建筑钢结技术构 大跨度空间桁架结构焊接
第7章
空间网架结构焊接
7.1. 空间网架定义及结构特点
7.1.1 空间网架定义
采用焊接球或螺栓球节点，用管-球或管-管相贯组成的整体空间结构体系，称空间网架结构。
空间网架结构是一种较成熟的结构体系，它是由单根杆件通过节点球连接成为一个整体受力体系，具有用钢量省、空间刚度大、整体性好、施工速度快的优点；但杆件过多显得很零乱，不如桁架结构美观；网架结构用途很广，适合于大到大跨度大空间的公共建筑，大到机场，小到加油站、雨蓬等各类建筑，见图7-1。
图7.-1 大跨度大空间的公共建筑
7.1.2、空间网架结构的分类
空间网架结构按结构体系可分为平面桁架系和角锥体系。
平面桁架系网架：两向正交正放网架、两向正交斜放网架；角锥体系网架：四角锥体网架、三角锥网架见图7-2所示典型结构体系；
1 2 3
图7.-2 网架按结构体系
1.正放四角锥体网架、2.斜放四角锥体网架、3.三角锥网架
7.1.3、 空间网架结构的受力特点
网架是一种高次超静定结构，受力分析较为复杂，但利用软件来计算也很简单；网架每根杆件都可根据受力大小选用相应的截面，所以网架结构用钢量都比较经济；每一根杆件通过螺栓连接或焊接连接施工时杆件初始应力不好控制，所以会出现实际受力与计算不符情况，容易出现质量问题，；
图7-3 网架结构工程照片
7.1.4、 空间网架结构的典型节点构造 1、网架的连接可以采用螺栓球连接
在杆件的两端焊上锥头和螺栓，在螺栓球上钻孔，杆件与螺栓球连接，见图7.-4；
图7.-4 螺栓球连接
如果杆件直径较大，螺栓已不能满足受力要求，这种情况需采用焊接球连 接；支座一般是在球下焊底板，用锚栓连接；或焊在滑动支座上连接，见图7.-5；
图7.-5 工程照片
由于螺栓球连接制作精度要求高，安装应力大，不适应大跨度空间结构，因此、逐渐被焊接球所替代。
2、 空间网架结构铸钢节点
在管桁架的设计中，为了保证节点的强韧性，避免焊缝过余集中，在变径节点和焊缝密集的节点位置采用铸钢节点（图7-6）。
图7-6铸钢节点
3、空间网架结构板销式节点
在空间网架的设计中，为了保证节点的强韧性，避免焊缝过余集中，在焊缝密集的节点位置采用空间管结构板销式节点（图7-7）。
图7-7板销式节点
4、空间网架结构球形节点
在空间网架的设计中，为了保证节点的强韧性，避免焊缝过余集中，在焊缝密集的节点位置采用球形节点（图7-8）。
图7-8管结构球形节点
7.1.5、 空间网架结构的安装----高空散装法
高空散装法一般需采用满堂脚手架作为安装和操作平台来组装网壳结构，该法散件多、且在高空作业，要特别注意节点和杆件的空间定位及焊接节点的焊缝质量，见图7-9。
图7.-9 高空作业工程照片
7.1.6、 空间网架结构的安装----高空分块安装法
高空分块安装法一般采用少量立承架，把在地面上已组装好的小块网壳吊装到设计标高就位，然后与相邻的小块网壳连接成整体，见图7-10。
图7.-10 高空分块安装法工程照片
7.1.7、 空间网架结构的安装----高空滑移法
高空滑移法与之前介绍桁架结构高空滑移法类似，其整体刚性较桁架更好，更适合用滑移方法，见图7-11。
图7-11 高空滑移法工程照片
7.1.7、 空间网架结构的安装----整体提升法
整体提升法是网壳在地面上组装，然后采用吊机或其它提升设备把整个网壳
提升到设计标高就位的方法，见图7-12。
图7.-12 整体提升法工程照片
7.2、 网架结构制作技术要求 7.2.1、 网架结构杆钢材
网架结构杆件宜采用《碳素结构钢》GB/T700规定的Q235和《低合金高强度结构钢》GB/T1591规定的Q345钢，其质量等级宜采用B级及B级以上的等级。
钢管可采用直缝焊接钢管和无缝钢管，其性能应分别符合现行国家标准《直缝电焊钢管》GB/T13793、《低压流体输送用焊接钢管》GB/T3091和《结构用无缝钢管》GB/T8162的规定。 7.2.2、网架结构杆钢材截面尺寸
网架结构杆件的最小截面尺寸应根据结构跨度与网格尺寸经计算确定，钢管不宜小于φ48mm×3mm。对大、中跨度网架结构，钢管不宜小于φ60mm×3.5mm。
7.2.3、网架结构施工详图
网架结构制作单位应根据设计图编制施工详图。在施工详图编制中，当需要修改设计图时，制作单位应向设计单位申报，经设计人签字确认后才能修改。 7.2.4、网架结构图纸交底
网架结构制作前应进行设计图纸交底，并根据设计文件、施工详图、国家有关规范、标准以及制作单位的条件，编制制作工艺文件。
7.2.5、网架结构制作的计量器具
网架结构制作时使用的计量器具应经检验合格，并在有效期内。 7.2.6、网架结构的杆件需要接长时的技术要点
网架结构的杆件需要接长时，应具有可靠的质量保证措施，并应达到一级焊缝质量要求。每根杆件只允许有一个对接接头，接头距节点连接处的最短距离不得小于1.0d(d为杆件直径)，且不得小于500mm。对接杆件总数不应超过杆件总数的10%，且不得集中布置。
7.2.7、 网架结构零部件出厂应具备下列资料：
1 设计图纸、设计更改文件、施工详图、钢材和其他材料的质量证明书和试验报告；
2 零部件的检验记录、焊缝质量和高强度螺栓质量检验资料、焊工考试合格证；
3 网架零部件产品合格证、试验报告和分项工程质量检验评定资料； 4 网架试拼装几何尺寸检查记录。
7.2.8、 焊接空心球节点网架制作工艺流程宜符合图7-13的要求。
材料复验入库 施工详图设计 焊接工艺评定 编制工艺文件 胎、膜具准备 钢材矫正 放样、号料 焊接空心球加工 支座、支托加工 杆件加工 组装、焊接 检 验 除锈、涂装 检 验 包装、入库 图7-13 焊接空心球节点网架制作工艺流程
7.2.9、 螺栓球节点网架制作工艺流程宜符合图7-14的要求。
材料复验入库 施工详图设计 焊接工艺评定 编制工艺文件 胎、膜具准备 钢材矫正 放样、号料 螺栓球加工 支座、支托加工 杆件加工 封板、锥头加工 套筒加工 组装、焊接 组装、焊接 检 验 除锈、涂装 检 验 包装、入库 图7-14 螺栓球节点网架制作工艺流程
7.3、 焊接空心球节点制作焊接技术
7.3.1、 焊接空心球节点技术要求
1、 焊接空心球节点由焊接空心球和杆件焊接而成。根据工艺要求在杆件与焊接空心球焊缝连接处可设置衬管，如图7-15所示。焊接空心球采用的钢材应与杆件材质相同，宜采用《碳素结构钢》GB/T 700规定的Q235、《低合金高强度结构钢》GB/T1591规定的Q345和《建筑结构用钢板》GB/T 19879规定的Q235GJ、Q345GJ钢，其质量等级宜采用B级及B级以上的等级。常用焊接球规格可参考
现行行业标准《钢网架焊接空心球节点》JG/T11-2009的规定。
衬管杆件焊接空心球
图7-15 焊接空心球节点
2、 网架结构（包括双层网壳）焊接空心球的外径与壁厚之比宜取25～45（单层网壳宜取20～35）；焊接空心球外径与主钢管外径之比宜取2.4～3.0；焊接空心球壁厚与主钢管壁厚之比宜取1.5～2.0。焊接空心球壁厚不宜小于4mm。 3、 焊接空心球由两个半球焊接而成，可分为无肋焊接空心球和加肋焊接空心球，分别见图7-15-1和图7-15-2。焊接空心球制作工艺流程宜符合图7-15-3的要求。
图7-15-1 无肋焊接空心球
b=0.4t,且不小于4mm;
~30°(b值较大时，取较小值)α1=45°
图7-15-2 加肋焊接空心球
钢板下料→加热→半球压制→半球切边、坡口→整球装配→焊接→检验→除锈、涂装 →检验→包装、入库 图7-15-3 焊接空心球制作工艺流程
4、 焊接空心球的半球由圆形坯料钢板经加热后压制而成。圆形坯料钢板宜采用半自动气割机或数控切割机下料，下料后的坯料直径允许偏差为+2.0mm。 5、 圆形坯料钢板宜在加热炉内加热，对碳素结构钢和低合金高强度结构钢加热温度应控制在1000℃～1100℃。温度的测量可采用红外测温仪，也可采用观察炉内火焰的颜色与标准色卡比对来确定加热温度。
6、 加热后的圆形坯料钢板宜在液压机上采用模具压制成型，成型后的表面应光滑平整，不应有局部凸起或褶皱。对碳素结构钢和低合金高强度结构钢在温度分别下降到700℃和800℃之前，应结束加工；低合金高强度结构钢严禁用水冷却。
7、 半圆球毛坯宜在专用车床上切边、坡口，坡口尺寸应符合图12.2.3-1和图12.2.3-2的要求。
8、 加工后的半圆球应在专用胎架或设备上装配成整球，并宜用转胎或专门的空心球焊接机焊接成型。空心球的焊接可采用焊条电弧焊或CO2气体保护焊。无肋焊接空心球应加垫板焊接，加肋焊接空心球的肋板位置应在两个半球的拼接环形缝处。
9、 肋板宜采用半自动气割机或数控切割机下料，外径应预留机加工余量，内孔可采用气割成型，内孔孔径一般为D/3～D/2（D为焊接空心球外径），见图12.2.9所示。焊接空心球肋板的边缘可加工成平台或凸台，采用凸台时，高度不宜大于1mm。加工后的肋板外径允许偏差为-1.0mm。
图7-16 肋板示意图
b：见图12.2.3-2中取值；D肋：焊接空心球肋板外径；
10、 成型后的焊接空心球的尺寸允许偏差应符合表7-1的要求；焊接空心球两半球间的环形焊缝应符合设计要求，当设计无要求时，应符合二级焊缝质量要求。
表7-1 焊接空心球几何尺寸允许偏差（mm）
项 目 规格 D≤300 300＜D≤500
允许偏差 ±1.5 ±2.5 ±3.5 ±4.0 ±1.5 ±2.5 ±3.5 ±4.0
≤18%t,且不应大于1.5 ≤15%t,且不应大于2.0 ≤12%t,且不应大于2.5 ≤11%t,且不应大于3.5 ≤8%t,且不应大于4.0 ≤10%t,且不应大于1.0
2.0 3.0 0～1.5
直径
500＜D≤800 D＞800 D≤300 300＜D≤500
圆度
500＜D≤800 D＞800 t≤10 10＜t≤16
壁厚减薄量
16＜t≤22 22＜t≤45 t＞45 t≤20
对口错边量
20＜t≤40 t＞40
焊缝余高
/
注：D为焊接空心球的外径，t为焊接空心球的壁厚。
11、 焊接空心球应进行承载力试验，试验方法及试验结果应符合产品标准《钢网架焊接空心球节点》JG/T11-2009的规定。
12、 杆件宜用管子车床或数控相贯线切割机下料、坡口，坡口角度宜为30°；杆件下料时应预放焊接收缩量。杆件下料、坡口的允许偏差应符合表7-2的要求。
表7-2 杆件加工允许偏差（mm）
项 目 长 度 端面对管轴的垂直
度
弯曲矢高 管口曲线 坡口角度
允许偏差 ±1.0 0.005r
L/1500，且不应大于5.0
1.0 0°～+5°
检验方法 用钢尺和百分表检查 用百分表和V形块检查 用拉线、吊线和钢尺检查 用套模和游标卡尺检查
用焊缝量规检查
注：r为杆件半径；L为杆件长度
13、 衬管宜采用与杆件规格相同的钢管经剖切加工后成型，也可直接采用相近规格的钢管。衬管长度宜为30mm～50mm，外径宜比杆件内径小1.0mm～2.0mm，壁厚不小于3.0mm，衬管与焊接空心球焊接处宜开30°坡口。
14、 杆件与焊接空心球之间应有间隙，间隙可取2.0mm～6.0mm。连接焊缝应为全熔透焊缝，并达到等强连接。杆件与焊接空心球的焊接宜在安装现场进行，可采用焊条电弧焊或CO2气体保护焊。
15、 支座的制作工艺流程宜符合图7-17的要求。支座的底板和筋板宜采用半自动气割机或数控切割机下料，钢管宜采用管子车床下料、剖口。支座宜在专用胎具上组装、焊接；支座制作完成后与焊接空心球在专用胎具上组装、焊接。支座焊接可采用焊条电弧焊或CO2气体保护焊，所有焊缝应符合设计和有关规范的要求。
底板、筋板下料、剖口 钢管下料、剖口 与焊接空心球组装、焊接 底板钻孔 支座组装、焊接 检验 检验 除锈、涂装 检验 包装、入库 图7-17 支座制作工艺流程
16、 支托的制作工艺流程宜符合图7-18的要求。支托的托板和筋板宜采用半自动气割机或数控切割机下料，钢管宜采用管子车床下料、剖口。支托宜在专用胎具上组装、焊接；支托制作完成后与焊接空心球在专用胎具上组装、焊接。支托焊接可采用焊条电弧焊或CO2气体保护焊，所有焊缝应符合设计和有关规范的要求。
托板、筋板下料、剖口 支托组装、焊接 钢管下料、剖口 检验 除锈、涂装 检验 包装、入库 检验 与焊接空心球组装、焊接
图7-18 支托制作工艺流程
17、 螺栓球节点网架宜按图7-19的工艺流程进行试拼装。试拼装时，高强度螺栓应拧紧到位，拧紧时应在自由状态下进行，不应强迫就位。当试拼装结束拆除杆件时，应确保高强度螺栓及螺栓球的螺纹不被损坏。
胎架搭设 定位基准线设置 构件准备 拧紧螺栓 测量、检验 拆除 检查 包装、入库 螺栓球定位 杆件定位
图7-19 螺栓球节点网架试拼装工艺流程
18、 网架试拼装小拼单元的允许偏差应符合表7-3的要求。
表7-3 网架试拼装小拼单元允许偏差（mm）
项 目
D≤500
节点中心偏移
D＞500
允 许 偏 差
2.0 3.0
d（b）≤200
杆件中心与节点中心偏移
d（b）＞200
杆件轴线的弯曲矢高
2.0 3.0
L1/1500,且不大于5.0 L≤5000
±2.0 ±3.0 ±2.0 ±3.0 ±3.0 ±4.0 2.0 3.0
网架尺寸
L＞5000 h≤5000
锥体（桁架）高度
h＞5000 A≤7000
对角线长度
A＞7000
平面桁架节点处杆件轴线错
位
注：1 D为球直径；
2 d为杆件直径，b为杆件截面边长； 3 L1为杆件长度；
4 L为网架边长尺寸； 5 h为锥体（桁架）高度； 6 A为对角线长度。
d（b）≤200 d（b）＞200
7.3.2、 焊接球制作的工艺流程，见图7.-19、7-20。
钢板下料 半球的压制 机械加工半球坡口及肋板 肋板与半球焊接 两半球定位焊接 CO2气保自动焊接合缝 检测验收
图7.-19焊接球制作的工艺流程
图7.-20 焊接球制作的工艺流程图示
1、半球的下料
根据焊接球直径及加工剖口余量，计算半球下料尺寸（加肋焊接球还须计算加肋板的下料），钢板下料采用数控等离子切割机切割，下料允许误差±1mm，切口不应有大于2mm熔深或3mm的凹陷.
2、半球的压制
空心球压制时温度控制在1050℃±50℃(用温度色卡比对),在350T-630T液压机上模锻成型，脱模温度不低于650℃，在空气中自然冷却。
半球成型后，不应有起泡现象，外观光滑，无明显起皱，壁厚的减薄量不大于壁厚的10%且不大于1.2mm(用测厚仪测试)。
在进行半球锻压时，加热温度应控制在1000℃左右，热挤压过程中半球体表面应光滑平整；不应有局部折皱和凸起等，更不得产生挤压裂纹，壁厚公差应在1.5mm内。
3、机械加工半球剖口及劲板
在专用车床上加工压制半球胚至标准半球，并半球坡口至规定尺寸。用车床加工劲板至规定要求。
半圆球体的切边坡口加工可以在车床上或专用坡口设备上进行，坡口角度按设计图纸要求，见图7.-21、7-22。
图7.-21专用设备坡口加工 图7.-22半成品
4、半球焊接
采用坡口钢板与半球焊接，采用GMAW-CO2气保焊。 5、半圆球连接成焊接球
焊接球的焊接采用空心球专用自动焊机和GMAW-CO2气保护半自动焊接，先
进行定位点焊、点焊在球圆周方向不少于4点先定位焊, 检查尺寸合格后正式施焊。定位焊接电流采用上限值,厚度大于36mm时应预热至100℃。
组装球体时，两半球之间应需有2mm左右的间隙，以保证球体对接焊缝的熔
透，见图7.-22；
图7.-22 钢网架空心球的结构
为保证根部焊透和防止烧穿，采用下坡焊大电流打底。焊接工艺参数如表7-4 所示。
表7-4 焊接工艺参数
焊丝直径 /mm Ф0.8
偏移距离 /mm 20~40
焊接电流
/A 140~160
电弧电压 /V 20~22
焊接速度 /m•h 30
-1
气体流量 /L•h 700~800
-1
表中所列工艺参数可焊接壁厚δ=8mm-14mm，直径φ200mm-350mm的钢球。随着壁厚的增加，应相应地提高焊接电流，并减小偏移距离。
要求焊缝表面与钢球表面齐平，不允许高出钢球表面。 6、对焊接球的质量要求
①、无损探伤：每只焊接球应进行超声波无损探伤，其焊缝质量应达到一级标准。
②、承载能力应达到规定要求，按600只一批进行随机抽样，进行轴心受拉和受压试验，合格后才准出厂。
③、壁厚减薄量不大于10%，且不超过1.2mm。 7.3.3、 焊接球制作技术要求
1、焊接空心球的半球由圆形坯料钢板经加热后压制而成。圆形坯料钢板宜采用半自动气割机或数控切割机下料，下料后的坯料直径允许偏差为+2.0mm。
2、圆形坯料钢板宜在加热炉内加热，对碳素结构钢和低合金高强度结构钢加热温度应控制在1000℃～1100℃。温度的测量可采用红外测温仪，也可采用观察炉内火焰的颜色与标准色卡比对来确定加热温度。
（钢板的加热温度是指热轧钢板的加热温度，当钢板为正火板时应按钢厂的产品说明书规定的温度加热。钢板在加热炉中的加热和保温时间不宜过长，时间过长会产生过热和过烧现象，从而影响钢材性能。）
3、加热后的圆形坯料钢板宜在液压机上采用模具压制成型，成型后的表面应光滑平整，不应有局部凸起或褶皱。对碳素结构钢和低合金高强度结构钢在温度分别下降到700℃和800℃之前，应结束加工；低合金高强度结构钢严禁用水冷却。
4、半圆球毛坯宜在专用车床上切边、坡口，坡口尺寸应符合要求。 5、加工后的半圆球应在专用胎架或设备上装配成整球，并宜用转胎或专门的空心球焊接机焊接成型。空心球的焊接可采用焊条电弧焊或CO2气体保护焊。无肋焊接空心球应加垫板焊接，加肋焊接空心球的肋板位置应在两个半球的拼接
环形缝处。
6、肋板宜采用半自动气割机或数控切割机下料，外径应预留机加工余量，内孔可采用气割成型，内孔孔径一般为D/3～D/2（D为焊接空心球外径），见图7.-39所示。焊接空心球肋板的边缘可加工成平台或凸台，采用凸台时，高度不宜大于1mm。加工后的肋板外径允许偏差为-1.0mm，见图7.-22。
图7.-22肋板示意图
b：见图7.-39中取值；D肋：焊接空心球肋板外径；
成型后的焊接空心球的尺寸允许偏差应符合表7-5的要求；焊接空心球两半球间的环形焊缝应符合设计要求，当设计无要求时，应符合二级焊缝质量要求。
表7-5 焊接空心球几何尺寸允许偏差（mm）
项 目
规格 D≤300
直径
300＜D≤500 500＜D≤800 D＞800 D≤300 300＜D≤500
圆度
500＜D≤800 D＞800 t≤10
壁厚减薄量
10＜t≤16 16＜t≤22
允许偏差 ±1.5 ±2.5 ±3.5 ±4.0 ±1.5 ±2.5 ±3.5 ±4.0
≤18%t,且不应大于1.5 ≤15%t,且不应大于2.0 ≤12%t,且不应大于2.5
22＜t≤45 t＞45 t≤20
对口错边量
20＜t≤40 t＞40
焊缝余高
/
≤11%t,且不应大于3.5 ≤8%t,且不应大于4.0 ≤10%t,且不应大于1.0
2.0 3.0 0～1.5
注：D为焊接空心球的外径，t为焊接空心球的壁厚。
焊接空心球允许偏差值中的壁厚减薄量：允许偏差由两部分组成：一是钢板负偏差；二是在压制过程中空心球局部拉薄量，是根据生产厂家长期生产实践统计计算确定的。
7、 焊接空心球应进行承载力试验，试验方法及试验结果应符合产品标准《钢网架焊接空心球节点》JG/T11-2009的规定。
当焊接空心球需做抗拉、抗压承载力试验时，试验值应按JG/T 11-2009的表3、表4确定。当焊接空心球需做拉弯、压弯承载力试验时，试验值应按JG/T 11-2009中5.1.3条确定。试验方法应按JG/T 11-2009中图4、图5、图7.要求进行。
8、 杆件宜用管子车床或数控相贯线切割机下料、坡口，坡口角度宜为30°；杆件下料时应预放焊接收缩量。杆件下料、坡口的允许偏差应符合表7-6的要求。
表7-6 杆件加工允许偏差（mm）
项 目 长 度 端面对管轴的垂直
度 弯曲矢高 管口曲线 坡口角度
允许偏差 ±1.0 0.005r
L/1500，且不应大于5.0
1.0 0°～+5°
检验方法 用钢尺和百分表检查 用百分表和V形块检查 用拉线、吊线和钢尺检查 用套模和游标卡尺检查
用焊缝量规检查
注：r为杆件半径；L为杆件长度
9、衬管宜采用与杆件规格相同的钢管经剖切加工后成型，也可直接采用相
近规格的钢管。衬管长度宜为30mm～50mm，外径宜比杆件内径小1.0mm～2.0mm，壁厚不小于3.0mm，衬管与焊接空心球焊接处宜开30°坡口。
10、杆件与焊接空心球之间应有间隙，间隙可取2.0mm～7.0mm。连接焊缝应为全熔透焊缝，并达到等强连接。杆件与焊接空心球的焊接宜在安装现场进行，可采用焊条电弧焊或CO2气体保护焊。
11、支座的制作工艺流程宜符合图7.-40的要求。支座的底板和筋板宜采用半自动气割机或数控切割机下料，钢管宜采用管子车床下料、剖口。支座宜在专用胎具上组装、焊接；支座制作完成后与焊接空心球在专用胎具上组装、焊接。支座焊接可采用焊条电弧焊或CO2气体保护焊，所有焊缝应符合设计和有关规范的要求，见图7.-23。
底板、筋板下料、剖口 钢管下料、剖口 与焊接空心球组装、焊接 检验 除锈、涂装 检验 包装、入库 底板钻孔 支座组装、焊接 检验 图7.-23 支座制作工艺流程
12、支托的制作工艺流程宜符合图7.-41的要求。支托的托板和筋板宜采用半自动气割机或数控切割机下料，钢管宜采用管子车床下料、剖口。支托宜在专用胎具上组装、焊接；支托制作完成后与焊接空心球在专用胎具上组装、焊接。支托焊接可采用焊条电弧焊或CO2气体保护焊，所有焊缝应符合设计和有关规范的要求，见图7.-24。
托板、筋板下料、剖口 支托组装、焊接 钢管下料、剖口 检验 与焊接空心球组装、焊接 检验 除锈、涂装 检验 包装、入库
图7.-24 支托制作工艺流程
7.4、空间网架结构体系现场焊接技术
7.4.1、 网架试拼装
1、 网架结构产品出厂前，对重大、复杂工程宜进行试拼装，试拼装可采取单元试拼装、部分结构试拼装或整体结构试拼装。
2、 所有进行试拼装的构件应符合质量要求，相同构件应可互换，并应在自由状态下进行试拼装。
3、 试拼装用的场地应平整，并应满足试拼装承载力要求；拼装胎架应牢固、可靠、方便，满足受力需要。
4、 焊接空心球节点网架宜按图7-25的工艺流程进行试拼装。试拼装时，杆件与球节点采用点焊固定，间隙应满足设计或有关规范要求。当试拼装结束拆除杆件时，宜采用砂轮磨光机打磨定位焊缝，应确保杆件两端口的坡口光滑，焊接空心球外表面无损伤。
胎架搭设 定位基准线设置 构件准备 点焊固定 测量、检验 拆除 检查 包装、入库 焊接空心球定位 杆件定位
图7-25 焊接空心球节点网架试拼装工艺流程
7.4.2、合理的焊接顺序是空间网架结构体系焊接成功的关键
空间网架大部分焊接工作在施工现场完成，通过现场的吊装和焊接形成封闭稳定的空间网架体系。空间网架结构体系焊接成功的标志是：防止应力应变过份集中，焊接应力应变最大程度均匀化；由于空间网架结构多数为正交体系，焊接
顺序往往不引人注意，所以在焊接工程的实践中出现一些焊接质量问题而不得其解。
1、编制不同的焊接顺序
不同工程采用不同的施工方式，形成的应力应变路径不同，因此、焊接顺序应服从于吊装顺序，根据不同的吊装方法，编制不同的焊接顺序，从而使工程的应力应变最大程度的均匀化。 2、抓好合龙工序
工程中合龙工序十分重要，要严格掌握合龙工序的6大要素，否则“功败垂成！”。
.3、采用正确的焊接技术
空间网架结构体系同管桁架结构体系焊接技术完全一样，在工地安装焊接的主要位置有：
⑴、管对接全位置固定焊（5G）；
⑵、管-管相贯（含：斜管、直管相贯全位置焊）；
⑶、管-球相贯全位置焊（这是空间网架结构最大的焊接工作量）。
在这三种位置上，可设置垫板的焊接难度相对较低；可采用：SMAW；GMAW-CO2；FCAW-G三种技术；，能获得较理想的质量。
在不能设置垫板且要求全熔透的焊缝，必须采用单面焊双面成型技术，因此、首先推荐采用SMAW技术；其次推荐FCAW-G；因全位置焊接难度较大，不提倡GMAW-CO2在这种位置焊接，特别是管-管相贯需全熔透的焊缝，不宜大面积采用该项技术；可以采用TIG（钨极氩弧焊）打底，其它方式盖面（氩-电联焊），能获得很好的质量效果，但工程实践证实：成本稍高。SMAW、GMAW-CO2、、FCAW-G具体规程见本篇附录。
7.5、工程案例1：
首都机场3B号航站楼空间网壳工程焊接技术
首都国际机场扩建工程是2008年奥运重要配套项目，是经批准建设的国家重点工程。总用钢量8570吨。
该屋面为双曲面外形，平面呈“人”字形状；整个结构新颖、独特。钢网架由两翼至核心部位以红、橙、橘红向黄色12种起伏渐变的色彩，如同彩色云霞托起腾飞的巨龙。
首都国际机场扩建工程于2004年3月28日开工；2007年6月30日竣工；详见图7-25、图7-26。
图7-25首都国际机场扩建工程竣工鸟瞰图
图7-26 首都国际机场扩建工程竣工后部分内景
7.5.1、工程简介
首都国际机场航站楼南北方向长约958米，东西方向宽约775米，其投影面积约13万平方米，屋顶顶标高42米。屋顶主体采用空间网壳结构。该屋盖工程是国内钢结构单体面积最大的工程之一，
1、钢屋盖为大面积、大跨度双曲面抽空I型三角锥钢网壳结构，局部为三角锥网壳。按布局划分为指廊、主体和两翼三大部分，在指廊和主体之间设一道伸缩缝，见图7-27。
图7-27 （T3B）钢屋盖伸缩缝设置示意图
2、网壳杆件采用钢管，见图7-28
图7-28 螺栓球节点
3、为配合屋顶边缘的曲边形式以及和内部屋顶的连接过度，网壳四周设置
边桁架，桁架杆件为钢管，节点全部为焊接球节点，焊接球直径超过350mm；规格在φ400x12～φ800x40之间，见图7-29。
图7-29 焊接球节点
4、屋盖系统支撑体系为124根梭形钢管柱见图7-30。
图7-30 正在施工的124根梭形钢管柱
5、网壳与钢柱连接采用板销节点支座。翼部沿屋顶设置切向滑动支座，以释放温度应力，见图7-31。
图7-31 板销节点
7.5.2、现场施工重点及难点
工程量及工作面大、制作及安装工期紧。屋面为三维曲面造型，网架测量及定位难度大，安装精度要求高；网架结构传力复杂，必须制定合理的施工顺序和流程，以减少施工应力和累积误差；焊接杆件众多，杆件规格大，其高空焊接量大，焊接要求高；内部结构复杂，高空作业量大，安装人员众多，安装过程中的结构与人身安全保证是重中之重。
各专业施工单位多，施工进度与场地、设备的使用等协调难度大；支撑钢柱74根，向外倾斜14.5，安装施工精度控制难度大；大面积使用钢管脚手架（约13万平米，平均高度在30米以上），脚手架工程是本工程的一个重要组成部分，该临时支撑体系的合理设计和使用是主要重难点之一，见图7-32。
0
图7-32 现场脚手架及安全网设置实况
7.5.3、施工安装要点
1、将航站楼分为核心区、两翼及指廊三大区域，包括65个网架单元和96榀边桁架，见图7-33所示。
2、两翼由两端向主体核心区方向进行，每一单元先安装边桁架，再安装内网架；指廊由主体伸缩缝向端部方向进行，安装方法与两翼类似；主体从中部向外部进行，先完成核心单元和两侧网架，再向四周延伸与边桁架连接，完成整个核心区的网架安装。
3、边桁架采取地面拼装、整体吊装，网架高空散装的安装方式。
图7-33 （T3B）施工分区示意图
7.5.4、安装程序及技术措施
1、边桁架安装
边桁架安装整体思路为：地面拼装，除指廊内侧边桁架采用分段吊装外，其余边桁架均为整榀吊装。现场共设12个拼装场地，地面夯实后各铺设10块8000mm×2000mm×16mm的钢板。在钢板上部设置拼装胎模架，通过搭设脚手架在上
部进行拼装焊接。采用小型汽车吊转运构件，辅助桁架拼装，祥见图7-34、图7-35。
图7-34 指廊部分边桁架吊装示意图
图7-35边桁架安装地面拼装、边桁架双机抬吊实况
2、空间网壳安装
空间网壳安装采用高空散装法。网壳高空节点散装的节点总数达12460个（其中螺栓球节点5616个，最大直径为350mm焊接球节点6844个，最大直径
为800mm）。杆件总数55855根（最大截面为∮457mm×32mm），支座类型为板销节点支座和滑动支座（伸缩缝处）。
⑴、采用高空散装法时，需搭设13万平方米的满堂钢管脚手架，并放线布置好各支点位置与标高。支点的位置和数量应经过验算确定，祥见图12。
⑵、临时支点选用千斤顶这样可以调整网壳高度，当安装结束拆卸临时支架时，可以实现各支点间同步下降，分段卸载。
⑶、安装前应对网壳支座轴线与标高进行验线检查，网壳轴线、标高位置必须符合设计要求和规范的要求。
⑷、临时支点的位置、数量、支点高度应统一安排，支点下部应适当加固，防止支点局部受力过大，架子下沉。
⑸、确定合理的高空拼接顺序、祥见图7-36。 ⑹、严格控制基准轴线位置，标高及垂直偏差。
⑺、确定合理的网架支座落位措施。卸载时应遵循“变形协调、卸荷均衡”的原则。
满堂脚手架网架散装
图7-36满堂钢管脚手架、高空拼接顺序示意图
3、屋顶网壳合龙
⑴、合龙温度控制在15~200C之间，施工时间选择在早晨。 ⑵、合龙测量技术：利用全站仪进行球节点合龙前及矫正测量。
⑶、合龙施工从中间向两边进行焊接。杆件采取单面焊接顺序，以消除焊接产生的装配应力。
4、网架卸载技术及脚手架的拆除
⑴、体系转换原则：以结构计算分析为依据，以结构安全为宗旨，以变形协调为核心，以实时监控为保障。
⑵、卸载的机具：采用千斤顶和可调U托，由中间向四周中心对称进行。 ⑶、卸载过程监测控制内容：网架轴线位移，下挠位移，跨中竖向位移，侧向位移，铰支座处柱脚位移。
⑷、网壳卸载后进行脚手架拆除，其顺序为：拆护栏→拆脚手架→拆小横杆→拆大横杆→拆剪力撑→拆立杆→拉杆传递到地面→清除扣件→按规格堆码。 7.5.5、现场焊接技术 1、圆管柱横焊工艺
本工程柱子均为圆管柱，现场存在圆管柱对接焊缝，即横焊对接焊缝，如图7-37所示：
在焊接施工中采用CO2气体保护焊进行焊接。
横焊位置焊接特点是铁水受重力作用容易下淌，因此在焊道上边易产生咬边，在焊道下边易造成焊瘤。为防止上述缺陷，要每道焊缝的熔敷金属量。当坡口较大、焊缝较宽时，应采用多层焊。
厚板的对接焊和角焊时，应采用多层焊法，其焊姿态和焊道排列方式如图13所示。第一层焊一道，焊仰角0°~10°，指向根部尖角处（图中a），可采用左焊法，以直线式或小幅摆动法操作。这一道要注意防止焊道下垂，熔敷成等脚长的焊道。
图7-37 多层横焊时的焊姿式和焊道排列
a）第一层 b）第二层的第一道 c）第二层的第二道 d）多层焊道 第二层的第一道焊道焊接时，如图中b所示，焊指向第一层焊道的下趾端部，采用直线式焊接法。
第二层的第二道，如图中c所示，以同样的焊仰角指向第一层焊道的上趾端部。这一道的焊接可采用小幅摆动法，要注意防止咬边，熔敷处尽量平滑的焊道。如果焊成了凸形焊道，则会给后续焊道的焊接带来困难，容易形成未熔合缺陷。
第三层及以后各层的焊接与第二层相类似，均是自下而上熔敷，焊道排列方式如图中d所示。
多层横焊要注意层道数越多，由于热量的积累便越易造成铁水下淌，故要逐渐次采取减少熔敷金属量和相应地增加道数的办法。另外就是要注意每一层焊缝的表面都应尽量平滑。中间各层可采用稍大的电流，盖面时电流可略小些。例如图13 d所示的焊缝，可采用Φ1.2mm焊丝。盖面层焊接电流为150A~200A，电弧电压为22V~24V；其余各层焊接电流为200A~280A，电弧电压为23V~25V（见表7-7）。
横焊焊接工艺参数 表7-7
焊接规范
板厚/mm
焊接顺序
焊道顺序
1
14
1 2-4
16
5-8
1
20
25
1
200
22
2-6 7-11
200 260-280 160
22 26 20
140
19
200 260-280
22 26
2-3 4-7
电流/A 200 240-260 140
电压/V 22 29 19
焊接规范
板厚/mm
焊接顺序
焊道顺序 2-10 11-16 1
32
2-18 19-25 1
35
同上，但是盖面层焊道为9道
2-18 19-27
2、T3B网架支撑部位板销节点层状撕裂控制技术
由于设计上考虑不周，T3B网架支撑部位板销节点（板厚30mm）出现层状撕裂，见图7-38。
电流/A 260-280 180 200 260-280 180 200 260-280 180
电压/V 28 22 22 28 22 22 28 22
图7-38 板销节点典型焊接接头示意图
图7-33为按图纸设计所建T3B网架支撑部位的板销节点典型焊接接头模型示意图。在工程实践中修改设计，其设计坡口形式如图7-39所示。
图7-39 板销节点防层状撕裂坡口设计形式示意图
工程实践证实：图15所示板销节点防层状撕裂坡口设计形式有效地防止层状撕裂的产生；这种节点形式在正式的技术文件中第一次出现，引起了工程界人士的极大性趣；为了总结经验，提高对层状撕裂的认识，特作以下焊接应用技术的基本分析：
参照《建筑钢结构施工手册》表5-122（见表7-8），计算板销节点LTR：
LTR与INF的关系示意 表7-8 参变因素 S＝10 S＝20 焊脚尺寸INF(A)＝0.3S S＝30 S＝40 S＝50 ① 0.7δ L δ L LL INF(X) INF(A) LTR 3 6 9 12 15 --25 INF(B) ② 0.5δ δ L L L--10 ③ -5 LLL④ 0 LL⑤ 3 Lδ L⑥ L5 L⑦ LT δ δ LLT INF(C)=0.2δ δ=20mm INF(C) 接头横向拘束 δ=40mm δ=60mm 拘束度RF 低—可自由收缩 中—可部分自由收缩，如锥形隔INF(D) 板 高—难以自由收缩 预热条件 不予热 INF(E) 预热温度T0>100℃ 8 4 8 12 0 3 5 0 -8
依据图7-33计算：LTR＝INF(B)8＋INF(C)12＋INF(D)5＋INF(E)0＝25； 当LTR＝25时（因表7.1.无对应接头形式，所以、计算中十字接头取值稍小），说明该节点有较大的层状撕裂倾向：
当采用图7-35计算时：LTR＝INF(B)8＋INF(C)4＋INF(D)3＋INF(E)0＝15；当LTR＝15时（因表7.1.无对应接头形式，所以、计算中十字接头取值稍大）；说明层状撕裂的危险性大大降低，所以、在施工过程中建议更改了焊缝接头形式，如图7-39所示，从而降低了焊接层状撕裂产生的系数。
当采用图7-39焊接接头后，不仅仅没有发生层状撕裂，而且焊缝一次合格率大幅度提升，因此提高了工程质量，保证了工程一进度。
7.6、工程案例Ⅱ
杭州湾跨海大桥海中平台 钢结构工程焊接关键技术
7.6.1、 钢结构概况
跨海大桥海中平台位于杭州湾跨海大桥K66+120处下游150m处，平台成椭圆形。平台上部结构造型为大鹏展翅。平台建筑面积为36616.73㎡，六层，建筑高度为24m。观光塔位于海中平台的东侧，观光塔总建筑面积为5100.42㎡，地上16层，建筑高度为145.6m、见图7-40。
图7-40跨海平台工程效果图
主体结构采用钢框架支撑结构体系，柱网采用6m×8m与12m×8m柱网相结合，柱采用Φ800×32mm的圆管截面，底部三层为钢管混凝土柱，框架支撑布置在10、11、17、25轴及E、F、G、J、K、L轴，自承台顶到结构顶部；楼层结构平面由椭圆形转变为不规则形状。主梁截面有H750×400×18×25，H750×450×18×25，H750×450×20×30三种，楼盖采用钢筋混凝土楼板。
屋盖采用焊接球网架结构。悬挑部分采用三层网架，其余部分采用双层网架。网架由下弦多点支撑，鸟尾设斜撑。网架中间为天窗架，与网架连接由管桁架连接。
观光塔为筒体结构，筒体由半径4.6m圆上均匀分布的八根柱及柱间支撑等共同构成，其平面布置为八边形。筒体柱截面为Φ800、Φ1600，在筒体中部有部分为变截面柱。筒外斜柱为观光塔的主要抗侧力构件，在标高66.080m处与筒体柱通过铸钢件相连。装饰柱位于塔身上部，底部在标高87.656m处通过铸钢件与筒体柱连接。在标高133.685m处，为了保证观光塔一定的舒适度，设置有系统。
观光塔顶部竖有桅杆，桅杆高18.84m，底部固定于观光塔水箱层。桅杆采用变截面钢管，截面尺寸Φ1300～300㎜，桅杆中间装有三个球形装饰。
7.6.2、 焊接特点与难点
1、 焊接施工特点
（1）节点形式复杂，焊接难度高； （2）铸钢件与Q345异种钢焊接质量控制； （3）焊接变形控制尤为重要，难度很高； 2、 焊接施工难点
（1）钢结构焊接变形及残余应力的控制难度大。
（2）圆管及椭圆管焊接均为全位置焊接，焊接技术水平要求高，焊接质量控制难度大。
（3）海上海风大，湿度比较高，导致焊缝金属中氢的聚集，容易形成冷裂纹。
3、 焊接方法
综合考虑工程现场焊接效率和操作难度，平台和网架采用CO2气体保护焊；观光塔21.9m以下采用CO2气体保护焊，21.9m以上采用手工电弧焊或药芯自保护焊。
7.6.3、 焊接工程的关键技术
1、平台的焊接原则
杭州湾平台现场焊接必须遵循以下原则：
统一对称、分片进行；自中心向四周推进；单杆双焊、双杆单焊； （1）分区对称焊接
平台分为3个焊接施工区(A区、B区及C区)，先进行A区和B区的对称施焊，施工区域布置一个焊接施工班组， A区和B区焊接结束后，再进行C区杆件安装，待C区所有杆件安装就位后，进行焊接、见图7-41。
B区
C区 A区 图7-41 平台分区示意图
2、局部构件焊接顺序
两根圆管柱之间梁的焊接顺序：1→2→3→4、见图7-42;
图7-42 局部构件焊接顺序示意图
3、网架的焊接原则
3 1
4 2
杭州湾网架现场焊接必须遵循以下原则：
统一对称、分片进行；自中心向四周扩散焊接；隔片（奇、偶）焊接；单杆双焊、双杆单焊； （1）、 网架结构焊接顺序
根据现场安装顺序先进行两边“翅膀”的安装，再安装中间桁架。特制定以下焊接顺序： ① 确定全面开焊时间
对单个翅膀纵向分为1-11个。
纵向1-2为A片，2-3为B片……10-11为J片，最后为K片。共11片. 按照顺序安装横向钢件（1-11）之后，再安装纵向腹杆（A-K），焊接腹杆（A-K）时应隔片焊接，焊接顺序A→C→B→D→F→E→G→I→H→J→K（如图7-43所示）。
图7-43焊接顺序
② 焊接顺序
统一对称、分片进行；自中心向四周扩散焊接；隔片焊接；单管双焊、双管单焊；（如图7-44）
图7-44焊接顺序
正式施焊时，从中心向四周施焊，分两组焊工同时施工，保证每个班组的焊机数量与焊工人数相同，焊接电流、电压及焊接速度尽量一致，在图3中以中心 为对称点进行焊接。焊接顺序，先焊接1→2→3→4→5，再焊接①→②→③→④→⑤，为减少焊接变形先焊奇数杆件再焊偶数杆件，见图7-40。
图7-40焊接顺序
③ 焊接要求
网架构件连接处用卡玛固定，不能点焊。如情况特殊需用点焊，严禁在焊缝坡口处点焊。 4、 观光塔的焊接原则
杭州湾观光塔现场焊接必须遵循以下原则：
统一对称，分区进行；先内后外，隔节焊接；单杆双焊，双杆单焊；分节合龙。
1、 分区对称焊接
观光塔以平面圆为基准，分为2个焊接施工区(A区和B区)，每个焊接施工区域布置一个焊接施工班组，保证每个班组的焊机数量与焊工人数相同，电流、电压相同，焊接速度尽量一致，以圆心为对称点进行焊接、见图7-45。
图7-45分区对称焊接
2、先内后外，隔节焊接
⑴、观光塔焊接顺序： ①、安装内环一节柱
内1柱和内2柱，柱之间梁用耳板连接，然后依次安装内3柱及内2、3柱之间的梁到内8柱及内8、1柱之间的梁。
②、安装外环一节柱
安装外1柱，将外1柱和内1柱的梁安装，用耳板连接；安装外2柱，将外2柱和外1柱及外2柱和内2柱之间梁用耳板连接；然后依次安装外3柱…外8柱。
③、安装内2节柱和外2节柱
安装顺序同内1节柱和外1节柱的安装。 ④、内1节柱的焊接
以合龙口（内柱4）为基准。焊接顺序如图7，a→b→c→d→e→f→g、见图7-46。
图7-46 内1节柱的焊接
3、外1节柱的焊接 先焊环向梁后焊径向梁。
以合龙口（外柱4）为基准，两区进行对称施焊。环向梁焊接顺序(如图7-47):a→b→c→d→e→f，g处为合龙口，径向梁施焊完毕后施焊。
径向梁焊接顺序(如图8):h→i→j→k→l→m→n→o→p→q
图11 观光塔外环
图7-47 外1节柱的焊接
4、梁的焊接
图10 观光塔
合每段柱之间梁的焊接，按照由下向上的顺序进行施焊。 ⑴、单杆双焊、双杆单焊
针对环向梁、径向梁采用此焊接原则，单杆双焊即两根梁与柱间的焊缝，采用两人对称焊，要求保证焊接速度一致，焊接电流、电压参数相同。
双杆单焊即横梁与立柱焊接，先焊接一端，待焊缝温度冷却至常温方可进行另一端的焊接。 ⑵、分节合龙
观光塔焊接时，每层设置焊接合龙，相邻层合龙位置依次错开90°→45°→90°→45°，控制顶层合龙温度。
合龙点如图7-43所示，第一节①→第二节②→第三节③→第四节④→…… 合龙温度就是钢结构在合龙过程中的初始平均温度，区别于大气温度，是结构使用中温度的基准点。 ⑶、铸钢焊接关键技术 ①铸钢件坡口形式
观光塔圆管柱与弧形柱转换部位，该转换部位采用铸钢GS-20Mn5V（调质）材料，上下圆管结构采用Q345GJC钢材；接头焊接为铸钢件与建筑结构钢的异种钢接头焊接，其连接接头的焊接坡口形式如图7-48所示：
图7-48 铸钢件坡口形式
② 铸钢件模型见图7-49所示：
图7-49 铸钢件模型
③铸钢件与异种钢焊接的工艺原则
a正确选用焊条及相应焊材是异种钢焊接成功的关键；
b在焊接接头不产生裂纹等缺陷的前提下，若强度和塑性不能兼顾时，则应选塑性较好和韧性好的焊条和焊材。焊缝金属性能只需要符合两种母材中的一种即认为满足使用技术条件要求；
c对相同等级结构钢焊条选用时，优先考虑抗裂性能好的低氢型焊条。在满足性能要求的前提下，选用工艺性能好、价格低、易于采购的焊条；
d预热温度的确定，一般应根据淬硬裂纹倾向大的一侧母材和焊缝金属合金化程度的大小综合确定，应当由焊缝工艺评定来进行确定；
e焊工要专门进行培训，应具有焊接质量保证体系及技术责任制，并在监理的督促下进行。 ④ 铸钢件焊接工艺
a预热温度：150℃；
b层间温度控制在150~200℃；
c焊接参数选择、见表7-8、表7-9、表7-10： 表7-8 立焊：SMAW打底，GMAW填充，SMAW盖面； 道次 打底 填充
焊接
方法 SMAW GMAW
焊条（焊丝） 保护气体流 电流 直径（mm） 量（l/min） （A）
3.2 1.2
/ CO2
110~130 120~180
电压 （V） 20~25 15~25
焊接速度（cm/min）
铸钢上
铸钢下
表7-9 横焊：SMAW打底，GMAW填充，SMAW盖面； 道次
焊接
焊条（焊丝） 保护气体流
电流
电压
焊接速度
方法
打底 填充
SMAW GMAW
直径（mm） 量（l/min） （A）
3.2 1.2
/ CO2
130~150 260~320
（V） 22~31 36~42
（cm/min） 6~10 35~80
表7-10 仰焊：SMAW打底，SMAW填充 道次 打底 填充 盖面
焊接 方法 SMAW SMAW SMAW
焊条（焊丝） 保护气体流 电流 直径（mm） 量（l/min） （A）
3.2 4.0 4.0
/ / /
110~130 140~170 140~160
电压 （V） 20~25 22~28 22~28
焊接速度（cm/min） 4~10 4~35 18~35
d铸钢GS-20Mn5V为改善了可焊性的铸造调质钢，焊接性能良好，但是由于接头板厚，原则上拟采用稍高的焊前预热温度防止裂纹，作为调质钢材，要控制热输入量和道间温度的上限，以防止近缝区软化，同时采取道间锤击工艺，松弛接头焊接收缩应力；
e预热
铸钢件与异种钢施焊前应进行焊前预热，采用2~3把烘进行火焰预热。预热温度为170℃。待温度降至150℃时方可进行焊接。
f后热
焊接结束后，用烘对焊缝进行后热处理。后热温度为200℃，之后采用50mm的保温棉对焊缝后热处理部分进行包裹，缓冷至室温。 ⑷、 焊接质量控制
① GMAW局部防风措施见图7-50所示：
图7-50 局部防风装置示意图
a在焊口周围用防风塑料布围成栅栏防风。
b在焊口两侧用δ=0.8－1.0㎜铁皮（或采用三防雨布）如上图所示制成局部防风装置。
c局部防风装置用永久磁铁固定在焊缝两侧，两端可设置端板，以不影响焊接操作为原则，确定其间距，根据焊工的实际需要随时调整位置。
⑸、 主要工艺缺陷对策见表7-11： 表7-11 工艺缺陷对策 工艺情况
夹渣和未熔合
未焊透 钝边过大或
坡口
清理
根部间隙过小，不可
焊条 (选择使用)
正确选用焊条信号和焊条直
径
焊条直径须适应坡口
直径须适当，小直径较好
咬边
气孔 防止污染，清理表面
适用型号防潮，勿过烘干 电流过大或线
线能量足够大
保证电流和线能量 弧长正常 运条正常 防止熔渣 赶前 电弧对准 焊接电流及
电流不可过大 能量过小，均
不宜
弧长正常 运条正常 不用过大 焊接速度 电弧保持 正确位置
弧长不可过大 不可跳焊
弧长不可过大 运条适当 防止渣赶前 电弧保持 正确位置
运条操作
焊接参数适应 施焊位置
速度适应施
焊 位置
施焊位置 改善
多层焊 前层焊道 预热
除渣良好 成形正常 有时有效
有效
7.7、工程案例Ⅲ
某国际机场第三跑道和东航站区建设工程新建
T3A航站楼及综合交通枢纽钢结构工程
7.7.1、概况：
某国际机场T3A航站楼位于市东北方向的北区，原某国际机场T2航站楼东南面，距离市中心21km，见图7-51所示。
图7-51 某国际机场T3鸟瞰图
T3A航站楼钢结构屋面分为E区大厅及A、B、C、D区指廊共五部分，各结构单元之间钢屋盖部分由300mm宽的防震缝分开。其中：E区大厅钢屋面平面最大尺寸401m×456m，钢网架结构上弦杆中心线最大标高47.800m。结构平面和竖向布置均不规则。主体结构体系采用现浇钢筋混凝土框架结构，楼层部分采用有粘结预应力梁，框架柱网尺寸以12m×18m为主，见图7-52～图7-53 。
E区大厅正立面
图7-52 结构示意图（一）
E区大厅平面
图7-53 结构示意图（二）
7.7.2、 指廊钢结构及典型节点
1、指廊钢结构组成
T3A航站楼由E区大厅和ABCD四区指廊组成，其中A、C区指廊和B、D区指廊呈对称分布。指廊由钢结构屋面网架，钢管混凝土柱和幕墙钢结构三部分组成。
其中，钢结构屋面采用正交正放四角锥网架，网架节点采用焊接球空心节点，C、D区天窗桁架全部采用铸钢节点。A、D区指廊柱脚支座主要采用成品球铰支座，为减小温度应力，钢屋盖沿周边柱顶支座根据需要采用水平可滑动弹簧支座，见图7-54。
图7-54 指廊钢结构轴测示意图
2、指廊钢结构屋面网架，见图7-55、7-56：
A、B屋面网架构件截面规格：P76X4～P273X14；网架焊接球尺寸： WS300X10～WS700X25,共5种。
AB指廊网架横截面
图7-55 A、B指廊结构轴测示意图
C、D屋面网架构件截面规格：P76X4～P299X16；网架焊接球尺寸：WS300X10～WS700X25,共5种。
天窗立体桁架
天窗立体桁架 CD指廊网架横截面
图7-56 C、D指廊结构轴测示意图
3、指廊幕墙钢结构，见图7-57：
钢梁截面规格：B500X1000X30X30～B600X1200X40X40。
钢柱截面规格：P500X25～P1100X40。
抗风柱桁架
图7-57 指廊幕墙钢结构示意图
4、指廊部分典型节点形式，见图7-58 图7-58 典型节点形式
幕墙柱与焊接球销轴连接节点
铸钢件节点
C类钢管柱与楼板梁连接节点
钢管柱顶节点
钢管柱脚节点
天窗桁架铸钢节点
图7-58 指廊部分典型节点形式
7.7.3、 工程重难点分析及解决措施
1、厚板焊接
（1）对层状撕裂的产生机理和危害性进行认识与重视，根据构件受力分析，对焊接接头的拘束度分析、残余应力分析、层状撕裂倾向分析，进而制定针对性的工艺并进行贯彻实施。
（2）严把材料关，即保证材料的Z向性能，并在焊接前对母材焊道中心线两侧各2倍板厚加30mm的区域增加斜探头超声波探伤检查。
（3）厚板焊接坡口形式优选双面坡口形式，并对单面坡口进行了优化，降低了热输入量。严格的坡口加工精度，有利于层状撕裂的防止，见图7-59。
图7-59 厚板焊接坡口形式
（4）对本工程构件制作中涉及的板厚及接头形式进行焊接工艺评定。根据我公司曾经做过类似厚板焊接的经验制定合理的焊接工艺，指派有厚板焊接经验及具有专门焊工证书的焊工进行焊接。
（5）厚板焊接采取多层多道焊，焊前预热，预热温度不小于100℃，层间温度150～200℃，焊后保温缓冷。
（6）通过减少热输入量，合理的装配和焊接顺序，以及控制、消减残余应力措施减少焊接残余应力，减小拘束度，以利于层状撕裂的防止。
同时根据TQC的基本思想，全员、全面、全过程抓好各项质量管理工作，强化焊接质量管理，对影响焊接工程质量的“人、机、料、法、环”五要素作出重点预控，使质量保证体系在一定深度下有效运行，切实保证厚板焊接质量。
2、大直径钢管成型方法
本工程钢管柱截面最大为φ1800×40mm，其材质为Q345B，如何选择合适的制管工艺，确保圆管能高效率、高质量的完成是本工程重点之一。
根据某国际机场第三跑道和东航站区建设工程新建T3A航站楼及综合交通枢纽钢结构工程二标段钢管柱（Φ1600×30、Φ1800×40）的特点，我司拟定采用卷制工艺，卷制是利用三辊卷板机，将钢板沿长度方向卷制成一个整圆，然后通过埋弧焊对接成管，一次成管的长度主要由辊轴长度和钢板宽度决定，一般一次性成管长度为2.8～3.5米。卷制法一次成管长度相对较短，同样长度范围内环向焊缝较多，但效率高，纵向焊缝为自动埋弧焊，焊缝质量可靠，外观漂亮，且成管方式为连续辊压成形，成形圆管外观精度高，残余应力分布均匀，应力峰值相对较小，对原材料损伤较小，见图7-60。
图7-60 WS11-100x4000水平下调式三辊卷板机
3、屋面网架现场焊接应力、变形控制和合拢施工
为了保证现场拼装精度，同时控制焊接应力和变形，网架现场焊接将遵循如下原则：统一对称、分块进行；自内而外、隔块焊接；单杆双焊、双杆单焊。
（1）施工区划分与合拢缝设置：根据施工方案，每条指廊划分为若干分块，在地面拼装后再吊至临时支撑架上进行高空焊接，见图7-61。
图7-61 指廊分块图
（2）区块拼装方案：小区块网架划分为若干正放三角形桁架和桁架间杆件，拼装遵循“分片网架先组装后焊接；补杆区域先组装再隔片焊接”的原则。如图7-62所示。
图7-62 分块指廊组焊顺序
（3）正放三角形桁架拼装方案：遵循“从中间向两端施焊，单杆双焊、双杆单焊”的原则，两人同时施焊，先进行纵向杆件焊接，再进行斜腹杆焊接。如，图所示。
图7-63 指廊桁架焊接顺序
（4）高空焊接方案：各分块依次吊至支撑架后，先长度方向焊缝后宽度方向焊缝，长度方向焊缝依次焊接，宽度方向焊缝隔块焊接。
综上所述，现场焊接主要为钢柱对接和焊接球网架焊接。网架焊接主要为空心球与杆件的组装焊接。组装焊接有平焊、横焊、立焊、角焊等多种焊缝形式的全方位置焊接；焊接难度大，焊接工作量大。焊接应力与变形控制是本工程的重点。
7.7.4、 现场焊接总体思路
现场焊接必须遵循以下总体原则：
统一对称、分块进行；自内而外、隔块焊接；单杆双焊、双杆单焊。 1、典型分块焊接方案
为控制指廊C每个分块在地面拼装时杆件焊接变形，先将每个分块分为4
个正三角网架进行拼装和焊接，然后进行每个正三角网架之间杆件的补杆，见图7-。
④
C
③
B
②
A
①
图7- 指廊C典型分块拼装示意图
三角网架①拼装及焊接→三角网架②拼装及焊接→三角网架③拼装及焊接→三角网架④拼装及焊接→组装A处杆件→组装B处杆件→组装C处杆件→焊接B处杆件→同时A和C处杆件。
2、分片焊接顺序
针对本工程焊接球采用此焊接原则，见图7-65、66，单杆双焊即两根梁与主梁的焊缝，采用两人对称焊，要求保证焊接速度一致，焊接电流、电压参数一致。
单杆双焊即两根次梁与主梁焊接，两根次梁同时进行焊接；双杆单焊即次梁与两根主梁焊接，先焊接一端，待焊缝温度冷却至常温方可进行另一端的焊接。
同时焊接 先焊 后焊
图7-65单杠双焊示意图 图7-66 双杆单焊示意图
根据上述原则，针对本工程单片网架的总体焊接的顺序如下，见图7-77：
焊接方向
焊接方向
图7-77 单片网架示意图
取出其中一小单元进行焊接顺序分析：先进行纵向杆件焊接，再进行斜腹杆焊接，见图7-78。
纵向
4＂
C＂
2＂
A＂
1＂
4＇
2＇
C＇
4
C
2
A
1
B
3
A＇
B＇
1＇
3＇
B＂
3＂
图7-78 各杆件焊接顺序
根据单杆双杆和双杆单焊的原则，以焊接球A为对称中心，两侧焊接球对称焊接杆件。杆件1、杆件2与焊接球A之间的焊缝进行对称施焊；杆件1、杆件3与焊接球B之间的焊缝进行对称施焊；杆件2、杆件4与焊接球4之间的焊缝进行对称施焊。依次对称
以焊接球A＇为对称中心，两侧焊接球对称焊接杆件。杆件1＇、杆件2＇与焊接球A＇之间的焊缝进行对称施焊，杆件1＇、杆件3＇与焊接球B＇之间的焊缝进行对称施焊，杆件2＇、杆件4＇与焊接球C＇之间的焊缝进行对称施焊。
以焊接球A＂为对称中心，两侧焊接球对称焊接杆件。杆件1＂、杆件2＂与焊接球A＂之间的焊缝进行对称施焊，杆件1＂、杆件3＂与焊接球B＂之间的焊缝进行对称施焊，杆件2＂、杆件4＂与焊接球C＂之间的焊缝进行对称施焊。
按照上述步骤，依次将纵向杆件和焊接球进行焊接。纵向杆件焊接完毕之后进行斜腹杆的焊接。
步骤①、对于三角形AA＇A＂，焊接球A与焊接球A＇之间的杆件、焊接球A与焊接球A＂之间的杆件、焊接球A＇与焊接球A＂之间的杆件分别按先后次序进行施焊，然后依次焊接三角形BB＇B＂和三角形CC＇C＂。
步骤②、三角形BB＇B＂和三角形CC＇C＂的杆件焊接完毕之后，进行焊接
三角形AA＇A＂和三角形BB＇B＂、三角形AA＇A＂和三角形CC＇C＂之间的连接杆。
根据上述步骤①和步骤②的顺序，进行两侧其他杆件和焊接球的焊接。 本标书中对其中一个典型的小分块进行拼装顺序和焊接顺序的阐述，其他分块和分区的杆件的拼装和焊接遵循上述原则，不再重复。
7.7.5、 现场焊接工艺
1、现场焊接作业流程，见图7-79：
操作平台、防风棚及吊篮就位 根据测量结果确认焊接顺序 焊前确认 衬板引弧板安装检测 坡口清理 预 热 梁-梁接头高度方位、间隙测定、错口检测 气侯条件检查 坡口形状、角度、钝边及切割表面精度检查、根部垫板检查、中心轴线偏差检测 焊机工作状态良好、接地安全检查 焊接材料检查（焊丝、气体、焊条烘干温度、时间、保温）、确定安全施焊条件 CO2送气管漏气、堵塞、冬季施工保温检查 预热温度测试时间控制低氢型焊条或焊丝焊接 焊中检测 焊接完成 出现缺陷局部修整 碳弧气刨 砂轮打磨 局部处理 必要时后热 焊缝外观检查 填写焊缝质量检查表 打 磨 超声波探伤检查 工艺、电流、电压检测 焊道清渣、外观检查 层间温度检测 焊道裂纹、气孔自检CO2气体流量纯度压力检测 送丝稳定性检查导电嘴保护罩磨损检查 焊丝外伸长度检查 焊接场地清理 不合格 合格 工艺记录报告 图7-79 现场焊接作业流程图
2、焊前准备
施焊前，焊工应检查焊接部位的组装和表面清理的质量，如不符合要求，应修磨补焊合格后方能施焊。坡口组装间隙超过允许偏差规定时，可在坡口单侧或两侧堆焊、修磨使其符合要求，但当坡口组装间隙超过较薄板厚度2倍或大于20mm时，不应用堆焊方法增加构件长度。
施工前应由焊接技术责任人员根据焊接工艺评定结果编制焊接工艺文件，并向有关操作人员进行技术交底，施工中应严格遵守工艺文件的规定；焊接工艺文件应包括下列内容，见表7-12，焊接坡口形式及焊接顺序，见表7-13:
表7-12 焊接工艺文件 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
工艺文件内容
焊接方法或焊接方法的组合； 母材的牌号、厚度及其它相关尺寸； 焊接材料型号、规格；
焊接接头形式、坡口形状及尺寸允许偏差； 夹具、定位焊、衬垫的要求；
焊接电流、焊接电压、焊接速度、焊接层次； 清根要求及焊接顺序等焊接工艺参数规定； 预热温度及层间温度范围； 后热、焊后清除应力的处理工艺； 检验方法及合格标准；
3、焊接坡口形式及焊接顺序，见表7-13 表7-13 焊接坡口形式及焊接顺序 序号 1
要 点
以控制应力、应变为准则，详细制定焊接顺序，严禁将合拢焊口布置在杆件应力集中的地方。
就整个框架而言，柱、梁等刚性接头的焊接施工，应先从整个结构的中间构件上施焊，先形成框架后向左、右扩展焊接。
对于柱～柱的对接施焊，应由两名焊工同时从两侧不同方向焊接，柱与柱焊接采用2人对称焊接。在焊接过程中需要注意层间温度，防止层间温度
2 3
序号 要 点 过高。当焊缝过长时，采用分段跳焊法，但要保证两焊工同步，减少变形。在焊接最后一层时需一次焊完，不得分段焊接。 圆管柱焊接时，采取2个人分段对称焊的方式进行，即1、2同时对称焊接。 对柱～梁连接的焊接而言，先焊接梁的腹板与柱连接处，再焊接梁的翼板与梁的连接；焊接梁的腹板时，两人同时焊接，直至焊接完成；焊接梁的4 翼板时，若空间允许，两人对称焊接，保证焊接同步；否则按如下顺序进行焊接：先进行上翼板焊缝30％的焊接，再进行下翼板焊缝30％的焊接，之后结束上翼板的焊接，最后结束下翼板的焊接。 4、焊接施工工艺，见表7-14：
表7-14 焊接施工工艺 序号
名称
焊接施工
对接接头在焊接根部时，应自焊口的最低处中线10mm处起弧至构件口的最高处中心线超过10mm左右止，完成半个焊口的封底焊，
1
底层
另一半焊前应将前半部始焊与收尾处用角向磨光机修磨成缓坡状并确认无未熔合现象后，在前半部分焊缝上起弧始焊至前半部分结束处焊缝上终了整个管口的封底焊接。根部焊接需注意衬板与方钢管坡口部分的熔合，并确保焊肉介于3～3.5mm之间。
2
填充在进行填充焊接前应剔除首层焊后焊道上的凸起部分与粘连在坡
序号 名称 层 焊接施工 壁上的飞溅粉尘，仔细检查坡口边沿有无未熔合及凹陷夹角，如有上述现象必须采用角向磨光机除去，不得伤及坡口边沿。焊缝的层间温度应始终控制在120～150℃之间，要求焊接过程具有较强连续性，施焊过程中出现修理缺陷、清洁焊道所需的停焊情况造成层间温度下降，则必须用加热工具进行加热，直到达到规定值后能再进行焊接。在接近盖面时应注意均匀留出1.5～2mm的深度，便于盖面时能够清楚观察两侧熔合情况。 选用小直径焊条适中的电流、电压值并注意在坡口两边熔合时间稍长，水平固定口不采用多道面缝，垂直与斜固定口须采用多层多道焊，严格执行多道焊接的原则，焊缝严禁超宽（应控制在坡口以外2～2.5mm）余高保持0.5～3.0mm。 要点：（1）在面层焊接时为防止焊道太厚而造成焊缝余高过大，应选用偏大的焊接电压进行焊接。 （2）为控制焊缝内金属的含碳量增加，在焊道清理时尽量减少使用碳弧气刨以免刨后焊道表面附着的高碳晶粒无法清除致使焊缝3 面层 含碳量增加出现裂纹。 5、钢管与空心球焊接工艺 钢管与空心球的焊接采用加衬管全熔透焊接，见图7-80： 15030°左侧焊方向焊接球钢管右侧焊方向 图7-80 焊接空心球焊接 焊接工艺 焊接方法：CO2半自动焊或手工电弧焊； 焊接设备：松下YD-500KR半自动CO2焊机 或硅整流电弧焊机ZGX-500； 焊接材料：ER50-3或E50××(Ф3.2、Ф4.0)； 焊接参数 焊接电压： 28~30V（CO2焊）或21～25V（手工焊）； 焊接电流：250~320A（CO2焊）或160～200A（手工焊Ф3.2）180～220A（手工焊Ф4.0）。
6、减少焊接变形与应力的工艺措施
⑴、对接接头、T形接头，在工件放置条件允许或易于翻转的情况下，宜双面对称焊接；有对称截面的构件，宜对称于构件中性轴焊接；有对称连接杆件的节点，宜对称于节点轴线同时对称焊接；
⑵、非对称双面坡口焊缝，宜先在焊深坡口面完成部分焊缝焊接，然后完成浅坡口面焊缝焊接，最后完成深坡口面焊缝焊接。特厚板宜增加轮流对称焊接的循环次数；
⑶、对长焊缝，可采用图8-33所示的方向和顺序进行焊接。采用逐步退焊法和跳焊法，使温度分布较均匀，从而减少了焊接应力和变形，见图7-81。
图7-81 长焊缝焊接方法
⑷、构件装配焊接时，应先焊收缩量较大的接头，后焊收缩量较小的接头，接头应在小的拘束状态下焊接。
⑸、对于有较大收缩或角变形的接头，正式焊接前应采用预留焊接收缩裕量或反变形方法控制收缩和变形。
⑹、多组件构成的组合构件应采取分部组装焊接，矫正变形后再进行总装焊接。 ⑺、对于焊缝分布相对于构件的中性轴明显不对称的异形截面的构件，在满足设计要求的条件下，可采用调整填充焊缝熔敷量或补偿加热的方法。
7、现场焊接操作工艺 ⑴、预热及后热处理
对较厚板件(大于25mm),在T型接头、角接接头和十字形接头中应采取防止层状撕裂的措施。措施包括：焊前预热，焊后缓慢冷却或后热，仔细清除焊丝及坡口的油锈、毛刺及水份，焊条严格烘干等。
预热的加热区域应在焊接坡口两侧，宽度应各为焊件施焊处厚度的15倍以上，且不小于100mm；预热温度宜在焊件反面测量，测温点应在离电弧经过前的焊接点各方向不小于75mm处；当用火焰加热器预热时正面测温应在加热停止后进行，预热温度确定方法如下，见表7-13：
表7-13预热温度确定方法
序号 1
预热温度确定方法
根据焊接接头的坡口形式和实际尺寸、板厚及构件拘束条件确定预热温度。焊接坡口角度及间隙增大时，应相应提高预热温度。
根据熔敷金属的扩散氢含量确定预热温度。扩散氢含量高时应适当提高2
预热温度。当其它条件不变时，使用超低氢型焊条打底预热温度可降低25℃～50℃。 3
根据焊接时热输人的大小确定预热温度。当其它条件不变时，热输入增大5kJ/cm,预热温度可降低25℃～50℃。
根据接头热传导条件选择预热温度。在其它条件不变时，T形接头应比对接接头的预热温度高25℃～50℃。 ⑵、焊后消氢处理
消氢处理的加热温度应为200℃～250℃, 保温时间应依据工件板厚按每25mm 板厚不小于0.5h且总保温时间不得小于1h 确定。达到保温时间后应缓慢冷却至常温。
⑶、引弧板、引出板、垫板要求，见表7-14：
表7-14 引弧板、引出板、垫板要求
序号 1 2
要求
严禁在承受动荷载且需经疲劳验算构件焊缝以外母材上打火、引弧或装焊夹具；
不应在焊缝以外的母材上打火、引弧；
T形接头、十字形接头、角接接头和对接接头主焊缝两端，必须配置引弧3
板和引出板，其材质应和被焊母材相同 ，坡口形式应与被焊焊缝相同，禁止使用其它材质的材料充当引弧板和引出板；
手工电弧焊和气体保护电弧焊焊缝引出长度应大于25mm。其引弧板和引出板宽度应大于50mm，长度宜为板厚的1.5倍且不小于30mm，厚度应不4
小于6mm，非手工电弧焊焊缝引出长度应大于80mm。其引弧板和引出板宽度应大于80mm，长度宜为板厚的2倍且不小于100mm，厚度应不小于l0mm；
4
序号 5
要求
焊接完成后，应用火焰切割去除引弧板和引出板，并修磨平整。不得用锤击敲落引弧板和引出板。
⑷、减少收缩量措施，见表7-15：
表7-15减少收缩量措施
序号 1 2 3
7.7.6、 现场焊接的质量保证措施
1、焊接质量控制内容，见表7-16：
表7-16焊接质量控制内容
控制阶段
质量控制内容
母材和焊接材料的确认与必要复验 焊接部位的质量和合适的夹具 焊接设备和仪器的正常运行情况
焊接前质量控制 焊接规范的调整和必要的试验评定
焊工操作技术水平的考核
焊接前应熟悉每一个部位设计所采用的焊缝种类，了解相对应的参数要求 焊接工艺参数是否稳定 焊条、焊剂是否正常烘干 焊接材料选择是否正确
焊接中质量控制 焊接设备运行是否正常
焊接热处理是否及时
尽量采用高位焊接,同行保证焊缝长度和焊脚高度符合设计要求,做到边焊接边检查,在保证焊接连续的条件下对不符合
减少收缩量措施
在保证焊透的前提下采用小角度，窄间隙焊接坡口，以减少收缩量。 提高构件制作精度，构件长度按正偏差验收。
采用小热输入量，小焊道，多道多层焊接方法以减少收缩量。
控制阶段
要求的地方及时补焊
质量控制内容
定位焊缝有裂缝、气孔、夹渣等缺陷时，必须清除后重新焊接，焊接过程中，尽可能采用平焊位置进行焊接。 焊接外形尺寸、缺陷的目测
理化试验
破坏性试验
焊接接头的质量检
焊接后质量控制
验
验
金相试验 其它
非破坏性试无损检测
强度及致密性试验
构件焊接安装完毕后,应用火焰切割去除引弧板和安装耳板,并修磨凭证 焊接区域的清除工作
2、人员保证
本工程从事焊接作业的人员，从工序负责人到作业班长仍至具体操作的施焊技工、配合工以及负责对焊接接头进行无损检测的专业人员，均为资格人员和曾从事过配合作业的人员，且在工程开始前针对本工程实际情况组织相关技术人员开展针对性学习了解，保证相关人员明白工程的质量要求及施工时需注意事项。针对本工程的板厚，对已取得焊工证的焊工进行培训，培训内容：焊接位置：O、H；焊接方法：GMAW、SMAW、FCAW-G；试件通过UT检测、拉伸试验、弯曲试验的焊工，即可参加本工程的焊接施工。施工时，既便是辅助工，也须通晓焊接作业平台的具体搭设及作业顺序和作业所需时间，从而准备好焊前工作，知道包括完工清场的具体要求及焊材的分类，首先从人员组织上杜绝质量事故发生。
3、焊接材料选择与管理，见表7-17：
表7-17焊接材料选择与管理
序号
要 点
选用的焊材强度和母材强度应相符，焊机种类、极性与焊材的焊接要求1
相匹配。焊接部位的组装和表面清理的质量，如不符合要求，应修磨补焊合格后方能施焊。各种焊接方法焊接坡口组装允许偏差值应符合《建
序号 要 点
筑钢结构焊接技术规程》JGJ81-2002中的规定。
2
焊接材料到货后由焊接质检员会同材料管理员对焊材观感质量、质保书批号、焊材牌号、气体纯度进行核对检查，合格后方可入库。 材料管理人员及时建立进货台帐，并按要求对焊接材料进行保管，建立标识，保证焊材库的温度湿度处于受控范围，并坚持做好每日记录。 焊材发放前必须按焊材技术要求进行烘焙，烘焙时间、温度不同的焊材必须分箱烘焙。
焊材发放时须明确焊材使用部位，焊条牌号，建立发放记录。 焊材当日未使用完必须退回焊材库保管。 经烘焙过的焊条必须放置在保温筒内，随用随取。
经烘焙两次以上的焊条或其它因素造成不能继续使用的焊材必须申请报废处理，并及时分区存放，并标识明确。
严格焊接材料的管理制度，保证无不合格材料在工程上使用。 4、现场防风及防潮措施，见表7-18：
表7-18现场焊接对焊接环境要求
3
4 5 6 7 8 9
序号 1
环境要求
对于手工电弧焊焊接作业区风速超过8m/s或CO气体保护焊焊接作业区风速超过2m/s的应设防风棚或采取其它防护措施；
2
序号
环境要求
现场焊接防雨防风布
2 3 4 5 6 7 8
焊接作业区相对湿度不应大于90%，温度小于40℃；风力小于四级，并做好防雨措施。
当焊件表面潮湿或有冰雪覆盖时，应采取加热去湿除潮措施。 雨天原则上停止焊接。 焊缝需一次性完成。
焊接材料使用前必须保证其干燥，焊条在使用前必须进行烘焙。 焊条在使用时，必须使用焊条筒，当焊条领出四个小时后，需更换焊条。 焊接前需对焊接位置附近100mm处进行烘烤，去除钢板表面水气。 5、焊后缺陷返修措施，见表7-19：
表7-19焊后缺陷返修措施
序号
返修措施
焊缝表面缺陷超标时对气孔、夹渣、焊瘤、余高过大等缺陷应用砂轮打1
磨、铲凿、钻、铣等方法去除，必要时进行补焊，对焊缝尺寸不足、咬边、弧坑未填满等进行补焊。 2
经NDT检查的内部超标缺陷进行返修时应先编写返修方案，然后确定位
序号 返修措施
置，用砂轮和碳弧气刨清除缺陷，缺陷为裂纹时，气刨前应在裂纹两端钻止裂孔，并清除裂纹两端各50mm长焊缝或母材。
3
清除缺陷时刨槽加工成四侧边斜面角大于10°的坡口，必要时用砂轮清除渗碳层，用MT、PT 检查裂纹是否清除干净。
补焊时应在坡口内引弧，熄弧时应填满焊坑，多层焊的焊层之间接头应错开。当焊缝长度超过500mm时，应采用分段退焊法。
返修部位应连续焊成，如中断焊接时应采取后热、保温措施，再次施焊时应用 MT、PT确认无裂纹时方可焊接。
补焊预热温度应比正常预热高。根据工程节点决定焊接工艺，如：低氢焊接，后热处理等。
焊缝正反面各作一个部位，同一部位返修不宜超过两次。
对两次返修仍不合格的部位应重新编写返修方案，经工程技术负责人审核并报监理认可后方可执行。
返修焊接应填报施工记录及返修前后无损检测报告，作为工程验收及存档资料。
4
5
6 7 8
9
7.7.7、 现场焊接的质量检验 1、焊接质量检测
(1)T型接头、十字接头、角接接头等要求全熔透的对接和角接组合焊缝，其焊脚尺寸不应小于t/4；设计有疲劳验算要求的腹板与上翼缘连接焊缝的焊脚尺寸为t/2，且不应大于10mm。焊脚允许偏差0~4mm。检查数量：资料全数检查；同类焊缝抽查10%，且不应少于3条。检查方法：观察检查，用焊缝量规抽查测量。
(2)焊缝表面不得有裂纹、焊瘤等缺陷。一、二级焊缝不得有表面气孔、夹渣、弧坑裂纹、电弧擦伤等缺陷。且一级焊缝不得有咬边、未焊满、根部收缩等缺陷。检查数量：每批同类构件抽查10%，且不应少于3件；被抽查构件中，每一类型焊缝按条数抽查5%，且不应少于1条；每条检查一处，总抽查数不应少于10处。检验方法：观察检查或使用放大境、焊缝量规和钢尺检查，当存在疑义时，采用渗透或磁粉探伤检查。
2、一般项目
(1) 二、三级焊缝外观质量标准应符合《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）和下表的规定。三级对接焊缝应按二级焊缝标准进行外观检查。检查数量：每批同类构件抽查10%，且不应少于3件；被抽查构件中，每一类型焊缝按条数抽查5%，且不应少于1条；每条检查一处，总抽查数不应少于10处。检验方法：观察检查或使用放大境、焊缝量规和钢尺检查
(2)焊缝表面不得有裂纹、焊瘤等缺陷。一、二级焊缝不得有表面气孔、夹渣、弧坑裂纹、电弧擦伤等缺陷。且一级焊缝不得有咬边、未焊满、根部收缩等缺陷。检查数量：每批同类构件抽查10%，且不应少于3件；被抽查构件中，每一类型焊缝按条数抽查5%，且不应少于1条；每条检查一处，总抽查数不应少于10处。检验方法：观察检查或使用放大境、焊缝量规和钢尺检查，当存在疑义时，采用渗透或磁粉探伤检查。
(3)焊缝感观应达到：外形均匀、成形较好，焊道与焊道、焊道与基本金属间过渡较平滑，焊渣和飞溅物基本清除干净。检查数量：每批同类构件抽查10%，且不应少于3件；被抽查构件中，每种焊缝按数量各抽检5%，总抽查数不少于5处。检验方法：观察检查。
3、焊缝外观检查质量控制，见表7-20：
表7-20焊缝外观检查质量控制
编号 项目 简 图 内 控 质 量 要 求（mm） 受拉部件纵向及横向对接焊缝 不允许 加劲肋角焊缝翼板侧受拉区 1 咬边 受压部件横向对接焊缝 Δ≤0.3 主要角焊缝 Δ≤0.5 其他焊缝 Δ≤1 横向及纵向对接焊缝 2 气孔 不允许 主要角焊缝 直径小于1 每米不多于其他焊缝 直径小于3个，间距不编号 项目 简 图 内 控 质 量 要 求（mm） 1.5 小于15。 3 焊脚 尺寸 4 焊波 5 余高 埋弧焊K+2、-0，手弧焊K+2，-1 手工电弧焊全长10％范围内允许K+3，-1 h＜2 （任意25mm范围内） b＜25时，h≤1； 25＜b≤60时，h≤1.5； b＞60时，h≤2 6 余高 铲磨 Δ１≤+0.5 Δ２≤│-0.3│ 表面粗糙度Ra 50μm 4、无损检测
所有全熔透焊缝除了从工艺措施方面进行保证外，还必须对焊接后的焊缝进行无损检测。
无损检测主要要求如下：(1)无损检测应在外观检合格后进行。Ⅲ、Ⅳ类钢材及焊接难度等级为C、D级时，应以焊接完成24h后无损检测结果作为验收依据；钢材供货状态为调质状态或厚板（板厚≥30）时，应以焊接完成48h后无损检测结果作为验收依据。检测区域为焊缝及焊缝两侧的热影响区。(2) 进行无损检测前应了解构件名称、材质、规格、焊接工艺、热处理情况及坡口形式；(3) 无损检测前构件焊缝侧探头移动区应无焊接飞溅、锈蚀、氧化物及油垢，其表面粗糙度不应超过6.3um, 必要时表面应打磨平滑，打磨宽度至少为探头移动范围。探头移动区域一般应≥1.25P。（P=2t•tgβ：t为构件板厚；β为探头折射角或P=2t•K），见图7-82：
图7-82 焊缝超声波无损检测
无损检测主要检验标准:(1)设计要求全焊透的一、二级焊缝应采用超声波进行内部缺陷的检验，超声波探伤不能对缺陷作出判断时，应采用射线探伤，其内部缺陷分级及探伤方法应符合现行国家标准《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级法》GB11345-或《钢熔化焊对接接头射线照照相和质量分级》GB3323-2005的规定。当不具备射线探伤条件检测时，应采用比对检测。一级、二级焊缝的质量等级及缺陷分级应符合下表之规定：检查数量：全数检查，检验方法：检查超声波或射线探伤记录，见表7-21。
表7-21超声波或射线探伤
焊缝质量等级
评定等级
内部缺陷超声波探伤
检验等级 探伤比例 评定等级
内部缺陷射线探伤
检验等级 探伤比例
一级 II B级 100% II B级 100%
二级 III B级 25% III B级 25%
注：探伤比例的计算方法应按以下原则确定：应按每条缝计算百分比，且探伤长度不应小于200mm，当焊缝长度不足200mm时，应对整条焊缝进行探伤。工厂制
作焊缝应按每条焊缝按百分比进行检测，现场焊缝应按同一类型进行检测。
当检测板厚在3.5~8MM范围时，其超声波检测的技术参数应按现行行业标准《钢结构超声波探伤及质量分级法》JG/T203-2007执行。
焊接球节点网架及圆管T、K、Y节点焊缝的超声波探伤方法及缺陷分级应符合现行行业标准《钢结构超声波探伤及质量分级法》JG/T203-2007的有关规定。超声波探伤不能对缺陷作出判断或对超声波检测有疑义时，可采用射线检测验证;(2)焊缝经检测不合格者可以返修，除Q235钢以外，其它钢材同一部位返修次数不得超过2次。对焊缝返修部位的检测仍采用原检测条件;(3)无损探伤检测报告必须以单一构件为单位，检测记录以单条焊缝为单位，并用简图示意焊缝在构件中所处位置以及缺陷在焊缝中的位置及大小，并注明构件编号。
5、建筑用承压铸钢节点、铸钢支座、网架铰支座必须进行超声波和磁粉探伤检测。超声波检测铸钢件内部缺陷，用于焊接准备区按1级验收，其余区域按2级或3级的验收。采用标准GB/T7233.2-2010。磁粉检测检测铸钢件表面及近表面缺陷，重点检测部位R区、浇、冒口区，按1级验收，其余区域按2级或3级的验收。采用标准GB/T9444-2007。
各种接头焊脚外形尺寸的验收标准按《钢结构焊接规范》GB 50661-2011要求执行。
焊接接头的机械性能试验，焊接工艺评定试验。 7.7.8、 焊缝返修，见表7-22：
表7-22焊缝返修
序号 1
焊缝返修
返修前编写返修方案，经工程技术负责人同意，报监理工程师批准后方可实施。
返修焊缝的工艺及质量要求与焊缝相同，焊缝同一部位返修次数不宜超2
过两次，如两次返修后仍不合格，应重新制订返修方案，经设计同意后方可实施。 3 4
焊补时，应在坡口内引弧，熄弧时应填满弧坑；多层焊的层间接头应错开。
返修部位应连续焊，如中断焊接时，应采取后热、保温措施，防止产生
序号
裂纹。 5 6
焊缝返修
焊接修补的预热温度应比相同条件下正常焊接的预热温度高。 返修焊缝应填报返修施工记录及返修前后的无损检测报告，作为工程验收及存档资料。
参考文献：
1、《建筑钢结构焊接技术-“鸟巢焊接工程实践”》戴为志刘景凤 化学工业出版社 2008
2、《钢结构制作技术规程》 中国钢结构协会
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