国家体育场(鸟巢)钢结构加工制作与施工技术简介（长江精工钢结构股份有限公司）

1、焊接工程的总体思路 先主后次，先大后小，高能密度，较小输入，分段跳焊，锤击焊缝 应变适当，工程全优。 2、合拢段焊缝的变形及应力控制措施 在屋顶整体焊接顺序中，最后两组（条）焊缝是合拢段焊缝，是整个 工程的关键焊缝，关系到工程的成败。

1.重型钢结构柱脚制作技术 1.装配工艺及隐蔽焊缝处理： (2).预拼装技术：

1).装配工艺及隐蔽焊缝处理： 由于柱脚为复杂结构，既有箱型截面，又有斜T型截面，又有多边形截面，并 且，箱体节点内部横、纵向隔板较多，其外形尺寸达5384*4755*6250，吨位达162 吨，柱脚节点整体组装后，无法满足运输条件，因此，考虑了柱脚分段，如下图 所示：

加工制作技术 以人狗本。翻拔的先 2）.预拼装工艺控制 根据柱脚部分的结构形式水利标准，为保证现场的顺利安装，减少现场对构件的安装调 整时间，同时保证构件的拼装精度，对出厂的构件进行了厂内预拼装

（2）.预拼装工艺控制： 根据柱脚部分的结构形式，为保证现场的顺利安装，减少现场对构件的安装调 整时间，同时保证构件的拼装精度，对出厂的构件进行了厂内预拼装。

（1）.无模多点成形的成形原理 2).无模多点成形与模具成形的比较 （3).无模多点成形系统的基本构成 （4.无模多点成形模具成形过程 （5).无模成形的计算机曲面造型 （6).国家体育场无模多点成形设备主要技术参数 （7).国家体育场无模多点成形工艺参数 （8）.无模多点成形实际操作的照片

（1）.无模多点成型的原理

（1）.无模多点成型的原理 无模多点成形就是将多点成形技术和计算机技术结合为一体的先进制造技术，实 际上是一种数控模具成形。多点成形是金属板材三维曲面成形的新技术，其原理是 将传统的整体模具离散成一系列规则排列、高度可调的冲头。在整体模具成形中，板 材由模具曲面来成形，而多点成形则通过对各基本体运动的实时控制，自由地构造出 成形面，实现板材的三维曲面成形。它是对三维曲面类板件传统生产方式的重大 新。如下图所示

加工制作技术 以人狗本。翻拔约先 2.模具整体成型与无模多点成型的比较 各冲头的行程可分别调节，改变各冲头的位置就改变字成形曲面，也就是相当于 重新构造了成形模具，体现了多点成形的柔性特点：而整体模具的造型单一，需一种 产品一种模具。

(3).无模多点成型的基本构成

（3）.无模多点成型的基本构成 调节上、下冲头行程有一套专门的调整机构，而板材成形文需要一套加载机构， 以上、下冲头及这两种机构为核心就构成了多点成形压力机。该套多点成形设备由三 大部分组成，即CAD软件系统、控制系统及多点成形主机，如图2所示。CAD软系统根 据要求的成形件的目标形状进行几何造型、成形工艺计算。将数据文件传给控制系 统，控制系统根据这些数据控制冲头的调整机构，从而构造出成形面，然后控制加载 机构成形出所需的零件产品，

多点成形系统的基本构成

（4）.无模多点成型模具的成型过程 该套多点成形设备的主要成形方法是：成形前把冲头调整到所需的适当位置，使 各冲头形成构件曲面的包络面。在成形过程中各冲头间无相运动。如下图所示。

4）.无模多点成型模具的成型过程 该套多点成形设备的主要成形方法是：成形前把冲头调整到所需的适当位置，使 各冲头形成构件曲面的包络面。在成形过程中各冲头间无相运动。如下图所示。

无模多点成形模具成形过程

②.根据加工图确定坐标总点数

④.弯扭板件三维造型

7).国家体育场无模多点成形工艺参数

3.巨型桁架柱制作技术

(1).桁架柱装配工艺及隐蔽焊缝的处理 (2).架柱预拼装技术：

（1）.架柱装配工艺及隐散焊缝的处理 菱形内柱属于组合钢柱的一部分，整根钢柱截面均为菱形状，菱形内柱和外柱之 间有许多腹杆，特别是菱形内柱下柱顶节点处，杆件交汇数量非常集中，有10余根腹 杆相交，并且钢板厚度较大，制作难度非常大如下图所示：

牛腿的预拼装： 考虑到钢柱上由于大型牛腿的存在，其外形尺寸已超过了公路运输的能力，因 比，对部分牛腿采取工厂组焊，并由现场进行装配的措施，因此，发现场牛腿在出 前必须进行厂内预拼装。 首先，根据图纸划出钢柱中心线和待拼装牛腿的定位中心线，根据图纸尺寸要求 确定并预拼牛腿，预拼完毕后划出牛腿（现场焊接）与菱形内柱本体之间分段定位组 装对合线，并用样冲眼进行标识作为现场组装定位的基准，如下图所示：

2.组合钢柱的预拼装： 根据架柱部分的结构形式，为保证现场的顺利安装，减少现场对构件的安装调 整时间，同时保证构件的拼装精度，对出厂的首批构件进行了厂内预拼装，组合钢柱 预拼装的范围如下图所示：

加工制作技术 以人狗本。翻拔约先 (2).弯扭构件的变形控制： 弯扭构件的变形控制是制作当中非常重要的一个环节，其变形主要由以下几个方 面来控制： 1.弯扭板件的下料、坡口： ②.弯扭板件的成形控制： ③.弯扭箱形构件的组装： ④.焊接过程中弯扭构件变形控制：

4）.弯扭构件的测量： 由于弯扭构件结构比较复杂，在构件的长度方向上，每一点的、Y、2坐标都在 变化发生变化，因此，弯扭构件的测量在整个制作过程中是非常重要的关键环节，在 对弯扭构件的测量手段上主要采用两种方法，一是采用全站仪，二是传统的尺寸与坐 标相配合人工检验。 采用全站仪无其适合弯扭构件等的大型构件的测量，它无需建立任何固定的坐标 系统，并可以在任意坐标系之间即时转换数据得到所需坐标：再将现场测量值与设计 值实时进行数据对比，就可给出偏差值，非常方便

人工测量检验主要侧重手过程当中的检验，依据图纸给定的空间坐标对弯扭构件 在箱体组立、焊接及牛腿装配焊接完毕后进行相关点的尺寸及坐标测量

牛腿装配过程中的测量

5.大跨度巨型空间桁架制作技术

1.架节点的特点及制作的难度： 2.典型桁架节点装配的工艺流程： （3).桁架节点的测量技术：

（1）.桁架节点的特点及制作的难度： ①.节点种类较多，存在单K型、双K型及小夹角类型的节点。 ②.弦杆相交部分，在箱体内部设置了形加劲肋，造成箱体内部焊接将比较困难。 ③.节点内部结构比较复杂，横、纵向隔板较多，焊缝质量要求高，焊接变形较大 ④.弦杆节点两端存在扭曲过渡段，其加工精度将直接关系到节点的整体制作精度 5.节点与腹杆连接的四个腿均为空间位置，尺寸精度控制较难

3）.架节点的测量： 与弯扭构件相类似，桁架节点的控制点也均为空间控制点，因此，节点的测量手 没主要采用采用全站仪及传统的尺寸与坐标相配合的激光经纬仪人工检验，主要以传 流做法为主。依据图纸给定的空间坐丛标对节点构件在组立、焊接及牛腿装配焊接完毕 后进行相关点的尺寸及坐标测量

节点本体相关尺寸检验

、立外杜胎架 在地平面上划出桁架柱外柱和内柱的轮廓投影线，按照外柱的轮廓 线在地平面上立好支撑胎架，并焊接胎架与埋件之间的焊缝，用全站仪或 水准仪测量胎架上与外柱表面接触部位的标高和平面位置，焊上垫块和挡 块。具体见下图：

2、外柱的拼装 将最下段柱摆放在胎架上，为确保下端口的位置尺寸，应在端口位置 设置定位装置（具体见下图），调节构件的位置，使其与胎架上的定位块 接触，然后测量，合格后再摆放下一段，再测量、摆放，直到下段柱的外 柱全部定位到位。然后拼装外柱之间的杆件。

拼装、安装技术 以人狗本。糕 立柱构件预拼装 3、内柱胎架的设立 内柱采用先在地平面上对接完成工程造价标准规范范本，这样既能避免重要焊缝（特别是 Q460E的对接、铸钢件和Q345GJD的对接）在高空全位置焊接，更好的 确保焊接的质量，又能减少高空胎架的数量，加快拼装时间。待地面对 接完成后再将其吊至高空胎架上。 内柱的胎架示意图如下： 内柱 支撑 胎架 外柱 铸件 支撑 胎架 地平 面

根据架柱吊装分段重量，起吊高度及作业半径，选用2台800t 覆带吊进行桁架柱的吊装。 其中I区为一台LR1800型，工况配置为：主臂56米，仰角 88°，副臂35米，超起配重350吨； II区为一台CC4800型，工况配置为：主臂54米，仰角88° 副臂42米，超起配重260吨。 根据桁架柱脱胎翻转直立过程中的重量分配，选择辅助吊 车为CC2000型300吨吊车，工况配置为：42米主臂，250吨吊钩

主结构吊装方案 2、桁架柱吊装 一桁架柱脱胎翻身 桁架柱采用卧拼法，吊装前要进行翻身。架柱翻转直立时，利用 台300t履带吊配合800t吊车进行

主结构吊装方案 2、桁架柱吊装 一桁架柱脱胎翻身 桁架柱采用卧拼法，吊装前要进行翻身。桁架柱翻转直立时，利用 台300t履带吊配合800t吊车进行

2、桁架柱吊装 桁架柱脱胎翻身

王结构吊装方案 3、下段柱吊装 下段柱吊装工艺流程：脱胎→翻身→吊装就位→临时固定→找正调整→安装拉撑杆 →点焊及焊接固定→焊接完成2/3机电标准规范范本，确保安全后吊机松钩→与柱脚焊接

上段柱吊装工艺流程：脱胎→翻身→吊装就位→临时固定→找正调整→安装 立索→点焊及焊接固定→焊接完成2/3，确保安全后吊机松钩→与下段柱焊接。

根据主桁架吊装分段重量，起吊高度及作业半径，选用2台800t履带吊 在外围，2台600t履带吊在内圈分别进行主桁架的吊装。 I区800t履带吊为一台LR1800型，工况配置为：主臂56米，仰角88° 副臂63米，超起配重350吨； II区800t履带吊为一台CC4800型，工况配置为：主臂60米，仰角88° 副臂54米，超起配重260吨 600t吨履带吊均为CC2800型，工况配置为：主臂60米，仰角88°，副 臂36米，超起配重250吨