建筑钢结构焊接工程应用技术及案例

第一章基础概念理论及工程案例

一、简析建筑钢结构体系的复杂性2

（一）建筑钢结构体系复杂4

（二）建筑钢结构工序最复杂5

（三）建筑钢结构分类最复杂6

（四）建筑钢结构采用钢材最复杂7

（五）建筑钢结构节点最复杂8

（六）建筑钢结构焊接工程采用的焊接技术最全9

（七）建筑钢结构功能性强，地位很高10

（八）建筑钢结构焊接工程应用机器人自动焊很困难10

（九）建筑钢结构不重视焊接11

二、焊接线能量定义及其实际控制12

（一）焊接线能量的定义12

（二）焊接线能量与焊缝“控形、控性”质量控制13

（三）焊缝最精准的控形指标和焊接线能量的关系13

（四）焊缝最少损害的控性指标和焊接线能量的关系16

（五）焊接线能量在焊接热循环中的作用17

（六）最佳焊接线能量和最佳焊接参数上、下限的确定18

（七）简析用焊接工艺实际控制焊接线能量技术20

（八）焊缝“最精准的控形、最少损害的控性”同焊接线能量、焊接电流、焊接电压、焊接速度之间的关系25

（九）工程案例及焊接专项试验研究36

三、碳当量定义及其应用44

（一）碳当量定义44

（二）碳当量的应用44

四、建筑钢结构焊接裂纹定义、产生机理及其控制51

（一）建筑钢结构焊接工程主要产生的裂纹种类51

（二）建筑钢结构焊接热裂纹定义及其产生的机理56

（三）建筑钢结构焊接冷裂纹定义及其产生的机理72

（四）建筑钢结构层状撕裂定义、种类、产生机理及防止措施81

第二章建筑钢结构体系初始应力控制技术及观点

一、建筑钢结构的构件受力分析106

二、承重建筑钢结构的钢材综合性能合格保证的项目106

（一）强度107

（二）塑性109

（三）硬度110

（四）冲击韧度112

（五）硫、磷含量113

（六）碳当量113

三、建筑钢结构焊接应力与应变控制基本要素113

（一）焊接残余应力的性质114

（二）建筑钢结构焊接工程不宜消除焊缝焊接残余应力的观点115

（三）建筑钢结构体系设计是控制焊接应力与应变的关键124

（四）采用仰焊技术实现对称施焊是控制钢结构应力与应变的有效途径128

（五）建筑钢结构焊缝的焊接顺序直接影响焊接的应力与应变129

（六）建筑钢结构应推广应用小坡口焊接技术131

（七）提高建筑钢结构焊缝的表面质量是消除和减少焊接应力集中的关键146

第三章建筑钢结构焊接工程两个重要环节理论及案例

一、建筑钢结构新钢种焊接性试验149

（一）钢材的焊接性149

（二）金属焊接性的研究方法151

（三）焊接性的试验内容与方法分类153

（四）选择或设计焊接性试验方法的原则154

（五）常用焊接性试验方法155

（六）工程案例164

二、建筑钢结构低温焊接相关理论及案例185

（一）应用低温焊接工艺需具备的材料力学基础185

（二）断裂力学及其在低温构件中的应用190（三）焊接结构的断裂力学分析196

（四）焊接结构的失效类型198

（五）建筑钢结构低温焊接技术203

（六）工程案例211

附录建筑钢结构工程低温焊接工法213

第四章建筑钢结构制作工程中的典型焊接技术

一、钢结构SAW不清根钢板对接技术225

（一）SAW钢板对接不开坡口不清根新工艺技术225

（二）试验结果总结233

（三）工程案例分析235

二、建筑钢结构厚板异形复杂节点防止层状撕裂技术235

（一）空间超大型异形X钢管节点的制作、防层状撕裂焊接创新工艺236

（二）空间超大型异形复杂X钢管节点防层状撕裂接头整体装配、焊接顺序239

（三）工程案例分析242

三、高强钢厚板复杂节点制作焊接技术242

（一）厚板高强钢复杂桁架节点制作焊接工艺研究与应用243

（二）工程案例分析249

四、厚板复杂节点防层状撕裂及热裂纹制作焊接技术249

（一）工程概况250

（二）节点制作的重点与难点251

（三）制作工艺技术研究251

（四）工程案例分析256

五、建筑钢结构箱型（BOX）巨拱加工焊接技术257

（一）箱型（BOX）桁架钢结构的特点257

（二）工程概况258

（三）箱形（BOX）巨拱制作工艺技术259

六、大型复杂转换节点制作焊接技术266

（一）成都博物馆新馆钢结构工程概况266

（二）工程案例分析273

七、异形变截面巨型横梁的制作、焊接技术273

（一）青岛火车北站工程概况274（二）横梁结构特点274

（三）横梁结构制作技术重点与难点分析274

（四）横梁制作工艺研究275

（五）工程案例分析281

八、空间异形仿生形钢结构建筑及特殊节点制作焊接技术282

（一）空间异形仿生树形节点加工制作工艺的研究与应用283

（二）异形复杂双曲立面箱形构件制作工艺289

九、日本钢结构工程一种钢筋混凝土柱钢梁混合构造节点（RCS）制作工艺技术300

（一）RCS节点简介300

（二）制作重难点分析301

（三）制作工艺302

（四）工程案例分析305

第五章建筑钢结构工程安装、焊接技术及案例

一、异形仿生建筑钢结构体系安装、焊接技术（1）308

（一）烟台雨岱山渔人码头鲸鲨馆仿生钢结构管桁架典型节点309

（二）钢结构深化设计的重难点309

（三）鲸鲨馆钢桁架安装的总体顺序及具体步骤310

（四）钢结构现场施工要点315

（五）现场焊接技术316

（六）施工现场临时用电方案322

（七）工程案例分析327

二、建筑钢结构管桁架管管相贯节点高精度组装、焊接技术328

（一）海洋馆钢结构壳体工程概况328

（二）钢结构壳体关键焊接技术332

（三）工程案例分析335

三、异形建筑钢结构体系安装、焊接技术336

（一）工程简介336

（二）钢结构现场安装难点及解决措施338

（三）钢结构总体施工安装方案339

（四）施工安装顺序342

（五）主要安装技术措施中钢柱的吊装与就位342（六）现场安装焊接345

（七）湖州喜来登温泉度假酒店裙楼钢屋盖结构焊接技术351

（八）工程案例分析357

四、异形仿生建筑钢结构体系安装、焊接技术（2）359

（一）现场钢结构焊接类型359

（二）焊接特点、难点360

（三）焊接方法及合龙缝的焊接360

（四）焊接变形及应变控制整体思路364

（五）焊接参数的选择365

（六）厚板焊接及焊前预热366

（七）铸钢件与异种钢焊接工艺措施366

（八）贝壳状全焊接空间网格结构的焊接应力控制方法369

五、大连期货广场B座钢结构安装焊接技术374

（一）工程概述375

（二）工程焊接方案375

（三）焊接质量控制与检验380

（四）典型焊接技术381

（五）工程案例分析389

六、异形仿生建筑钢结构体系安装、焊接技术（3）390

（一）钢结构工程简介391

（二）焊接特点与难点393

（三）本工程焊接变形及应变控制整体思想396

（四）铸钢件与异种钢焊接工艺措施406

（五）焊接质量控制408

（六）工程案例分析409

七、建筑钢结构主楼核心筒钢板剪力墙焊接关键技术410

（一）高层钢结构典型节点概况及焊接要点410

（二）主楼核心筒钢板剪力墙分段概况412

（三）钢板剪力墙钢板竖向对接焊接顺序413

（四）钢板剪力墙焊接失败的教训和成功的经验415

（五）其他技术要点417

（六）工程案例分析418

第六章简析建筑钢结构全面质量管理典型工程

一、“鸟巢”钢结构焊接工程“七分准备、三分施工”421

（一）第一要素：建立钢结构焊接质量保证体系421

（二）第二要素：抓好两项基础工作422

（三）第三要素：树立“全员、全面、全过程”的管理思想423

（四）第四要素：树立“四个一切”的思想，逆向思维，确定管理思想和技术路线423

二、“鸟巢”钢结构焊接工程全面质量管理的具体实施428

（一）“鸟巢”工程的10个管理要点429

（二）“鸟巢”工程的10个关键技术管理点442

第七章建筑钢结构国产弧焊机器人应用技术研究

一、机器人产业概述451

二、北京时代集团机器人本体及变位机的机械结构优化设计452

三、北京时代集团机器人运动控制系统的研究设计454

四、建筑钢结构焊接机器人的选型456

（一）国产弧焊机器人类型及选型基本观点457

（二）工程案例459

（三）浙江精工焊接机器人强强联合技术460

五、工程案例分析466

第八章建筑钢结构高强钢焊接技术

一、高强钢的定义及相关技术内涵468

（一）高强钢的定义468

（二）我国钢结构高强钢研究及发展470二、建筑钢结构高强钢新钢种焊接性分析474

（一）焊接裂纹475

（二）热影响区的脆化及软化475

（三）焊缝金属的强韧化476

（四）热影响区的晶粒长大倾向476

（五）建筑钢结构采用高强钢的优点477

（六）建筑钢结构常用钢材介绍477

三、高强钢焊接技术关键的重要观点478

（一）观点之一：重视高强钢屈强比的研究478

（二）观点之二：减少焊接热循环次数是保证高强钢焊接接头综合性能最有效的途径487

（三）观点之三：依靠碳当量确定高强钢焊接预热温度不准确501

（四）观点之四；减少焊接HAZ高温停留时间，高强钢焊接必须采用多层多道错位焊接技术508

（五）观点之五：机器人自动焊最适合高强钢的焊接509

（六）观点之六：建筑钢结构特厚板焊接接头强韧性储备检测应采用CTOD509

四、高强钢快速压缩脉冲压缩电弧新工艺的开发研究510

（一）高强钢焊接采用保护气体的选择510

（二）工程案例（一）511

（三）工程案例（二）515

附录Q460E-Z35高强度特厚钢板焊接工法518

参考文献530

后记532

本书内容丰富，从基础的理论及其应用到建筑钢结构焊接机器人及工程竣工，针对性和系统性较强，案例众多，各章节所阐述的技术观点十分鲜明。本书所阐述的观点是实践经验的升华，来自于实践，上升到理论并经过实践检验，本书的技术观点同样适用于其他钢结构行业。
　　本书有极其丰富的工程手资料，所表述的技术数据全部经过工程实际的运用和检验，可作为工程项目应用的手册；也可作为钢结构焊接从业人员提高业务水平自学的参考书；还可作为“案例教学”的教案，适合作为高等院校相关专业的教材和参考书。

适读人群 ：本书可作为工程项目应用的手册；也可作为钢结构焊接从业人员提高业务水平自学的参考书；还可作为“案例教学”的教案，适合作为高等院校相关专业的教材和参考书。

　　《建筑钢结构焊接工程应用技术及案例》是作者一生经验、教训的总结升华；集实践体验和焊接应用技术之大成；所阐述的建筑钢结构焊接应用技术，多数是沿袭“鸟巢”的技术路线形成和创新的技术。