钢结构用材选择与应用

2023-07-02 理论教育版权反馈

【摘要】：工程采用全焊钢结构，所用钢材全部国产化。钢材从8～140mm（铸钢）共有19个规格。柱脚结构复杂，内部筋板要求全焊透，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。“鸟巢”钢结构所有作用力全部由31万米焊缝承担，作为影响结构体系安全的焊接工序质量要求之高是显而易见的。1）桁架柱板厚为20～110mm，材质采用Q345D、Q345GJD、Q460E、铸钢GS-20Mn5V。图16-2 “鸟巢”内景及部分焊缝a）内景 b）、c）部分焊缝

工程采用全焊钢结构，所用钢材全部国产化。当钢板δ≤34mm时采用Q345，钢板厚36mm≤δ≤100mm时采用Q345GJD，当钢板厚δ=110mm时采用Q460E-Z35，桁架柱内柱转换部分采用GS20Mn5V铸钢节点。钢材从8～140mm（铸钢）共有19个规格。工程存在大量复杂的焊接节点，板件的厚度较大，板件之间的相互约束显著，大量焊缝集中，焊接应力大。柱脚结构复杂，内部筋板要求全焊透，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。“鸟巢”钢结构所有作用力全部由31万米焊缝承担，作为影响结构体系安全的焊接工序质量要求之高是显而易见的。

1）桁架柱板厚为20～110mm，材质采用Q345D、Q345GJD、Q460E、铸钢GS-20Mn5V。

2）主桁架的杆件均为箱型构件，上弦杆截面为1200mm×1200mm～1000mm×1000mm，下弦杆截面为1000mm×1200m～800mm×800mm，腹杆截面基本为600mm×600mm，上弦和下弦接口板厚为18～100mm，箱形腹杆板厚为10～36mm。主桁架材料为Q345C、Q345D（GJD）。

3）立面、肩部、顶面次结构杆截面为1200mm×1100mm、1100mm×1000mm、1000mm×1000mm的箱型构件，板厚集中在10～16mm，部分截面板厚达30mm。材料主要为Q345C。

屋盖主结构属于大型、大跨度空间结构，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，因此控制其初始应力状态是一件十分艰难的工作。次结构安装难度大于主结构，焊缝分布无规则可言，应力状态也是十分复杂，很显然，其专业排序应为：“一焊、二吊、三卸载”，因此，确立了焊接在钢结构工程中各专业的统帅地位，决定了“鸟巢”钢结构焊接工程是一场攻坚战，真可谓“成也焊接，败也焊接”，令世人瞩目（见图16-2）。

图16-2 “鸟巢”内景及部分焊缝

a）内景 b）、c）部分焊缝

钢结构用材选择与应用

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