国家体育场空间巨型钢桁架安装施工技术VIP免费

国家体育场空间巨型钢桁架安装施工技术王大伟许立新陈桥生（上海宝冶建设有限公司，上海，200941）[摘要]国家体育场钢结构主体结构为空间巨型钢桁架结构体系，构件体型庞大，单体重量重，施工难度大。为此，本文特从施工方案选择、吊索具设计及吊装工艺等方面重点介绍了国家体育场空间巨型钢桁架安装施工技术。[关键词]国家体育场空间巨型钢桁架吊装安装施工技术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。钢结构建筑顶面呈马鞍型，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。主要由24榀桁架柱、24榀大跨度主桁架组成的24榀空间巨型门式刚架围绕体育场内部碗状看台切线旋转而成，空间巨型钢桁架与立面及顶面次结构交叉编织，从而形成了“鸟巢”的特殊建筑造型，见图1。2施工方案的选择国家体育场工程作为我国首次举办奥运会的主场馆，举世瞩目，其目标是建设成“国内最好、世界一流”的体育场，并保证整个工程按期完成，使奥运会顺利举行。钢结构工程作为体育场的主体工程，乃整个工程的关键。国家体育场主体钢结构由24榀巨型桁架柱及24榀大跨度桁架组成，桁架柱的最大断面25m×20m，最高68.5m，单榀最重达700t之多；主桁架高度12m，双榀贯通最大跨度258.365m。构件体型庞大，单体重量重。对于如此巨大跨度的空间桁架结构的高空安装，施工难度极大。经过国内外知名企业的方案征集，汇集了整体提升、滑移、分段吊装与高空拼装(简称散装法)及局部提升等多种施工方案。考虑到钢结构工程与其它专业的穿插施工、施工场地的限制以及面临的巨大技术挑战等因素，经过多次的方案对比、论证，最终确定“鸟巢”钢结构安装采用“高空散装”方案：所有构件分吊装单元分段进行安装，高空对接，区间合拢，结构形成后进行支撑塔架卸载。安装时，先安装南北方向桁架柱，后安装东西方向桁架柱，内外主桁架的安装穿插进行。立面次结构与楼梯则随桁架柱的安装进度一起进行安装，顶面次结构待卸载完毕再进行安装。3施工分区及吊装顺序国家体育场钢结构为巨型大跨度空间桁架结构，构件自重产生的内力所占比例较大，钢结构施工顺序对结构构件在重力荷载作用下的内力将产生明显影响。所以，为保证整个结构的整体性，减少构件自身荷载对结构的影响，主体钢结构的安装顺序应遵循对称同步、尽早形成局部稳定安装区域的原则，将钢结构对称划分为两大施工区域：I区、II区，两个区同时对称进行吊装，如图2所示。在每个施工区域，为尽早形成安装区域局部稳定，将主体钢结构安装分为了三个阶段。先南北、后东西、最后进行四个角部区域主桁架的安装，并进行区间整体合拢。根据吊车的吊装能力，又分为了内外两个施工区，内外环吊车根据施工区域划分进行内外环构件的吊装。4空间巨型钢桁架安装施工技术对于国家体育场主体钢结构采用散装法的吊装方案，巨型桁架柱及大跨度空间桁架均散件运至现场，在现场进行地面拼装。分段吊装前，在主桁架下面搭设施工用支撑塔架，然后分段进行吊装，待屋面主结构形成整体后，支撑塔架再整体同步卸载。根据整个体育场钢结构的结构形式及构件特性，结合所选用吊车的吊装能力及吊装顺序，将整个体育场的主体钢结构分为了48个桁架柱吊装段，182个主桁架吊装段。每个施工分区选用1台800t履带吊和1台600t履带吊进行主结构的吊装。其中，800t履带吊布置在外环，负责桁架柱、外圈主桁架及部分中圈主桁架的安装，600t履带吊布置在内环，负责内圈及部分中圈主桁架的安装。4.1巨型桁架柱施工技术国家体育场空间巨型桁架柱为三角形断面组合柱，主要由一根菱形内柱和两根箱型外柱组成，内、外柱之间设有箱型腹杆，两外柱之间则设有箱型立面次结构。桁架柱断面上大下小，外柱在上部弯曲圆弧形收拢到菱形内柱上。每个施工区12根桁架柱的高度、重量、结构形态都各不相同，且结构非常复杂。由于桁架柱的重心偏向内柱，且位于内外柱之间，所以，为保证桁架柱脱胎时主吊点的受力和桁架柱的侧向稳定性及桁架柱脱胎后的临时搁放，桁架柱采用内柱朝上的正立三角卧拼的形式整体进行地...