国家体育场钢结构施工关键技术.doc

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1、个人资料整理仅限学习使用国家体育场钢结构施工关键技术李久林 高树栋 邱德隆 李文标 万里程 魏义进 陈桥生提  要：本文主要从方案选择、施工部署、主次结构吊装、钢结构合拢和支撑卸载以及厚板焊接等方面对国家体育场钢结构工程安装过程中的关键施工技术进行了介绍，期望对类似工程施工提供参考。关键词：钢结构、吊装、合拢、卸载、厚板焊接、关键施工技术1工程简况国家体育场钢结构工程由24榀门式刚架围绕着体育场内部混凝土碗状看台区旋转而成，其中22榀拉通或基本拉通。大跨度钢结构大量采用由钢板焊接而成的箱形构件，交叉布置的主结构与屋面、立面的次结构一起编织成“鸟巢”的造型。所有钢结构构件形成结构及建筑外形

2、。16/16个人资料整理仅限学习使用国家体育场钢结构施工关键技术李久林 高树栋 邱德隆 李文标 万里程 魏义进 陈桥生提  要：本文主要从方案选择、施工部署、主次结构吊装、钢结构合拢和支撑卸载以及厚板焊接等方面对国家体育场钢结构工程安装过程中的关键施工技术进行了介绍，期望对类似工程施工提供参考。关键词：钢结构、吊装、合拢、卸载、厚板焊接、关键施工技术1工程简况国家体育场钢结构工程由24榀门式刚架围绕着体育场内部混凝土碗状看台区旋转而成，其中22榀拉通或基本拉通。大跨度钢结构大量采用由钢板焊接而成的箱形构件，交叉布置的主结构与屋面、立面的次结构一起编织成“鸟巢”的造型。所有钢结构构件形成结

3、构及建筑外形。16/16个人资料整理仅限学习使用钢结构屋面呈双曲面马鞍型，最高点高度为68.5m，最低点高度为40.1m；平面上呈椭圆形，长轴为332.3m、短轴为297.3；屋盖中部的开口内环呈椭圆型，长轴为185.3m，短轴为127.5m；大跨度屋盖支撑在24根桁架柱之上，柱距为38.0m。屋顶主结构均为箱型截面，上弦杆截面基本为1000mm×1000mm，下弦杆截面基本为800mm×800mm，腹杆截面基本为600mm×600mm，腹杆与上下弦杆相贯，屋顶桁架矢高12.0m。竖向由24根组合钢结构柱支撑，每根组合钢结构柱由两根1200mm×1200mm箱型外柱和一根菱形内柱组成，每

4、个桁架柱下设有一个T型钢柱脚，荷载通过它传递至基础。立面次结构截面基本为1200mm×1000mm，顶面次结构截面基本为1000mm×1000mm。设计总用钢量约42000吨。钢板的最大厚度110mm。当钢板厚度≤34mm时，采用Q345钢材；当钢板厚度≥36mm时，采用Q345GJ钢材；当钢板厚度为100mm时，采用Q345GJ和Q460钢材；当板厚为110mm时，采用Q460钢材。具体板厚分布情况如图1-2所示。另外，桁架柱内柱由菱形截面向矩形截面转换处采用GS-20Mn5V级铸钢件

5、情况如表1-1、表1-2所示。另外，设计规定钢结构的合拢温度为14±4℃，支撑塔架卸载按照“分阶段整体分级同步”原则进行。2工程特点及难点2.1大量采用空间弯扭构件、节点复杂，加工制作及安装难度大为了体现“鸟巢”独特的建筑造型，本工程大量采用空间弯扭构件，无固定的线型。同时，本工程中无论是主结构之间，还是主次结构之间，都存在多根杆件空间汇交现象；加之次结构复杂多变、规律性少，造成主结构的节点构造相当复杂，节点类型多样，制作、安装精度要求高。如图2-1。16/16个人资料整理仅限学习使用2.2构件体型大、单体重量重，构件翻身、吊装难度大作为屋盖结构的主要承重构件的桁架柱最大外形尺寸达25m

6、×20m×68.5m，分两段吊装，吊装单元最重达360多吨，吊装高度最高达68.5m。而主桁架高度12m，双榀贯通最大跨度约260m，吊装单元最重262吨，构件最长约43m。由于构件体型较大，重量重，各类构件重心位置互不相同，翻身时吊点的设置和吊耳的选择难度较大，特别是桁架柱的翻身，吊耳在翻身和吊装时的受力有所变化，需考虑三向受力。翻身过程中的稳定性控制难度大。起吊时，必须调整好分段构件的角度和方位，而对于体型大、重量重的构件，角度调节相当困难，吊装难度大。如图2-2。16/16个人资料整理仅限学习使用2.3焊接量大、焊接难度大本工程为全焊接钢结构，焊缝总长度约30万m，焊缝折算总长度约

7、280万m。钢板厚度从3mm到110mm，焊接位置涉及平焊、横焊、立焊和仰焊，且焊接工作跨整个冬季。既有高强钢