国家体育场钢结构工程建造技术

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1、万方数据国家体育场钢结构工程建造技术楼国龙，徐伟(江南重工股份有限公司，上海200011)摘要：国家体育场(俗称“鸟巢”)是北京2008奥运会主体育场。此项工程采用全钢结构焊接技术，建筑顶面呈马鞍型，其弯扭箱体钢结构的建造难度被誉为“世界钢结构第一”。该文剖析了该工程的主要制作难点，介绍了施工过程中的主要工艺措施。关键词：体育场；钢结构；弯扭箱体；施工工艺中图分类号：TU745．2；TU393文献标识码：B文章编号：1005母962(2008)02枷40卅．Ab劬嘈ct：Nationalstadiumadopt

2、stIletechnolog)rofconlplete8teel8tmcturewelding，anditstop100kslikeasaddle．Duetoitsdi伍cllltyarIdcomple】【ity，theconstnlctioni8genemllyregarded鼬No．1ofworldsteel8tnlctures．Thi8paperde8cribe8tllemaind幽cultyoftllec帆stmction卸dintmducesthef曲ricationtechnology．K9ywor

3、ds：stadium；steelstmcture；cmnklebox；fabrac砒iontechrlology1概述国家体育场(俗称“鸟巢”)是北京2008年奥运会的主体育场。建筑顶面呈马鞍形，长轴为332．3m，短轴为297．3m，最高点高度为68．5m，最低点高度为40．1m。屋顶中间开洞长度为185．3m，宽度为127．5m。此项工程采用全钢结构焊接技术，其弯扭箱体钢结构建造难度被誉为“世界钢结构第一”。国家体育场钢结构主要由三部分组成，即主桁架与组合钢柱主结构、屋顶与立面次结构以及屋面天沟与马道等附属

4、结构，见图l。主结构由48根主桁架和24根组合钢柱组成，其中主桁架为变截面焊接箱梁组成的12m高桁架，组合柱为整个钢结构的支撑系统，高度为40．1—68．5m，由2根方形弯扭的外柱和l根菱形内柱构件组成。组合柱沿体育场外围等距布置，主桁架围绕屋盖中心的开口呈放射形布置，主桁架与主桁架、内环桁架、组合柱、次结构等构件不规则的交叉连接，形成了“鸟巢”的特殊建筑造型。工程的主要材料采用低合金高强度结构钢，其中主结构为Q345D级钢板，局部节点采用Q460E厚钢板，次结构为Q345C级钢板，钢板厚度3～110mm不等，

5、整个钢结构的总重量约为5万t。2工程技术难点2．1钢结构内部无任何支撑为了建筑美观的需要，体育场钢结构内部无任何支撑，仅靠外侧四周的24根组合柱为主要受力结第一作者简介：楼国龙，男，助理工程师。1964年生，1990年上海造船工业职工联合大学船舶制造专业毕业，现从事钢结构制造工程的工艺设计工作。图l体育场总平面图构，组合柱与主桁架、立面次结构、顶面次结构、大楼梯等结构相互联系并交织在一起，使整个结构平衡受力，因此组合柱不仅支撑着钢结构的全部自重，而且还须承受巨大的弯矩力。单根组合柱重量达750t，其中内柱横截面

6、呈菱形，节点区域钢板厚度达110mm，且节点处分叉牛腿多达10多个，节点内部的加强筋及整个节点区域的焊缝均为全熔透焊缝，且焊接熔敷金属量大，对其焊接变形和尺寸精度不易控制。2．2变截面弯扭箱体构件变截面弯扭箱体构件是体育场钢结构的主要特点。此类构件极不规则，数量庞大，占整个工程的比例超过50％，并且每一构件均不相同，多杆交叉、节点内部构造复杂，无论其工作量还是复杂程度均为我国钢结构史上前所未有。如何对空间中的弯扭箱体构件进行平面展开与放样，以及如何对大量的此类构件进行拼装，是该工程主要的制作难点之一。～40一楼

7、国龙等：国家体育场钢结构工程建造技术万方数据2．3顶面结构节点内部结构复杂节点内部结构复杂且与牛腿相对应的内部构件夹角较小，对装焊带来很大困难。顶面结构和顶面次结构的箱型截面尺寸较小，且多为全熔透焊缝，特别是节点区域内部有多道相互交错的纵横隔板，结构复杂且施工的空间狭小，若采用常规方法装焊则无法达到工程的验收要求，必须制定特别的针对性装焊工艺。2．4现场拚装技术难度大，接头处三维定位尺寸精度高组合柱与内环主桁架等大型构件，只能在工厂小分段制作结束后，经长途运输配套发运至现场进行大分段组装。由于现场吊装分段尺寸超

8、大，结构形状变化复杂，无平直的基准面可依靠，各分段的对外接口又非常多，为保证各吊装分段起吊后能精确安装到位，要求在地面上各分段的组装必须非常精确。因此，现场拚装时的构件定位尺寸三维精度控制极为关键。3主要构件工艺措施3．1菱形内柱节点的组装工艺菱形内柱含牛腿的箱型构件节点，制作时先进行箱型主体构件与牛腿各自小合拢，再在钢平台上划线将它们拼装在一起。复杂牛腿合拢时以较大的一块异形面板为基