国家体育场钢结构施工关键技术

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 工程概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纳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。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，采纳 Q345 钢材；当钢板厚度≥36mm 时，采纳 Q345GJ 钢材；当钢板厚度为 100mm时，采纳 Q345GJ 和 Q460 钢材；当板厚为 110mm 时，采纳 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对矩形截面转换处采纳GS-20Mn5V 级铸钢件（C19 桁架柱除外），铸钢件最厚达 140mm。而且，设计对钢材的抗撕裂性能和冲击韧性作了明确要求。具体情况如表 1-1、表 1-2 所示。另外，设计规定钢结构的合拢温度为 14±4℃，支撑塔架卸载根据“分阶段整体分级同步”原则进行。2 工程特点及难点2.1 大量采纳空间弯扭构件、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，本工程大量采纳空间弯扭构件，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...