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國家體育場(chǎng)（鳥(niǎo)巢）特大型空間異型鋼結構工程施工技術(shù)

作者：建筑鋼結構網(wǎng)    
時(shí)間：2009-12-22 20:46:58 [收藏]
隨著(zhù)國民經(jīng)濟的發(fā)展及全民健身運動(dòng)的推廣，大型體育場(chǎng)館的建設越來(lái)越多，規模也越來(lái)越大。在這些高、大、新、特工程的建設中，我國的鋼結構施工和制造企業(yè)創(chuàng )造出了一個(gè)又一個(gè)世界之最。舉世矚目的國家體育場(chǎng)作為20

    隨著(zhù)國民經(jīng)濟的發(fā)展及全民健身運動(dòng)的推廣，大型體育場(chǎng)館的建設越來(lái)越多，規模也越來(lái)越大。在這些高、大、新、特工程的建設中，我國的鋼結構施工和制造企業(yè)創(chuàng )造出了一個(gè)又一個(gè)世界之最。舉世矚目的國家體育場(chǎng)作為2008年北京奧運會(huì )的主會(huì )場(chǎng)，作為北京最大的、具有國際先進(jìn)水平的多功能體育場(chǎng)，就是其中最具特色的代表。國家體育場(chǎng)鋼結構工程規模巨大、造型奇特，結構形式和節點(diǎn)構造極其復雜，施工質(zhì)量要求高，現場(chǎng)情況復雜，施工過(guò)程中，不但要考慮總體施工組織、支撐塔架設置、特大型構件吊裝、空間異型構件安裝、安裝精度控制、鑄鋼件與高強鋼焊接、厚板與低溫焊接、冬季施工、結構合攏等技術(shù)方案，而且還要考慮主結構安裝完成后的支撐塔架卸載與拆除方案、防腐涂裝方案及安全措施設置方案，施工技術(shù)難度相當大。該結構國內獨一無(wú)二，國際上也尚屬首創(chuàng )。為實(shí)現建設“國內最好、世界一流”的體育場(chǎng)，全面貫徹落實(shí)“綠色奧運、科技奧運、人文奧運”的理念，確保圓滿(mǎn)完成鋼結構工程安全、質(zhì)量、功能、工期和造價(jià)等方面的建設目標，必須根據工程的特點(diǎn)和難點(diǎn)，進(jìn)行國家體育場(chǎng)（鳥(niǎo)巢）特大型空間異型鋼結構工程施工技術(shù)研發(fā)。此研究屬于建筑工程施工技術(shù)領(lǐng)域，成果主要內容如下：
    　　1.完成了支撐體系設計與制作、安裝技術(shù)
    　?。?）根據鋼結構特點(diǎn)、吊裝分段形式和下部混凝土看臺結構的布置情況，在主桁架下弦交叉節點(diǎn)的位置設置80個(gè)3×3m格構式支撐塔架。
    　?。?）支撐塔架設計成標準節形式，塔架頂部設置十字形箱型梁和H型鋼支頂裝置。
    　?。?）為便于運輸和重復利用，部分支撐體系采用可拆卸式多功能支撐塔架，支撐塔架主肢采用十字形柱。
    　　2.完成了巨型鋼桁架吊裝技術(shù)研究
    　?。?）選定“散裝”方案，并根據國內外吊車(chē)資源情況，將主體結構劃分為230個(gè)安裝單元，采用2臺800t和2臺600t履帶吊分三個(gè)階段六個(gè)步驟按分段單元吊裝順序進(jìn)行安裝。
    　?。?）桁架柱采用就近整體拼裝、分段吊裝的方法。主桁架外圈和中圈的平面主桁架采用兩點(diǎn)吊裝，局部牛腿較長(cháng)的桁架增設一個(gè)穩定吊點(diǎn)；內圈立體主桁架采用三點(diǎn)吊裝，一個(gè)主吊點(diǎn)和兩個(gè)輔助吊點(diǎn)。
    　?。?）桁架柱下柱采用三點(diǎn)吊裝，上柱采用四點(diǎn)吊裝。下柱吊裝時(shí)，內柱設置主吊點(diǎn)和圓管吊耳，以便于起吊直立過(guò)程中鋼絲繩的轉動(dòng)；兩外柱設置副吊點(diǎn)和板式吊耳，以便于桁架柱吊裝時(shí)的平衡調節。上柱吊裝時(shí)的吊點(diǎn)均設置在外柱彎扭段頂面，且主吊繩采用走通方式，以確保主吊繩的受力。
    　?。?）桁架柱安裝時(shí)，下柱上端設置剛性拉撐，上柱頂端設置穩定風(fēng)繩。
    　　3.完成了鋼屋蓋合攏技術(shù)研究
    　?。?）盡量選擇在與合攏時(shí)相近的溫度條件下或低于該溫度的條件下進(jìn)行合攏段的安裝，以方便構件的進(jìn)襠，控制合攏時(shí)的坡口間隙，該間隙大小考慮溫度變形計算結果和焊接收縮變形。
    　?。?）盡量采用小間隙安裝法，避免合攏時(shí)合攏口間隙過(guò)大。
    　?。?）合攏口采用卡馬搭接連接，卡馬的大小和數量根據該接口部位的受力計算確定。
    　?。?）按合攏線(xiàn)依次進(jìn)行合攏，先進(jìn)行主桁架的合攏，再進(jìn)行立面結構的合攏，主桁架合攏時(shí)，先進(jìn)行兩大施工區域內部合攏線(xiàn)的合攏，再進(jìn)行兩大施工分區間合攏線(xiàn)的合攏，同一合攏線(xiàn)的各合攏口同時(shí)、同步合攏。
    　?。?）建立以熱電偶作為測溫元件的自動(dòng)測溫系統。溫度測試點(diǎn)共布設60個(gè)。
    　?。?）合攏安排夜間進(jìn)行。
    　　4.完成了支撐塔架卸載與拆除技術(shù)研究
    　?。?）采用液壓同步控制系統進(jìn)行卸載。
    　?。?）卸載的總體順序按七大步和35小步進(jìn)行，并且在外、中、內三圈支撐塔架各圈卸載過(guò)程中保持同步，三圈支撐每次卸載的位移同各點(diǎn)的最終總位移保持等比關(guān)系。
    　?。?）對于每個(gè)卸載支撐點(diǎn)，在卸載過(guò)程中采用保護支撐點(diǎn)和卸載千斤頂輪流作用的卸載方式，并在每一小步卸載完成后，及時(shí)調整千斤頂的垂直度，消除水平位移的累積和水平位移對卸載千斤頂的影響。
    　?。?）在主桁架下弦下表面設置斜坡墊，千斤頂上端設置鞍座（可轉向）和支托，支托與斜坡墊之間放置兩塊鏡面不銹鋼鋼板，以減少水平位移對液壓千斤頂的影響。
    　?。?）對于采用兩只千斤頂卸載的點(diǎn)，考慮到兩只千斤頂同步工作的需要和在卸載同步操作過(guò)程種可能存在的差異，在同一點(diǎn)的兩只千斤頂選擇為同型號產(chǎn)品，并且在油路上作串通處理，確保兩只千斤頂可以提供同樣的頂升力。
    　?。?）支撐塔架的拆除采用吊車(chē)、卷?yè)P機進(jìn)行拆除，以加快支撐塔架的拆除進(jìn)度。
    　　通過(guò)國家體育場(chǎng)（鳥(niǎo)巢）特大型空間異型鋼結構工程施工技術(shù)研發(fā)，在總體施工技術(shù)路線(xiàn)的基礎上，通過(guò)吸收以往工程經(jīng)驗，形成了一整套國家體育場(chǎng)（鳥(niǎo)巢）特大型空間異型鋼結構工程施工技術(shù)：（1）特大型、空間異型鋼結構安裝綜合技術(shù)；（2）多功能可拆卸式支承塔架的研發(fā)和使用；（3）計算機動(dòng)態(tài)吊裝模擬，包括吊裝現場(chǎng)平面模擬、巨型鋼桁架吊裝分段的重心和吊點(diǎn)位置確定及巨型鋼桁架吊裝全過(guò)程工況模擬分析；（4）熱電偶自動(dòng)溫度監測系統在合攏溫度監測中的應用；（5）分區分級等比例液壓同步卸載技術(shù)。該系列方案內容全面深入，可操作性強，特別是支撐體系設計方案、巨型鋼桁架吊裝方案、合攏方案及支撐塔架卸載和拆除方案考慮細致，既具有一定的針對性、創(chuàng )新性，又帶有通用點(diǎn)和借鑒點(diǎn)。國家體育場(chǎng)（鳥(niǎo)巢）特大型空間異型鋼結構施工技術(shù)的應用，既確保了國家體育場(chǎng)鋼結構工程現場(chǎng)施工的安全、質(zhì)量、進(jìn)度，又大大降低了工程成本。國家體育場(chǎng)（鳥(niǎo)巢）特大型空間異型鋼結構施工技術(shù)在國內處于領(lǐng)先并達到國際先進(jìn)水平。
    　　國家體育場(chǎng)（鳥(niǎo)巢）特大型、空間異型鋼結構工程施工技術(shù)于2005年10月至2006年11月應用于國家體育場(chǎng)鋼結構工程的安裝施工中，該技術(shù)的實(shí)施，既降低了國家體育場(chǎng)鋼結構工程施工成本，直接經(jīng)濟效益達219.5萬(wàn)元，又確保了工程安全、順利完成，取得了業(yè)主和監理的一致好評。國家體育場(chǎng)鋼結構工程為我國大跨度空間鋼結構的新形式作了大膽的嘗試，并取得了很好的效果。該工程的成功為我國大跨度體育場(chǎng)館的建設提供了寶貴的經(jīng)驗，也使我國的大跨度鋼結構的施工技術(shù)邁上了一個(gè)嶄新的臺階。該技術(shù)具有廣闊的推廣應用前景，對類(lèi)似的場(chǎng)館建設具有指導和借鑒作用。
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