构焊接工程冬季施Ｔ的最低温度为一１５℃。

美国ＡＷＳＤｌ．１中，对钢结构低温焊接温度限制为一２０℃，并说明只要采取措施还可以在更低的温度下施焊。这说明钢材和美国的焊接材料抵抗低温的能力是足够的．在低温试验的过程中发现．气温对焊接上艺的正确实施影响不大。但是，在一１５℃的环境中丁作时间稍长，工人的操作技术便走形，保证不了焊缝成形质量。同时测温仪、送丝机Ｔ作也不正常。

低温环境对焊接接头综合性能的影响是肯定的。从试验研究的分析可知，抗拉强度在低温环境ｔ｛，降低是肯定的，控制不好很可能低丁钢材本身的抗托强度而使焊接接头不合格。

准确均匀的预热温度、良好的施Ｔ环境。是国家体育场“鸟巢”钢结构低温焊接试验成功的关键，紧急后热措施是低温焊接试验成功的保证。

工艺试验和正式工程相比，焊缝所处的工况完全不同，照搬丁艺试验的结果很可能适得其反，甚至造成后果。因为在工程实践中．低温焊接防治冷裂纹的同时，还须防范由于结构拘束度大。在冷却速度加大的前提下，焊缝中心产生偏析，在应力作用下产生的热裂纹。

因此．在Ｔ程中廊注意以下几条原则：

（１）根据结构特点，合理编排焊接顺序，减少和尽可能均布焊接残余麻力。

（２）钢材本身应实现正温即要采用各种不同的预热方式提高焊缝周同小环境温度．以此来保证焊缝综合指标。

（３）正确选择预热方式。在预热温度和预热规范确定的前提下．正确选择预热方式对控制裂纹的产牛有重要的意义。电加热与火焰加热相比具有明显的优势：预热Ⅸ域受热均匀．有效防止局部受热造成接头附加应力；升温速度均匀、可控，防止造成母材过热等现象，可达到母材充分均匀预热；对于整体结构焊缝而言，防止受热不均造成构件变形。因此，低温焊接特别是厚板

焊接优先采用电加热方式。

（４）由于在正式结构焊接中采取刚性固定的方式，为防止由于氢和应力共同作用在焊缝根部产生延迟裂纹，对于板厚ｔ≥

４０咖采取焊后紧急后热及保温缓冷措施，后热温度２５０～３００

℃：对于ｆ＜４０姗采取焊后紧急保温缓冷措施。该措施町以减缓

焊缝的冷却速度，有助于扩散氢的逸出。

（５）由于氢在焊接熔合区附近的浓度值按马氏体、贝氏体、铁素体组织的变化依次降低．在异种钢焊接时由于热影响区组织形态的不同造成了氢在熔合区附近的浓度值分布不匀．当焊缝中存在应力集中点时．含氢量大的焊缝易出现延迟裂纹。因此在异种钢焊接时应特别注意预热和后热，这是继焊接材料选定之后决定成败的关键因素。

（６）控制热输入是防止焊接裂纹的有效途径。在低温施工

中，ＳＭＡＷ采用Ａ。值控制热输入容易成功。在控制Ａ。≥０．６的前提下，采用控制不同焊接位置的Ａ。，实现大电流、薄焊道、多层多

道的焊接技术，以提高焊缝热量，防止淬硬组织的产生。

实践证明．低温焊接试验是成功的，一１５℃停止施焊的温度确定是科学的，国家体育场“鸟巢”钢结构焊接工程冬季施工取得了十分突出的成绩．充分证实了建筑钢结构冬季施焊的可行性、安全性。

建筑钢结构冬季施焊。必然为项目带来巨大的直接经济效益，为抢夺丁期赢得ｆ分宝贵的时间。凶此，国家体育场“鸟巢”钢结构焊接工程中的低温焊接技术、规程、经验。必然被广大工程界所接受．必将得到大面积的推广应用。３．斗“鸟巢”钢结构合拢技术

国家体育场“鸟巢”钢结构焊接工程专业排序为“一焊、二吊、三卸载”。“合拢”是焊接工序的收关之作，是钢结构支撑塔架卸载的前提条件．合拢焊缝在一定程度卜决定整体钢结构体系的初始应力状态。从严格意义上讲，合拢焊缝属于带载焊接的范畴．具有很高的难度。同时合拢焊缝也具有极大的焊接残余应力，容易形成焊接残余应力集中的焊缝，因此存在一定的风险。

合拢时，构件平均温度即为合拢温度，合拢温度就是钢结构在合拢过程中的初始平均温度，Ｉ）（别于大气温度，是结构使用中温度的基准点。也称安装校准温度，其确定原则如下：

（１）确定结构合拢温度时，首先考虑当地的气象条件，应使合拢温度接近于平均气温，也就是可进行施工的天数所占的比例最大气温。

（２）合拢温度应尽量设置在结构可能达到极限最高最低温度之间．使结构受温度影响最合理。使日照形成的温差应力始终处于安全的受控状态。

（３）确定合拢温度应充分考虑施工中的不确定因素。预留一定温度的允许偏差作调整用。

合拢Ｔ程必须在夜间进行。国家体育场“鸟巢”屋盖钢结构属于特大型大跨度钢结构．双榀主桁架贯通最大跨度２５８．３６５

ｍ。

由于“鸟巢”结构的钢构件直接暴露于室外，夏季时，室外气温最高，同时太阳照射强度也最大．太阳照射将引起构件温度显著升高。结构在迎光面与背光面的温差，以及屋面、立面钢构件的温

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差将形成梯度较大的温度场分布。

温度变化将在结构中引起很大的内力和变形，对结构合拢的安全性将产生显著的影响，由于合拢温度是以钢结构杆件的平均温度为准，因此，合拢工程必须在构件受热均匀的环境中进行。也就是说，合拢工程必须在没有日照的夜间并且在构件温度均匀时进行，这就是合拢工程对环境温度的具体要求。

３．４．１

合拢焊接要同时进行的两个主要原因

其一，合拢温度的限制，只有在相同的构件和环境温度条件

下，所形成的焊缝的差别受温度的影响最小。环境温度随时问的推移会发生变化，时间一长很有呵能超出合拢温度的范畴，使合拢焊接不能进行。所以要同时焊接。

其二，从严格的意义上讲，合拢焊接属于带截焊接范畴．如果两条或两条以上的焊缝不同焊接，那么，先焊的焊缝负载要小。网而焊接的残余应力小．后焊的焊缝则刚好相反，负载比先焊的焊缝大得多，容易形成应力集巾，焊缝的中心也容易出现热裂纹。这种情况在“负载转移”的卡马焊接时要特别小心．一个断面上的所有卡马。必须在同一段时间内完成。也就是说，不能一个卡马焊好后再焊另一个卡马，而是所有卡马都同时焊接。如果卡马太多，要采取巡同焊接的技术。使所有卡马完成焊接时间大致相同：ＧＭＡＷ．ＦＣＡＷ—Ｇ非常适合合拢焊缝和卡马的焊接。这样，能够使一个断面的卡马负载基本均匀，这种应力状态的形成对正式焊接主焊缝十分有利。所以，只有同时焊接所有的合拢焊缝，合拢焊缝才能获得基本相同的负载。从而使钢结构体系形成所希望的基本均匀的一次初始应力状态，达到封闭、稳定的目的，为卸载的成功提供有力的技术支持。３．４．２合拢焊缝负载转移技术

从焊接的本质上讲，合拢焊缝属于带载焊接类型。因为一旦形成封闭稳定结构，就形成了系统的一次应力。而合拢焊缝便是应力最大的焊缝。随着温度的变化，应力随之变化，不仪在大小上变化。而且在方向上变化，这就给合拢焊缝的焊接带来很多困难，特别是在拉应力强大时焊接过程中极易形成热裂纹。

所谓负载转移就是让焊缝和ＨＡＺ在施焊时没有负载．焊缝完成后再承受负载。根据焊接应用技术理论和经验，最有效的方法是用卡马转移负载，待焊缝形成后，割除卡马。使一次应力全部转移在卡马上，然后再转移在焊缝上，确保焊缝的安全。

南于合拢口数量众多，且合拢段的安装随着工程的总体安装进程在不间时间里进行，合拢段的安装质量不仅影响结构安装过程中的安全。而且影响最终的合拢和结构的总体施工质量及结构使用过程中的安全。因此．必须采取合理的安装丁艺措

施，确保合拢段与相关构件的安装及结构的顺利合拢。为了获得合拢焊缝的成功．必须按照以下程序进行：

（１）为控制合拢时合拢口的间隙大小，减少合拢口的焊接量和焊接残余应力，确保合拢口的焊接质量，在进行合拢段的安装时，要尽量控制合拢段安装时合拢口的间隙大小，该间隙大小要考虑温度变形计算结果和焊接收缩变形。如达不到预定的要求．可调整合拢焊缝的实际尺寸．具体方法按前文所示方法进行。

（２）为确保合拢段施工过程中的安全，合拢段安装就位后，

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除设计要求的合拢口不进行焊接连接外，其它接口部位均需及时焊接完毕．以增强结构的整体稳定性。

（３）为确保合拢口在施上过程中冈温度变化而自由伸缩，合拢口采用卡马搭接连接，卡马的大小和数量需根据该接口部位的受力计算确定。此受力计算不但要考虑合拢段安装过程中搭接受力要求．而且要根据安装和合拢过程中卡马的最不利的受力情况考虑合拢过程中合拢口的受力要求。

４结束语

一个崭新理念的工程将给材料Ｔ业和施Ｔ．技术提供一个进步的机会．不町否认．鸟巢Ｔ程在一定程度和范围内检验了中国的钢铁Ｔ业水平和综合施－Ｌ能力。特别把焊接技术推向一个新阶段，这是可喜可贺的。

有充分理由相信．中国人用自己的钢材、焊机、焊接材料．用

自己的技术、自己的智慧建市的奥运标志性建筑——国家体育

场“鸟巢”。将比法国的埃菲尔铁塔更风光、更亮丽夺目。

作者简介：

戴为志，１９４７年出生。大学本科，教授级高级工程师。享受国务院政府特殊津贴。

荣获联合国ＴＩＰＳ科技发明创造之星奖：上海市科技进步二等奖；冶金部科技进步二等樊；冶金部科技进步三等奖；上海市优秀发明金奖；上海市优秀发明专利三等奖。

曾撰写６０余篇技术论文，多篇获奖。参加ＪＧＪ８１—２００２《建筑钢结构焊接技术规程》的编写，主编了ＢｚＱ（１：『）００６１—９６《设备（钢结构）安装流动灌浆施工规程》、《全国焊工技术比赛理论习题集》，编著《建筑钢结构焊接技术一“鸟巢”焊接工程实践》一书。是两项专利的发明人。

曾任上海宝冶科技处处长、投资论证办公室主任；

国家体育场“鸟巢”城建国华钢结构分部副总工程师；专家顾问。

现任长江精工钢结构（集团）股份有限公司顾问总工。焊接技术研究所所长。

主要社会团体职务：中国工程建设焊接协会常务理事、专家委员会委员；中国钢结构协会焊接分会副理事

长。

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简析国家体育场(鸟巢钢结构安装工程质量管理及焊接技术作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期：被引用次数：戴为志，高良长江精工钢结构(集团股份有限公司焊接技术研究所,绍兴县,312030 焊接 WELDING & JOINING 2008(7

1次引证文献(1条 1.仇华兴 "工程材料与热加工"课程教学改革研究与实践[期刊论文]-扬州职业大学学报 2008(4 本文链接：