鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件焊接施工工藝和質(zhì)量控制措施（19頁）

1、鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件焊接施工工藝和質(zhì)量控制措施GS-20Mn5N、Q345B材料的焊接工藝作為當(dāng)前大型鋼工程中常用的材料之一，GS-20Mn5（N或V）近幾年得到廣泛的應(yīng)用，相關(guān)的建筑鑄鋼節(jié)點(diǎn)技術(shù)規(guī)程也在制定之中，下面介紹GS-20Mn5及Q345B間有關(guān)的焊接工藝。鑄鋼件、Q345B鋼力學(xué)性能、化學(xué)成份和焊接工藝參數(shù)分析GS-20Mn5鑄鋼組織類型為珠光體，微觀組織表現(xiàn)為各向同性；Q345B鋼管微觀組織成纖維狀，表現(xiàn)為各向異性。其合金元素含量、力學(xué)性能也存在著差異，兩者之間焊接容易引起的組織和力學(xué)性能的不均勻性、界面組織的不穩(wěn)定性等。1、焊接工藝參數(shù)分析1.1碳當(dāng)量的計(jì)算作為估算鋼材焊接性的重要指標(biāo)之

2、一， Q345B的碳當(dāng)量CE（）根據(jù)國際焊接學(xué)會(huì)(IIW) 推薦的適應(yīng)于中高強(qiáng)度的非調(diào)質(zhì)低合金高強(qiáng)度鋼公式，計(jì)算如下：CE (%)=C+ + + （%）0.380.39（%）根據(jù)日本JIS標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算鑄鋼GS-20Mn5低碳調(diào)質(zhì)低合金高強(qiáng)度鋼的碳當(dāng)量CE（）：CE(%)=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14(%)0.390.41%根據(jù)經(jīng)驗(yàn)以及中國焊接學(xué)會(huì)焊接手冊(cè)中相關(guān)工藝資料介紹，可知鑄鋼GS-20Mn5和Q345B在焊接時(shí)存在一定的淬硬和產(chǎn)生焊接冷裂紋傾向, 故焊接時(shí)應(yīng)采取預(yù)熱、控制線能量、后熱緩冷或消除擴(kuò)散氫等工藝措施。1.2預(yù)熱溫度和后熱溫度Q345B鋼和GS

3、-20Mn5鑄鋼在焊接冷卻過程中，熱影響區(qū)容易形成淬火組織-馬氏體，使近縫區(qū)的硬度提高，塑性下降，結(jié)果導(dǎo)致焊后出現(xiàn)裂紋，GS-20Mn5鑄鋼由于壁厚較厚，容易出現(xiàn)根部裂紋；Q345B鋼的焊接裂紋則主要是冷裂紋。根據(jù)AWS D1.1鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范的規(guī)定，焊接結(jié)構(gòu)用低合金鑄鋼最低預(yù)熱溫度為150，后熱溫度定為200-220，當(dāng)操作地點(diǎn)環(huán)境溫度低于常溫時(shí)（高于0），應(yīng)提高預(yù)熱溫度1525。在本節(jié)點(diǎn)的焊接過程中具體加熱方法是利用火焰加熱。焊接工藝評(píng)定鑄鋼GS-20Mn5、Q345B鋼材之間的焊接，其突出的工藝問題是要解決于焊接接頭的化學(xué)成份不一致性及由此引起的組織和力學(xué)性能的不均勻性、界面組織的不穩(wěn)定

4、性以及應(yīng)力變形的復(fù)雜性等，協(xié)調(diào)和處理好這些問題是正確制定異種鋼焊接工藝的依據(jù)，也是獲得滿意焊接接頭的關(guān)鍵。2.1焊接工藝參數(shù)的選擇焊接方法的選擇從鑄鋼節(jié)點(diǎn)形狀和尺寸、以及裝配特點(diǎn)要求可知：主梁與鑄鋼支點(diǎn)采用現(xiàn)場(chǎng)定位裝配和焊接，考慮到現(xiàn)場(chǎng)焊接的工藝和設(shè)備的使用特點(diǎn)，可選用焊接方法有手工電弧焊（SMAW）和2氣體保護(hù)焊（GMAW）兩種方法。 填充材料的選擇對(duì)于鑄鋼GS-20Mn5、Q345B鋼管之間的焊接，焊材的擴(kuò)散氫含量應(yīng)控制在6ml/ 100g以下，同時(shí)根據(jù)等強(qiáng)匹配的焊材選擇原則，在本工程中應(yīng)選用低氫型堿性、國際牌號(hào)為E50系列：E5015、E5016、E5018的焊條。但由于E5016對(duì)焊機(jī)

5、的空載電壓要求較高（大于85V），故在本工程中基本采用E5015（國內(nèi)牌號(hào)J507、AWS牌號(hào)E7015）焊條，其抗裂性能、塑性要求、沖擊韌性、低溫性能等方面都能保證焊接接頭的技術(shù)條件。和焊條相比，實(shí)芯焊絲的選擇范圍小很多，在本工程選用的是ER50-6，其力學(xué)性能、耐熱、耐蝕性能等滿足技術(shù)條件。坡口的形狀與尺寸根據(jù)設(shè)計(jì)總說明的設(shè)計(jì)要求，以及AWS D1.1-2002鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范的免焊接工藝評(píng)定和JGJ81-2002建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程的全焊透CJP坡口形狀與尺寸的要求，與鋼梁接頭坡口形狀與尺寸示意圖如下右圖：圖4.18-1 坡口形狀與尺寸示意圖2.2焊接工藝評(píng)定工程名稱指導(dǎo)書編號(hào)母材標(biāo)準(zhǔn)號(hào)

6、DIN17182規(guī)格GS-20Mn5供貨狀態(tài)調(diào)質(zhì)生產(chǎn)廠GB/T1591Q345B熱軋焊接材料生產(chǎn)廠牌 號(hào)類 型烘干溫度h符合標(biāo)準(zhǔn)焊條E5015350380保溫1.52h，110120保存GB/T5118焊絲ER50-6GB/8110T焊劑或氣體CO2HG/T2537焊接方法手工電弧焊焊接位置全位置 6GCO2氣體保護(hù)焊接焊接設(shè)備型號(hào)ZXG-500電源及極性直流反接DC-500直流反接預(yù)熱溫度150200層間溫度150200后熱溫度200300焊后熱處理220保溫1 小時(shí)緩冷至室溫接頭及坡口尺寸圖焊接順序圖焊接工藝參數(shù)焊道焊接方法焊條或焊絲保護(hù)氣體氣體流量L/min電流（A）電壓（V）焊接速度（

7、cm/min）熱輸入（kj/cm）備注牌號(hào)mm1SMAWE50153.290140202425352133手工電弧焊試件2SMAWE50154.01401602024203523373SMAWE50154.01401602024203523371GMAWER50-61.2CO21620220250202630352133CO2氣體保護(hù)焊試件2GMAWER50-61.2CO218222502802228303523373GMAWER50-61.2CO21822250280222830352337技術(shù)措施焊前清理除油除銹層間清理清理藥皮背面清根其它：每層焊接接頭應(yīng)錯(cuò)開15mm以上；試件焊縫用磨光機(jī)

8、打磨平編制日期審核日期2.3焊接工藝指導(dǎo)書通過以上的焊接工藝評(píng)定結(jié)果，依此制定了GS-20Mn5鑄鋼和Q345B鋼管（板）間的焊接工藝指導(dǎo)書，針對(duì)本工程中鑄鋼節(jié)點(diǎn)焊接制定焊接工藝指導(dǎo)書如下：焊 接 工 藝 指 導(dǎo) 書部件名稱部件類別制造編號(hào)焊接工藝評(píng)定編號(hào)焊縫代號(hào)鑄鋼節(jié)點(diǎn)異種金屬對(duì)接材料牌號(hào)GS-20Mn5N+Q345B材料規(guī)格管徑厚度焊接方法FCAW（藥蕊焊）電源種類直流電源極性反接坡口形式單面V型焊接位置全位置6G焊 接 參 數(shù)焊層焊材牌號(hào)焊材直徑mm焊接電流（A）電弧電壓（V）焊接速度（cm/min）備注1E71T-11.6140160202425352E71T-11.616018022

9、2620353E71T-11.616018022262035焊接預(yù)熱加熱方式火焰層間溫度170200焊接記錄表溫度范圍150200測(cè)溫方法測(cè)溫儀姓名日期時(shí)間結(jié)果焊后熱處理種類后熱保溫時(shí)間1小時(shí)操作人加熱方式火焰冷卻方式緩冷操作人溫度范圍200250測(cè)溫方法測(cè)溫儀技術(shù)措施坡口準(zhǔn)備焊前清理藥皮處理層間清理檢驗(yàn)人編制日期審核日期3、厚板焊接和防止厚板層狀撕裂工藝措施廣州大劇院鋼結(jié)構(gòu)工程厚板焊接主要存在于：鑄鋼件的二次鑄造間的拼焊；部分主、次梁50mm的翼板與鑄鋼件間的焊接。對(duì)于這部分構(gòu)件的工廠或現(xiàn)場(chǎng)厚板焊接，防止層狀撕裂，保證接頭質(zhì)量和接頭的延性、韌性性能，減小和消除焊接變形及殘余應(yīng)力應(yīng)作為一個(gè)系統(tǒng)

10、工程來管理控制予以保證。相關(guān)措施有：設(shè)計(jì)時(shí)，嚴(yán)把設(shè)計(jì)關(guān)，特別是坡口設(shè)計(jì)和構(gòu)件加工精度指標(biāo)要嚴(yán)格控制，從根本上消除層狀撕裂出現(xiàn)的必要條件。材料Z向性能的控制優(yōu)選鋼材、焊材和供貨商，在關(guān)鍵部位合理應(yīng)用抗層狀撕裂的優(yōu)質(zhì)Z向鋼，并在加工前嚴(yán)格進(jìn)行鋼材Z向性能復(fù)檢和UT探傷復(fù)查，從而保證接頭抗層狀撕裂能力，從材料品質(zhì)上消除層狀撕裂出現(xiàn)的必要條件。具體做法是拼裝前對(duì)母材焊道中心線兩側(cè)各130mm左右的區(qū)域進(jìn)行超聲波探傷檢查，母材中不得有裂紋、夾層及分層等缺陷存在；焊接完成小時(shí)后，以焊縫檢查的同時(shí)，對(duì)這部分區(qū)域同樣進(jìn)行UT檢查。適當(dāng)減小坡口，加大對(duì)接間隙圖4.18-2 常規(guī)坡口與窄間剖開示意圖50mm厚翼板

11、與腹板的拼焊，箱形截面角焊縫適當(dāng)減小坡口，加大對(duì)接間隙，形式如下：采用窄間隙坡口優(yōu)點(diǎn)：選擇Z15的鋼板對(duì)避免層狀撕裂有一定的儲(chǔ)備量。可以節(jié)約大量的焊材電能及人工。焊接收縮變形明顯減小，焊縫組織晶粒得到細(xì)化。焊前預(yù)熱和后熱消氫保溫措施預(yù)熱的目的是減小焊縫冷卻速度，防止鋼材在焊接時(shí)產(chǎn)生冷裂紋。根據(jù)拘束等級(jí)、板厚與敏感度指數(shù)的關(guān)系得出最低預(yù)熱溫度為150。后熱的目的是減少擴(kuò)散氫，防止延遲開裂，后熱一方面可以減少擴(kuò)散氫，另一方面也可以減少殘余應(yīng)力和改善接頭組織。最低焊后熱處理溫度TPC與鋼的成分有關(guān)，經(jīng)驗(yàn)公式為：TPC=455.5（CE）P-111.4(CE)P=C+0.2033Mn+0.0473Cr

12、+0.1228Mo+0.0292Ni-0.079Si+0.0359Cu-1.595P+1.692S+0.844V，可得TPC=203因此，為加速氫的擴(kuò)散逸出，將后熱溫度定為200-300范圍內(nèi)。在實(shí)際生產(chǎn)中，根據(jù)上述預(yù)熱及后熱的計(jì)算，及工藝評(píng)定結(jié)果。采用遠(yuǎn)紅外加熱保溫設(shè)備進(jìn)行相關(guān)處理。埋弧焊和電渣焊焊接工藝埋弧焊接工藝本工程主、次梁和收邊環(huán)梁箱型結(jié)構(gòu)長(zhǎng)焊縫焊接，基本采用的是埋弧焊焊接。下面介紹其有關(guān)工藝。焊接材料的選擇：埋弧焊焊絲采用H08MnA，直徑4.8;焊劑：F5005；焊絲質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)熔化焊用鋼絲（GB/T14957-94）的規(guī)定，焊劑質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)低合金鋼埋弧焊用焊劑（GB/T1247

13、0-90）的規(guī)定。焊劑使用前必須在300-350溫度下烘干2 h，沒有烘干的焊劑嚴(yán)禁使用。埋弧焊焊接工藝措施焊接前必須清除待焊處表面的水、氧化皮、銹、油污等。對(duì)于大于40mm的板在焊接前必須進(jìn)行焊接預(yù)熱，預(yù)熱溫度100150；焊后應(yīng)進(jìn)行保溫處理。定位焊的焊接材料必須與正式施焊的相同；定位焊的焊縫厚度不應(yīng)超過設(shè)計(jì)焊縫厚度的2/3，定位焊的長(zhǎng)度應(yīng)大于40mm，間距為500600mm。二面施焊的熔透焊縫，在反面焊接前用碳弧氣刨在反面刨止正面完整金屬。BOX流水線焊接時(shí)必須保證兩臺(tái)焊機(jī)同步同規(guī)范同方向進(jìn)行，避免箱體由于熱輸入不平衡造成彎曲變形。具體焊接工藝埋弧焊采用多道焊接，使用氣體保護(hù)焊打底機(jī)打底，

14、從第二層開始用雙絲雙弧進(jìn)行單層兩道焊；蓋面層并排焊三道。每道焊縫熔敷金屬的厚度應(yīng)控制在3mm以內(nèi)，嚴(yán)禁焊道增寬大于10mm，埋弧焊中間層應(yīng)嚴(yán)格清渣。組立定位焊可采用氣保焊1.2mm焊絲，定位焊縫長(zhǎng)度3040mm，焊道間距為200250mm，并應(yīng)填滿弧坑，定位焊焊縫不得有裂紋。埋弧焊焊絲選擇4.8mmH08MnA焊絲，焊劑采用F5005。埋弧焊焊接時(shí)，必須在焊縫兩端設(shè)置引弧或引出板，引弧板和引出板的長(zhǎng)度應(yīng)大于或等于100mm，寬度應(yīng)大于或等于80mm，焊縫引出長(zhǎng)度應(yīng)大于或等于60mm，保證引弧及收弧處質(zhì)量，防止引弧及收弧處焊接缺陷。引弧板及引出板要用氣割切除，嚴(yán)禁錘擊去除。采用對(duì)接鋼板時(shí)，必須保

15、證腹、翼板對(duì)接焊縫彼此錯(cuò)位不小于200mm，且翼板拼接長(zhǎng)度不小于2倍板寬，腹板拼接長(zhǎng)度不小于600mm，且對(duì)接焊縫距柱端頭不小于500mm。箱型直線構(gòu)件坡口平焊單絲埋弧焊焊接工藝參數(shù)見下表：序號(hào)板厚焊道焊絲直徑mm電 流A電 壓v速 度m/h伸出長(zhǎng)度mm11418蓋面4.8mm65068038-38364025522025蓋面4.8mm65068035-38333625533035填充層4.8mm67069036403640255蓋面層14.8mm58060030323436255蓋面層24.8mm5505803032363825544050填充層4.8mm67069036403640255蓋

16、面層14.8mm60062032343436255蓋面層24.8mm58060030323638255蓋面層34.8mm58060030323638255箱型直線構(gòu)件坡口平焊雙絲埋弧焊焊接工藝參數(shù)序號(hào)板厚電極焊絲直徑mm電 流A電 壓v速 度m/h伸出長(zhǎng)度mm1T30DC4.8mm6507503436253525-30AC4.8mm7008003338253525-302T60DC4.8mm650-75034-36253525-30AC4.8mm700-80033-38253525-30電渣焊接工藝施工準(zhǔn)備電渣焊采用的設(shè)備：采用臺(tái)灣歐淬縱向BOX流水線或橫向BOX流水線。熔絲電渣焊焊絲選用JW

17、-7，熔嘴電渣焊選用2.4mm的H10Mn2焊絲，焊絲質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)熔化焊用鋼絲（GB/T14957-94）的規(guī)定。熔嘴電渣焊所用的熔化嘴（103或123）焊前需經(jīng)2501h烘培；焊劑選用KF600，焊劑質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)低合金鋼埋弧焊用焊劑（GB/T12470-90）的規(guī)定，焊劑使用前必須在200-250溫度下烘干1h，沒有烘干的焊劑嚴(yán)禁使用。鉆電渣焊孔應(yīng)采用搖臂鉆，鉆孔過程當(dāng)中應(yīng)使用空氣冷卻，不允許采用水冷卻，根據(jù)不同厚度的隔板應(yīng)采用不同的孔徑加工，如下圖所示：圖4.18-3 孔徑加工示意圖電渣焊鉆孔工序時(shí)，孔加工好后，焊孔內(nèi)會(huì)殘留污物或油污,因此，焊接前應(yīng)先用木棒清除焊孔內(nèi)的雜物，并輔以高壓氣體

18、清除，油污用火焰加熱烘烤的方法去除，可用烤槍來加熱烘烤。電渣焊焊接操作安裝引出裝置：引出裝置用黃銅制成，放置于焊道上端。安裝前應(yīng)將圓孔周圍約150范圍打磨平，使焊接時(shí)渣液不易外流。當(dāng)采用熔嘴電渣焊時(shí)，應(yīng)安裝熔化嘴：熔化嘴采用豎向單極熔化嘴電渣焊。先插入管狀焊條，將管極用銅夾頭夾緊，以利導(dǎo)電（熔化嘴在整個(gè)焊接過程中不能短路）；熔化嘴必須與孔中心平行,并在中心位置。安裝引弧裝置：引弧裝置為引弧銅帽，用黃銅制成，將其孔中心對(duì)準(zhǔn)焊孔中心，焊前在引弧裝置的凹部撒放高約10mm，粒度為11mm的引弧劑，再撒放高約15mm的焊劑，整套裝置對(duì)準(zhǔn)中心后， 放于焊口下端，并用千斤頂頂緊。焊接：為使箱型變形程度得到

19、一致，必須是對(duì)稱焊接，為此采用兩臺(tái)電渣焊機(jī)對(duì)內(nèi)隔板的兩側(cè)焊道，同時(shí)同規(guī)范進(jìn)行焊接。電渣焊焊接：?jiǎn)?dòng)電渣焊機(jī)，引燃電弧，熔劑熔化后，形成熔渣。焊接過程中，根據(jù)面板顏色適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)熔化嘴或焊槍的空間位置，使其處于熔池中心部位，穩(wěn)定燃燒,防止燒穿，并根據(jù)渣池的深度適當(dāng)?shù)难a(bǔ)充焊劑,保持渣池深度約30-60mm。拆除引弧裝置：熔池上升到離焊道下端約50-100mm時(shí)，松開千斤頂，并用木錘擊落引弧裝置。焊縫冷卻后，將焊道起端終端修磨平整。焊接工藝參數(shù)的選定序號(hào)隔板厚度（mm）焊孔大?。╩m）焊絲直徑（mm）渣池深度（mm）焊接電流（A）焊接電壓（V）11818252.4/1.630-403504003840

20、22020252.4/1.630-40350400384032222252.4/1.630-45400450404242424252.4/1.630-45400450404252828252.4/1.630-45450500404563030252.4/1.630-50450500404573232252.4/1.630-50450500404583535252.4/1.630-504505004045全面檢驗(yàn)：焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)應(yīng)注意引弧及引出部位無火口裂紋，并且引出長(zhǎng)度超過15mm以上。焊接完畢24小時(shí)后進(jìn)行超聲波探傷檢驗(yàn)，焊縫質(zhì)量應(yīng)符合一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。電渣焊焊縫檢驗(yàn)及質(zhì)量控制應(yīng)滿足電渣焊焊接標(biāo)準(zhǔn)（Z

21、GGY-BZ-005）的相關(guān)規(guī)定。焊后內(nèi)應(yīng)力的消除局部烘烤釋放應(yīng)力：構(gòu)件完工后在其焊縫背部或焊縫二側(cè)進(jìn)行烘烤。此法過去常用于對(duì)“T”形構(gòu)件焊接角變形的矯正中，不需施加任何外力，構(gòu)件角變形即可得以校正。由此可見只要控制加熱溫度與范圍，此法對(duì)消余應(yīng)力是極為有效的。我們將利用電加熱板對(duì)焊縫進(jìn)行加熱到約650度左右，保溫11.5小時(shí)，緩慢冷卻。圖4.18-4 焊后內(nèi)應(yīng)力消除示意圖消減焊接殘余應(yīng)力的措施：焊接殘余應(yīng)力的存在將給工程造成許多不良影響，如降低靜載強(qiáng)度、焊接變形等。為此，我們制定了有效降低焊接殘余應(yīng)力的措施。消除應(yīng)力的措施從工藝上講主要有熱處理、錘擊、振動(dòng)法和加載法。在工地現(xiàn)場(chǎng)除了對(duì)焊接接頭作

22、后熱處理和錘擊外，沒有其它有效的方式。消除應(yīng)力主要在工廠進(jìn)行，VSR時(shí)效振動(dòng)法對(duì)于長(zhǎng)度在10m以內(nèi)，重量20噸以下的鋼構(gòu)件應(yīng)力的消除特別有效，其操作工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本較低（與熱處理時(shí)效相比），越來越多地應(yīng)用到生產(chǎn)當(dāng)中?？刂坪附幼冃蔚墓に嚧胧┰诒竟こ讨?，控制焊接變形顯得尤為重要，特別是現(xiàn)場(chǎng)焊接部分，對(duì)于加工制作而言，主要是控制主梁、次梁牛腿以及鑄鋼件在拼接焊接時(shí)發(fā)生的收縮變形，為此我們制定相應(yīng)的工藝措施。采用能量密度較集中的CO2氣體保護(hù)焊焊接，并采用較小的焊接參數(shù)，減少熱輸入。采取合理的坡口形式，減少焊縫截面積。將牛腿單元組裝在箱體上，牛腿單元與采取剛性臨時(shí)支撐增加結(jié)構(gòu)焊接式的剛性，減少焊接變

23、形。圖4.18-5 剛性臨時(shí)支撐示意圖先由中間向兩側(cè)焊接受拉焊縫，再由中間向兩側(cè)焊接受壓焊縫，最后對(duì)稱焊接、焊縫。圖4.18-5 焊縫示意圖另外，在生產(chǎn)中還應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行常規(guī)的焊接工藝：先焊中間再焊兩邊；先焊受力大的構(gòu)件再焊受力小的構(gòu)件；先焊受拉構(gòu)件再焊受壓構(gòu)件；先焊焊縫少的部位再焊焊縫多的部位；先焊大厚度構(gòu)件再焊較薄構(gòu)件。三坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)與模型計(jì)算機(jī)重構(gòu)技術(shù)三維空間測(cè)量是利用先進(jìn)的測(cè)量、電子傳感器和計(jì)算機(jī)技術(shù)，實(shí)時(shí)檢測(cè)出鋼構(gòu)件的各特征點(diǎn)的位置，并與設(shè)計(jì)坐標(biāo)（如，CAD圖解坐標(biāo)）進(jìn)行比較，在工作現(xiàn)場(chǎng)以快速直觀的方式給操控人員實(shí)時(shí)地提供調(diào)整數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)可以極大地提高測(cè)量工作效率，保證系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和測(cè)量

24、數(shù)據(jù)的精度要求，降低測(cè)量人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，即時(shí)指導(dǎo)工件姿態(tài)調(diào)整工作。測(cè)量系統(tǒng)的組成和工作流程三維空間測(cè)量系統(tǒng)組成：全站儀加專業(yè)分析軟件圖4.18-6 三維空間測(cè)量系統(tǒng)示意圖系統(tǒng)工作該系統(tǒng)以全站儀為傳感器而構(gòu)成的空間三角交會(huì)法/極坐標(biāo)法空間坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)。主要用來采集空間點(diǎn)（被測(cè)工件等）的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)，并對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行管理及點(diǎn)、線、面的幾何計(jì)算與分析，還具有數(shù)據(jù)的輸入、輸出和用戶應(yīng)用軟件等功能。專業(yè)分析軟件的主要功能設(shè)備聯(lián)機(jī)：設(shè)備聯(lián)機(jī)包括計(jì)算機(jī)與傳感器（經(jīng)緯儀或全站儀）聯(lián)接和初始化。定向解算：通過定向測(cè)量，解算出各傳感器的相互位置和姿態(tài)，建立測(cè)量坐標(biāo)系，并具有定向結(jié)果輸出和誤差分析的功能。聯(lián)機(jī)坐標(biāo)測(cè)

25、量：進(jìn)行經(jīng)緯儀角度交會(huì)測(cè)量或全站儀極坐標(biāo)測(cè)量，獲取空間點(diǎn)的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)，并存放于數(shù)據(jù)管理模塊的數(shù)據(jù)庫中。坐標(biāo)采集是分別通過經(jīng)緯儀聯(lián)機(jī)測(cè)量模塊MetroIn/M和全站儀聯(lián)機(jī)測(cè)量模塊MetroIn/S來完成。坐標(biāo)系的生成與轉(zhuǎn)換：通過平移、旋轉(zhuǎn)、縮放、軸對(duì)準(zhǔn)以及公共點(diǎn)轉(zhuǎn)換可生成一個(gè)新的坐標(biāo)系，并可以將系統(tǒng)坐標(biāo)系更新到任一坐標(biāo)系中，坐標(biāo)數(shù)據(jù)等也隨即更新。測(cè)量數(shù)據(jù)分析與計(jì)算：依據(jù)坐標(biāo)測(cè)量結(jié)果可進(jìn)行各種點(diǎn)、線、面的分析、計(jì)算。如距離、角度、相交、平分計(jì)算以及直線、平面、圓、球、錐面等的擬合和各種垂線、平行線、投影等的生成。數(shù)據(jù)的輸入、輸出：可輸入外部數(shù)據(jù)文件到系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中，也可將點(diǎn)坐標(biāo)及其觀測(cè)值輸出到外部

26、文本文件中，供其它應(yīng)用軟件調(diào)用。系統(tǒng)應(yīng)用模式圖4.18-7 系統(tǒng)應(yīng)用模式示意圖三維空間坐標(biāo)測(cè)量的應(yīng)用實(shí)例三維坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)已成功地應(yīng)用于國家體育場(chǎng)鋼結(jié)構(gòu)工程中。國家體育場(chǎng)鋼結(jié)構(gòu)工程中的構(gòu)件測(cè)量也是其中的一項(xiàng)重點(diǎn)與難點(diǎn)，它直接影響到鋼結(jié)構(gòu)的施工進(jìn)度與施工質(zhì)量，同樣是鋼結(jié)構(gòu)專家所討論的一項(xiàng)課題。用常規(guī)的測(cè)量方法滿足不了國家體育場(chǎng)復(fù)雜構(gòu)件的測(cè)量，必須借助于計(jì)算機(jī)及激光技術(shù)來完成測(cè)量。圖4.18-7 節(jié)點(diǎn)的測(cè)量示意圖圖4.18-8 節(jié)點(diǎn)的測(cè)量示意圖頂點(diǎn)的設(shè)計(jì)坐標(biāo)表 單位：mm點(diǎn)編號(hào)XYZ點(diǎn)編號(hào)XYZ1-896.84752.20.052755.7806.6-1200.02-1746.84225.30.06

27、2888.41797.8-1200.03-1034.81902.60.074065.63146.7-1200.04-871.5916.00.083512.2003979.600-1200.052755.7806.60.093230.2004403.900-1200. 062888.41797.80.0102410.7004976.900-1200.0頂點(diǎn)的實(shí)測(cè)坐標(biāo)（設(shè)計(jì)坐標(biāo)系下）及其與設(shè)計(jì)坐標(biāo)之差值 單位：mm點(diǎn)編號(hào)XYZdXdYdZdP1-894.24754.0-2.82.61.8-2.84.22-1748.24225.32.0-1.40.02.02.43-1037.31902.7-2.0-

28、2.50.1-2.03.24-868.7914.8-1.02.8-1.2-1.03.252758.1806.5-1.62.4-0.1-1.62.962888.31800.61.3-0.12.81.34.052754.6804.6-1201.1-1.1-2.0-1.12.662887.01798.2-1198.4-1.40.41.62. 274066.13144.5-1198.50.5-2.21.52.783510.43979.4-1199.4-1.8-0.20.61.993230.44402.1-1201.10.2-1.8-1.02.1102409.54979.3-1201.5-1.22.4-

29、1.53.0注：dX、dY、dZ分別為頂點(diǎn)之實(shí)測(cè)坐標(biāo)（設(shè)計(jì)坐標(biāo)系下）與設(shè)計(jì)坐標(biāo)在X、Y、Z軸向的差值，dP為上述三個(gè)分量的均方根。通過以上的做法，可以準(zhǔn)確地判斷出構(gòu)件空間形位的誤差，從而有力地保證了復(fù)雜構(gòu)件的系列施工要求。原材料的質(zhì)量控制和驗(yàn)收方案原材料性能指標(biāo)低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼Q345B化學(xué)成份、力學(xué)性能如下：牌號(hào)厚度mm屈服強(qiáng)度s Mpa抗拉強(qiáng)度bMpa延伸率%沖擊功Akv/J-20180彎曲試驗(yàn)Q345B0163454706302134D=2aD=3aC%Si%Mn%P%S%V%Nb%Ti%0.200.551.01.60.040.040.020.150.0150.060.020.2Q34

30、5GJ高層建筑結(jié)構(gòu)用鋼板的化學(xué)成分（YB4104-2000）DIN17182鑄鋼GS-20Mn5鋼鑄件性能指標(biāo)鋼鑄件應(yīng)按照鑄鋼件超聲探傷及質(zhì)量評(píng)級(jí)方法（GB/T7233-1987）進(jìn)行超聲波探傷，超聲波探傷質(zhì)量等級(jí)為I級(jí)，而對(duì)于無法進(jìn)行超聲波探傷的部位可用磁粉或滲透探傷，磁粉及滲透探傷質(zhì)量等級(jí)為I級(jí)，磁粉探傷應(yīng)符合GB/T9444-1998，滲透探傷應(yīng)符合GB/T9443-1998。GS-20Mn5N鑄鋼件化學(xué)成分（%）牌號(hào)CSiMnPSCrMoNiGS-20Mn50.170.230.601.001.500.0200.0150.30.150.40GS-20Mn5N鑄鋼件力學(xué)性能牌號(hào)熱處理狀態(tài)鑄

31、件壁厚(mm)屈服強(qiáng)度(Mpa)抗拉強(qiáng)度(Mpa)延伸率（%）沖擊功（J）GS-20Mn5N正火503605006502470510036050065024501001602805006502240中厚板Z向性能對(duì)于40mm以上的鋼板，因此對(duì)鋼板的厚度方向（Z向）的抗層狀撕裂的性能要求要當(dāng)高，厚度在40mm以上的各類鋼板進(jìn)行100%UT探傷，檢驗(yàn)其Z向性能。其材質(zhì)應(yīng)符合GB/T5313厚度方向性能鋼板，對(duì)于此類鋼板，我們將不但要求生產(chǎn)廠家提供質(zhì)量合格證明，還要對(duì)進(jìn)廠鋼板進(jìn)行復(fù)檢和提交驗(yàn)收?qǐng)?bào)告，并依據(jù)JGJ81-2002建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程進(jìn)行拉伸、彎曲、V型缺口沖擊、Z向性能和熔煉分析。對(duì)于

32、超過42mm 100mm的鋼板Z向性能要求依次要達(dá)到Z12、Z25、Z35級(jí)，其各項(xiàng)指標(biāo)需達(dá)下以下的要求。厚度方向性能級(jí)別斷面收縮率2：%三個(gè)試樣平均值單個(gè)試樣值Z151510Z252515Z353525原材料驗(yàn)收方案鋼材的驗(yàn)收方案 一般規(guī)定：本驗(yàn)收方案適用于廣州大劇院鋼結(jié)構(gòu)各分項(xiàng)工程實(shí)施場(chǎng)的主要材料的進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收。進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收的檢驗(yàn)批應(yīng)與各分項(xiàng)工程檢驗(yàn)批一致。主控項(xiàng)目：鋼材、鋼鑄件的品種、規(guī)格、性能等應(yīng)符合現(xiàn)行國家產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)要求。檢查數(shù)量：全數(shù)檢查。檢驗(yàn)方法：檢查質(zhì)量合格證明文件、標(biāo)志及檢驗(yàn)報(bào)告等。本工程材料主要采用Q345B、Q345GJC與Q345GJCZ15鋼材其質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)

33、低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼（GB/T1591）和高層建筑結(jié)構(gòu)用鋼板（YB4104）的要求。應(yīng)保證材料的抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、屈服點(diǎn)、冷彎試驗(yàn)、沖擊韌性合格，并應(yīng)保證S、P、C含量符合要求。鋼材應(yīng)滿足建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50011）的要求，鋼材的抗拉強(qiáng)度與屈服強(qiáng)度的比值不應(yīng)小于1.20，鋼材應(yīng)具有明顯的屈服臺(tái)階，且伸長(zhǎng)率應(yīng)大于20。鋼材應(yīng)具有良好的可焊性，同時(shí)應(yīng)具有冷彎試驗(yàn)的合格保證。鋼板Z向性能檢測(cè)對(duì)有厚度方向性能要求的鋼板，應(yīng)逐張進(jìn)行超聲波檢驗(yàn)，檢驗(yàn)方法按國家規(guī)范GB/T2970執(zhí)行。30mm以上厚板的焊接，為防止在厚度方向出現(xiàn)層狀撕裂，宜在下料后和焊接前，對(duì)母材焊道中心線兩側(cè)各2倍板厚加30mm的區(qū)

34、域進(jìn)行UT檢查，母材中不得有裂紋、夾層等缺陷。鋼材的復(fù)驗(yàn)鋼材工藝性能、力學(xué)性能（抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、冷彎、硬彎、沖擊）檢測(cè)；首批（600t以內(nèi)）由同一廠家、同一牌號(hào)、同一質(zhì)量等級(jí)、同一品種、同一交貨狀態(tài)及同一規(guī)格組成的鋼材，按60噸為一批取樣抽查復(fù)驗(yàn)，不足60噸按60噸計(jì)。以后允許同一牌號(hào)、同一質(zhì)量等級(jí)、同一品種、同一冶煉和澆鑄方法，不同爐罐號(hào)組成的混合批，主體結(jié)構(gòu)取每150噸為一批號(hào)，次結(jié)構(gòu)取每300噸為一批號(hào)，在用量大的鋼材中取樣進(jìn)行復(fù)驗(yàn)。鋼板化學(xué)成分檢測(cè)：抽檢比例按同一牌號(hào)、同規(guī)格、同爐罐、同交貨狀態(tài)的每60噸為一驗(yàn)收批，不足60噸按60噸計(jì)。檢查數(shù)量：全數(shù)檢查。檢驗(yàn)方法：檢查復(fù)驗(yàn)報(bào)告及超聲檢驗(yàn)報(bào)告。一般項(xiàng)目：熱軋鋼板、鋼帶厚度允許偏差按熱軋鋼板和鋼帶的尺寸、外形、垂直和允許偏差（GB709）的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。鋼板的不平度按高層建筑結(jié)構(gòu)用鋼板（GB4104）的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。檢驗(yàn)數(shù)量：每一品種、規(guī)格的鋼板抽查5處。檢