国家体育场-鸟巢主结构安装方案
【国家体育场工程】 【钢结构工程主结构安装方案】 1 编制依据 1.1 规范、规程及标准 序号 名称 编号 1 钢结构设计规范 GB50017-2003 2 建筑钢结构焊接技术规程 JGJ81-2002 3 钢结构制作安装施工规程 YB9254-95 4 钢结构工程施工质量验收规范 GB50205-2001 5 工程测量规范与条文说明 GB50026-93 6 建筑工程测量规程 DBJ01-21-2000 7 建筑施工平安检查标准 JGJ59-99 8 建筑工程施工现场供用电平安规范 GB50194-93 9 北京市建筑工程施工平安技术规程 DBJ01-62-2002 10 建筑工程施工质量验收统一标准 GB50300-2001 11 国家体育场钢结构工程施工质量验收标准 1.2 施工图纸及有关文件 《国家体育场钢结构设计施工图》 2004年12月审查通过的《国家体育场工程施工组织设计》 1.3 其它 序号 名称 编号 1 建筑结构长城杯工程质量评审标准 DBJ/T01-69-2003 2 建筑长城杯工程质量评审标准 DBJ/T01-70-2003 3 北京城建集团国家体育场工程总承包管理体系文件 2003版 4 国家体育场钢结构工程焊接工艺评定方案 2005.5 5 关于施工方案编制规定的通知 2 工程概况 2.1 工程简介 国家体育场位于北京市城府路南侧,奥林匹克公园中心区内,是北京2008年奥运会的主体育场。建筑顶面呈马鞍型,长轴为332.3m,短轴为297.3m,最高点高度为68.5m,最低高度为40.1m。屋盖中间开洞长度为185.3m,宽度为127.5m。 主桁架围绕屋盖中间的开口放射型布置,与屋面及立面的次结构一起形成了“鸟巢”的特殊建筑造型。大跨度屋盖支撑在周边的24根桁架柱之上,主桁架尽可能直通或接近直通,并在中部形成由分段直线构成的内环洞口。为了避开出现过于困难的节点,4榀主桁架在内环旁边截断。用分段直线代替主桁架空间弯扭曲线弦杆,削减构件的加工难度。将腹杆倾斜角度限制在60°左右,网格大小尽量匀称,上下弦节点对齐,具有较好的对称性。桁架柱、弦杆与腹杆形成完整的桁架,腹杆主要连接于外柱与立面次结构的交点。腹杆轴线与内外柱轴线在同一平面内,腹杆宽度为1200mm,与菱形内柱同宽。在屋盖上弦采纳膜结构作为屋面围护结构,屋盖下弦采纳声学吊顶。主场看台部分采纳钢筋混凝土框架-剪力墙结构体系,与大跨度钢结构完全脱开。 屋盖主结构的杆件均为箱型构件,其中,主桁架断面高度为12m,上弦杆截面为1200mm×1200mm~1000mmX1000mm,下弦杆截面为1000mm×1200mm~800mmX800mm,腹杆截面基本为600mmX600mm,主桁架沿洞口斜角交叉布置。桁架柱为三角形格构柱,,每根格构柱由两根1200mmX1200mm箱型外柱和一根1200mm×1200mm菱形内柱组成,腹杆截面为1000mm×1200mm。桁架柱上端大、下端小,上端与主桁架相连,下端埋入钢筋混凝土承台内,并将屋盖荷载传至基础。。。。。。。 除菱形内柱下端(标高+1.500m)上部采纳了Gs20Mn5V铸钢件外,屋盖主结构主要采纳Q345D、Q345GJD及Q460E钢材,其中Q460E低合金高强度钢材在国内民用建筑中首次运用。 本工程主结构约为21700吨,其中桁架柱约为10500吨,主桁架约为11200吨,次结构约11700吨,楼梯与马道约5000吨,本工程合计钢材总计约41800吨。 2.2 工程特点、难点 2.2.1 工程特点 本工程作为国家标记性建筑,2008年奥运会主场馆,其主结构特点特别显著,具体如下: (1)构件体型大,单体重量重 作为屋盖结构的主要承重构件,桁架柱最大断面达25m×20m,高度达67m,单榀最重达500吨。而主桁架高度12m,双榀贯穿最大跨度145.577+112.788m,不贯穿桁架最大跨度102.391m,桁架柱与主桁架体型大、单体重量重。 (2)节点困难 由于本工程中的构件均为箱型断面杆件,所以,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。加之次结构困难多变、规律性少,造成主结构的节点构造相当困难,节点类型多样,制作、安装精度要求高。 (3)工期紧 本工程量大,但安装工期相当短,工期紧,与土建施工交叉作业,平面场地惊慌. (4)焊接量大 本工程工地连接为焊接吊装分段多,现场焊缝长度长,加之厚板焊接、高强钢焊接、铸钢件焊接等居多,造成现场焊接工作量相当大,难度高,高空焊接仰焊多。 (5)冬雨季施工 本工程主结构吊装时间需跨越冬季和春节,所以存在冬雨季施工,施工难度较大。 2.2.2 工程难点 (1)工程组织难度大 主结构吊装时,土建施工还未结束,现场组装正在大面积开展,故存在多方施工交叉作业现象。加之,现场场地狭小,施工场地布置、构件运输及大型吊机行走路途等受到很大限制。同时,本工程结构困难,各吊装分段之间相互关联,必需按肯定依次进行组装、吊装,否则将出现窝工现象。各施工方需合理协调、统筹管理,工程组织难度大。 (2)构件翻身、吊装难度大 为降低组装难度,本工程中的桁架柱将采纳卧拼法,主桁架将采纳平拼法(内圈主桁架立拼除外),故拼装结束后、吊装前必需进行翻身工作。由于构件体型较大,重量重,翻身时吊点的设置和吊耳的选择难度较大,特殊是桁架柱的翻身,吊耳在翻身和吊装时的受力有所改变,需考虑三向受力。同时,翻身过程中的稳定性比较难限制。由于桁架柱和主桁架的分段口均为箱型断面,分段吊装时存在多个管口对接的问题,对于箱型断面,要保证多个管口的对口精度,难度巨大。起吊时,必需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,角度调整相当困难,吊装难度大。 (3)高空构件的稳定难度大 由于本工程采纳散装法(即分段吊装法),分段吊装时,高空构件的风载较大,在分段未连成整体或结构未形成整体之前,稳定性较差,特殊是桁架柱的上段和分段主桁架的稳定性较差,必需采纳合理的吊装依次(尽量首尾相接、分块吊装)和侧向稳定措施(如拉锚、缆风绳等)。 (4)焊接难度大 本工程中既有薄板焊接,又有厚板焊接,既有平焊、立焊,又有仰焊,既有高强钢的焊接,又有铸钢件的焊接,焊接工作量大。薄板焊接变形大,厚板焊接熔敷量大,温度限制和劳动强度要求高。而高空焊接、冬雨季焊接的防风雨防低温措施更使得焊接难度增大。 (5)安装精度限制难 由于施工过程中结构本身因自重和温度改变均会产生变形,而且支撑胎架在荷载作用下也会产生变形,加之,结构形体困难,均为箱型断面构件,位置和方向性均极强,安装精度受现场环境、温度改变等多方面的影响,安装精度极难限制,施工难度大。施工时必需实行必要的措施,提前考虑好如何对安装误差进行调整和消退,如何进行测量和监控,使变形在受控状态下完成,以保证整体造型和施工质量。 (6)质量