楊嗣信:奧運(yùn)工程施工新技術(shù)
北京市政府專(zhuān)業(yè)顧問(wèn)、08奧運(yùn)工程專(zhuān)家組組長(zhǎng)楊嗣信教授
目 錄
第一部分 奧運(yùn)工程概況
第二部分 主要奧運(yùn)工程新技術(shù)介紹
一、 國(guó)家體育場(chǎng)（鳥(niǎo)巢工程）
二、 國(guó)家游泳中心（水立方工程）
三、 國(guó)家體育館
四、 老山自行車(chē)館
五、 北京科技大學(xué)體育館
六、 五棵松體育館
第三部分 奧運(yùn)工程其它新技術(shù)
第四部分 結(jié)束語(yǔ)
第一部分 奧運(yùn)工程概況
此次奧運(yùn)會(huì)，我國(guó)計(jì)劃使用37個(gè)比賽場(chǎng)館，奧運(yùn)建設(shè)項(xiàng)目分布在北京及沈陽(yáng)、秦皇島、天津、青島、上海 6 個(gè)城市。其中27個(gè)項(xiàng)目的比賽安排在北京的31個(gè)場(chǎng)館,其中新建場(chǎng)館12個(gè)，改擴(kuò)建場(chǎng)館11個(gè)，臨時(shí)場(chǎng)館8個(gè)，總建筑面積約108萬(wàn)平米。
北京奧運(yùn)場(chǎng)館主要集中在城市的北部和西部，分為四個(gè)區(qū)域，一個(gè)中心區(qū)，就是奧林匹克公園中心區(qū)，另外三個(gè)是西部社區(qū)、大學(xué)區(qū)和北部風(fēng)景旅游區(qū)。
其中：
比賽場(chǎng)館及相關(guān)設(shè)施共36項(xiàng)（見(jiàn)附件1）；
訓(xùn)練場(chǎng)館共24項(xiàng)（見(jiàn)附件2 ）；
奧林匹克公園及市政基礎(chǔ)設(shè)施共4項(xiàng)（見(jiàn)附件3）。
附件1
國(guó)家體育場(chǎng)、國(guó)家游泳中心、國(guó)家體育館 、五棵松體育館 、北京射擊館 、老山自行車(chē)館 、順義水上中心、北京大學(xué)體育館、中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)體育館、北京工業(yè)大學(xué)體育館 、北京科技大學(xué)體育館、奧林匹克公園網(wǎng)球中心 、國(guó)家會(huì)議中心 、豐臺(tái)壘球場(chǎng) 、北京航空航天大學(xué)體育館 、北京理工大學(xué)體育館 、奧體中心體育場(chǎng) 、奧體中心體育館 、英東游泳館 、老山山地自行車(chē)場(chǎng)、首都體育館 、北京射擊場(chǎng)飛碟靶場(chǎng) 、北京工人體育場(chǎng) 、北京工人體育館 、奧林匹克公園曲棍球場(chǎng) 、奧林匹克公園射箭場(chǎng) 、朝陽(yáng)公園沙灘排球場(chǎng) 、五棵松棒球場(chǎng) 、老山小輪車(chē)賽場(chǎng) 、鐵人三項(xiàng)賽場(chǎng) 、城市公路自行車(chē)賽場(chǎng) 、奧運(yùn)村 、奧運(yùn)村北部區(qū) 、數(shù)字北京大廈 、媒體村一期 、媒體村二期
附件2
北京體育大學(xué)訓(xùn)練館A和B、游泳館、田徑館、綜合館、田徑場(chǎng)A（長(zhǎng)投）、大鵬館 、自劍中心馬術(shù)訓(xùn)練場(chǎng) 、奧體中心體育場(chǎng)練習(xí)場(chǎng)、體育館附館1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)場(chǎng)地 、奧體中心曲棍球練習(xí)場(chǎng) 、清華大學(xué)體育館、游泳跳水館 、中國(guó)人民大學(xué)游泳館、世紀(jì)館 、北京語(yǔ)言大學(xué)體育館 、北京交通大學(xué)體育館 、北京師范大學(xué)附屬實(shí)驗(yàn)中學(xué)體育館 、二十一世紀(jì)游泳館 、首鋼籃球中學(xué) 、北京聯(lián)合大學(xué)、首都體育學(xué)院游泳館、田徑館、大學(xué)生體育館、田徑場(chǎng)首都師范大學(xué)體育館木樨園綜合訓(xùn)練館、游泳館、光彩體育館工人體育場(chǎng)練習(xí)場(chǎng)海淀體育場(chǎng)、體育館、海淀體育中心綜合館北京八中體育館、游泳館月壇體育館、綜合訓(xùn)練館、地壇體育館宣武廣安體育館石景山體育館朝陽(yáng)體育館、朝陽(yáng)體育中心田徑場(chǎng)昌平田徑場(chǎng)、游泳池
附件3
奧林匹克公園中心區(qū)、奧林匹克森林公園 、場(chǎng)館周邊市政道路、專(zhuān)項(xiàng)工作
第二部分 主要奧運(yùn)工程新技術(shù)介紹
一、國(guó)家體育場(chǎng)（鳥(niǎo)巢工程）：
工程概況：
建設(shè)地點(diǎn)：奧林匹克中心區(qū)
賽時(shí)功能：田徑、足球
外部形狀：橢圓形馬鞍狀
建筑面積：25.8萬(wàn)m2
長(zhǎng)：330m；寬：280m；高：40.7~69.2m
座席數(shù)：110000個(gè)
頂部開(kāi)口：182m×124m
設(shè)計(jì)特點(diǎn)：
?。ㄒ唬┲黧w鋼結(jié)構(gòu)：
國(guó)家體育場(chǎng)屋蓋結(jié)構(gòu)的平面投影為橢圓形，頂面為比較平坦的馬鞍曲面。屋面開(kāi)口近似橢圓形，由兩條橢圓線(xiàn)段和兩條圓弧線(xiàn)段合成。
看臺(tái)為RC結(jié)構(gòu)，外部圍護(hù)結(jié)構(gòu)為鋼結(jié)構(gòu)。 RC結(jié)構(gòu)與鋼結(jié)構(gòu)完全脫開(kāi)。鋼結(jié)構(gòu)由24根組合鋼柱及24榀屋頂桁架組成，形成網(wǎng)絡(luò)狀（斜交）網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，酷似中國(guó)瓷器裂紋和“鳥(niǎo)巢”形狀，而得名“鳥(niǎo)巢”。
結(jié)構(gòu)主桁架上弦桿與屋面次結(jié)構(gòu)的桿件截面尺寸均為1000×1000mm；下弦桿的主要截面尺寸為800×800mm，在靠近組合柱位置局部為1200×1000mm；組合柱與立面次結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面尺寸均為1200×1200mm。
鋼結(jié)構(gòu)總重約4萬(wàn)噸，其中桁架1.4萬(wàn)噸，組合柱約1.3萬(wàn)噸，次結(jié)構(gòu)1.2萬(wàn)噸，樓梯馬道等0.5萬(wàn)噸。鋼板厚度﹥34mm時(shí)采用Q345；當(dāng)﹥36mm時(shí)采用Q345GJ；少量采用Q460、Q460ML鋼材。
主桁架、次結(jié)構(gòu)及組合柱均采用焊接箱形截面，桿件之間主要采用焊接連接。
（二）組合鋼柱:
主體結(jié)構(gòu)周邊共24根鋼格構(gòu)柱支撐，每根鋼格構(gòu)柱由2根1200×1200mm2箱形鋼柱和1根菱形鋼柱組成（頂、底部厚鋼板90-100mm；其它厚50-80mm）。
結(jié) 構(gòu) 柱
?。ㄈ╀摻Y(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)
主結(jié)構(gòu)均為大截面箱型構(gòu)件，節(jié)點(diǎn)在空間匯交多根桿件；次結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)復(fù)雜多變、規(guī)律性少。
鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)示意圖
(四) 屋面膜結(jié)構(gòu)：
國(guó)家體育場(chǎng)的屋面由鋼結(jié)構(gòu)和膜結(jié)構(gòu)共同組成。膜結(jié)構(gòu)可分為屋面圍護(hù)結(jié)構(gòu)、聲學(xué)吊頂。屋面上層維護(hù)結(jié)構(gòu)采用單層ETFE膜材，下層聲學(xué)吊頂采用單層PTFE膜材，屋蓋開(kāi)口的內(nèi)環(huán)桁架里面采用防水的PTFE膜。
ETFE膜厚度為250微米，無(wú)色透明，透光率≧87%?？估瓘?qiáng)度≧50N/mm2,彈性模量≧965N/mm2。
PTFE下弦聲學(xué)吊頂膜材料的吸聲率≧70%，透光率≧30%。
（五）巨型懸挑梁
樓板用無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土,大挑梁用有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土,用7φs5(φs15)鋼絞線(xiàn),A=139mm2,等級(jí)1860N/mm2;
體育館內(nèi)部看臺(tái)
鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù):
?。ㄒ唬┦┕るy點(diǎn)
鋼結(jié)構(gòu)與混凝土結(jié)構(gòu)施工交叉作業(yè)，施工難度大。
由于桿件組拼的桁架均為曲面，且設(shè)計(jì)要求曲線(xiàn)變化平滑自然，對(duì)焊工水平、焊接設(shè)備、組拼胎架要求高。
鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)組拼、安裝精度要求高，精度控制難度大。
針對(duì)鋼結(jié)構(gòu)復(fù)雜多變的曲線(xiàn)、曲面造型，計(jì)算機(jī)模擬制作、安裝工況難度大。
桿件空間交匯角度小，局部超厚鋼板焊接、高強(qiáng)鋼Q460鋼焊接、鑄鋼件焊接等納入專(zhuān)門(mén)的研究課題，采取有效的預(yù)控措施，現(xiàn)場(chǎng)焊接難度大，焊材總消耗量約兩百?lài)崱?/FONT>
部分鋼構(gòu)件組拼而成的剛架為不規(guī)則曲面，對(duì)此巨型鋼結(jié)構(gòu)組拼和安裝實(shí)施三維測(cè)量控制，組拼、安裝的難度大。
大跨度巨型鋼結(jié)構(gòu)屋蓋，支撐數(shù)量多，分布面積大，卸載實(shí)施控制難度大。
鋼結(jié)構(gòu)防腐處理難度高。
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（二）安裝單元?jiǎng)澐?/FONT>
主結(jié)構(gòu)共劃分為258安裝單元，其中：平面桁架163個(gè)單元，24個(gè)空間桁架單元，72個(gè)鋼柱安裝單元。安裝單元空間桁架最大重量為163t，平面桁架94t，最大長(zhǎng)度為42m。
?。ㄈ┌惭b分區(qū)劃分
根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)總體安裝方案確定的分階段對(duì)稱(chēng)安裝原則，將鋼結(jié)構(gòu)安裝劃分Ⅰ、Ⅱ兩個(gè)分區(qū)，Ⅰ區(qū)范圍為P21鋼柱~P8鋼柱區(qū)域， Ⅱ區(qū)范圍為P9鋼柱~P20鋼柱區(qū)域。
?。ㄋ模┲鹘Y(jié)構(gòu)安裝順序
主結(jié)構(gòu)的安裝順序遵循對(duì)稱(chēng)同步、盡早形成安裝區(qū)域局部穩(wěn)定的原則?？傮w上分為三個(gè)階段八個(gè)區(qū)域，第一階段安裝1、2區(qū)域；第二階段安裝3、4區(qū)域，第三階段安裝5、6、7、8區(qū)域。
?。ㄎ澹┐谓Y(jié)構(gòu)安裝順序
在支撐塔架卸載前隨每個(gè)階段鋼組合柱的安裝進(jìn)行立面次結(jié)構(gòu)的安裝。
在支撐塔架卸載之后安裝頂面次結(jié)構(gòu)。
?。┲嗡?/FONT>
支撐塔架塔身：四肢取外徑為351的無(wú)縫鋼管，接地下部四節(jié)間為Φ351×16，上部其他桿件為Φ351×12；水平面內(nèi)腹桿取Φ219×8，斜向面內(nèi)腹桿取Φ180×6，四肢對(duì)角線(xiàn)豎面內(nèi)腹桿取Φ140×4。
塔架連系桁架：弦桿取Φ219×8，腹桿取Φ140×6。
支 撐 塔 架 示 意 圖
?。ㄆ撸┬?載
在鳥(niǎo)巢的建設(shè)過(guò)程中，主體鋼結(jié)構(gòu)的重量主要由78根臨時(shí)搭建的鋼柱支撐，卸載就是將這78根支柱產(chǎn)生的78個(gè)受力區(qū)域，在整體、分級(jí)、同步的前提下緩慢而又平穩(wěn)地拆除，讓鳥(niǎo)巢由被外力支撐的狀態(tài)，變成完全由自身支撐。
78個(gè)受力點(diǎn)根據(jù)需要分布在鳥(niǎo)巢的外圈、中圈和內(nèi)圈上，外圈24個(gè)，中圈24個(gè)，內(nèi)圈30個(gè)。卸載過(guò)程分為7個(gè)大步驟，每個(gè)大步驟又包括5個(gè)小步驟，按位置順序依次是：外圈、中圈、內(nèi)圈、中圈、內(nèi)圈。
每小步的卸載分三個(gè)環(huán)節(jié):
第一環(huán)節(jié),升起千斤頂,使它與墊塊共同支撐;
第二環(huán)節(jié),撤去鋼柱頂端的第一層墊塊,此時(shí)這個(gè)區(qū)域的受力完全由千斤頂支撐；
第三環(huán)節(jié),千斤頂緩慢下降,一直降到第二層墊塊的高度,此時(shí)該點(diǎn)的受力再次由鋼柱與千斤頂共同承擔(dān).
二、國(guó)家游泳中心（水立方工程）：
工程概況：
建設(shè)地點(diǎn)：奧林匹克中心區(qū)
賽時(shí)功能：游泳、跳水、水球等比賽
建筑面積：8.7萬(wàn)m2
高：31m（地下兩層，地上五層）
正方形面積：177×177m
座席數(shù)：91000個(gè)
設(shè)計(jì)特點(diǎn):
國(guó)家游泳館又名“水立方”，由于其墻面、屋面、內(nèi)外、上下均采用了充氣膜結(jié)構(gòu)，因此猶如滴水的效果，由此命名“水立方”。
屋面及墻體結(jié)構(gòu)均為鋼管球型焊接網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，屋頂7.7m厚，墻體約3m厚，用不同規(guī)格鋼管通過(guò)鋼球節(jié)點(diǎn)焊成大小不同的6－－7角形的蜂窩形平面，看上去頗不規(guī)則，實(shí)際上有規(guī)律的。
膜結(jié)構(gòu)：
“水立方”是世界上最大的膜結(jié)構(gòu)工程，除了地面之外，外表都采用了新型鋼膜結(jié)構(gòu)體系，由一系列類(lèi)似于細(xì)胞、水晶體的延性多面體空間鋼框架結(jié)構(gòu)單元和ETFE材料（乙烯-四氟乙烯共聚物）充氣薄膜共同組成。目前世界上只有三家企業(yè)能夠完成這種膜結(jié)構(gòu)。
膜結(jié)構(gòu)非常輕巧，具有較強(qiáng)的隔熱功能和良好的自潔性 ，其去濕防霧功能對(duì)游泳運(yùn)動(dòng)尤為重要；另外，修補(bǔ)這種結(jié)構(gòu)也非常方便。
膜結(jié)構(gòu)的充氣裝置
ETFE膜材料是一種柔性材料，延展性好，自重輕，屈服強(qiáng)度可達(dá)50N/ mm2，而密度僅為1.75g/cm3。本工程ETFE氣枕均由3層或4層ETFE膜構(gòu)成，每層膜的厚度在100至250微米之間。
國(guó)家游泳中心工程ETFE屋面及立面裝配系統(tǒng)為我國(guó)第一個(gè)采用ETFE膜材料作為立面維護(hù)體系的建筑，它的應(yīng)用填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。
施工技術(shù)
屋面鋼結(jié)構(gòu)采用“高空散裝”工藝，支搭滿(mǎn)堂紅腳手架，用鋼管扣件腳手架及安德固腳手架?？奂_手架1200×1200×1200 mm，卸載點(diǎn)為400×400×600 mm（步距）頂部用“U形托”托住100×100mm木方@400中－中上鋪雙層木方，木方上再鋪鋼板。
?。ㄒ唬┕?jié)點(diǎn)支撐布置
卸載點(diǎn)布置及荷載值詳圖
荷載為4t以下時(shí)節(jié)點(diǎn)位置支撐架詳圖
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?。ǘw腳手架布設(shè)
外側(cè)墻雙排單立桿，外墻內(nèi)側(cè)及內(nèi)墻兩側(cè)采用3排單立桿腳手架，縱距1200mm，排距1200mm，大橫桿步距1200mm，小橫桿間距≤1000mm；腳手架高度約35m，設(shè)連墻桿（3600×1200 mm），下方另設(shè)大眼安全網(wǎng)。
?。ㄈ┌驳鹿蹋?ADG ）系列模塊式腳手架簡(jiǎn)介
ADG 系列腳手架采用居世界領(lǐng)先地位的法國(guó)ENTREPOSE ECHAFAUDAGES技術(shù)，由CRAB 模塊和模板支撐構(gòu)成。CRAB模塊由水平桿、立桿和對(duì)角拉桿分別在橫向、縱向和豎向構(gòu)成一個(gè)三維結(jié)構(gòu)單元，再由該結(jié)構(gòu)單元重復(fù)組合，形成三維空間架體。腳手架架設(shè)高度最高達(dá)100米，最大承載力6噸/桿，架體最大縱距為3米、步距為2米，最大支撐單元體承載力達(dá)40噸。
安德固腳手架優(yōu)點(diǎn)：
兼容性好、拆裝便捷；
可以構(gòu)成超大尺寸，超高、懸挑等特殊結(jié)構(gòu)；
采用低碳合金結(jié)構(gòu)鋼，剛性和韌性好；
自鎖連接功能，搭接安全性強(qiáng)；
采用熱鍍鋅工藝，使用壽命長(zhǎng)；
自重輕，約是扣件式鋼管腳手架整架重量的2/3 ；
整架結(jié)構(gòu)按照“鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范”設(shè)計(jì)和安裝，科學(xué)、可靠、安全；
滿(mǎn) 堂 紅 腳 手 架
安德固（ ADG ）系列模塊式腳手架
安德固腳手架接頭
?。ㄋ模╊A(yù)應(yīng)力梁(后張法)
三 、國(guó)家體育館
工程概況
建設(shè)地點(diǎn)：奧林匹克中心區(qū)
賽時(shí)功能：競(jìng)技體操、蹦床、手球等
外部形狀：?jiǎn)蜗虿ɡ诵?/FONT>
建筑面積：8.1萬(wàn)m2
比賽館：114×144.5m；熱身館：51×63m
屋蓋高度：38~43m--34~28m
座席數(shù)：18000個(gè)
設(shè)計(jì)、施工和材料選用完全由國(guó)內(nèi)技術(shù)人員完成
設(shè)計(jì)特點(diǎn)
（一）下部結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)與型鋼混凝土框架鋼支撐相結(jié)合的混合型結(jié)構(gòu)體系。
?。ǘ┪萆w采用造型新穎、結(jié)構(gòu)先進(jìn)的大跨度空間結(jié)構(gòu)體系--雙向張弦空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)體系。
鋼屋架上弦為正交正放的平面桁架（球節(jié)點(diǎn)）；下弦為預(yù)應(yīng)力張拉索，穿過(guò)鋼支撐（垂直撐桿）下端的雙向索夾節(jié)點(diǎn)，形成雙向空間張索網(wǎng)，長(zhǎng)向有18榀桁架，其中每邊有2榀為非預(yù)應(yīng)力桁架；短向有14榀桁架，其中每邊有2榀為非預(yù)應(yīng)力桁架 。
屋蓋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖
（三）鋼屋架的上弦（上層）即空間桁架的上弦面內(nèi)桿件均為圓管（無(wú)縫鋼管）ф159×6－ф480×24，下弦面內(nèi)所有桿件為軋制或焊接矩形管350×200×8×8－450×275×25×20；上弦焊接球節(jié)點(diǎn)，下弦采用相貫節(jié)點(diǎn)，撐桿為219×12圓管，最長(zhǎng)達(dá)9.25m，鋼索采用擠包雙護(hù)層大節(jié)距扭絞型纜索，索端為鑄鋼節(jié)點(diǎn)。
桁架鑄鋼節(jié)點(diǎn)
預(yù)應(yīng)力鋼索交會(huì)點(diǎn)
施工技術(shù)
鋼屋蓋施工的總體思路為：地面分段組裝、高空整榀拼裝、同步積累滑移、分步對(duì)稱(chēng)張拉。本項(xiàng)目建成后將成為國(guó)內(nèi)外同類(lèi)結(jié)構(gòu)中跨度最大的雙向張弦結(jié)構(gòu)，施工技術(shù)新穎，施工難度大。
?。ㄒ唬┑孛嫫囱b：
地面拼裝桁架總長(zhǎng)145m，高10 m。對(duì)拼裝場(chǎng)地、拼裝尺寸及焊接變形控制等要求高。
地 面 拼 裝 圖
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（二）鋼屋蓋液壓帶索同步積累滑移施工工藝
高空積累滑移同步控制施工技術(shù)，能精確地控制滑移過(guò)程中的位移和變形，同時(shí)解決了土建和鋼屋架的交叉作業(yè)施工。但如何解決安裝、就位，帶索滑移和滑移過(guò)程中索對(duì)鋼屋架的受力影響是本工程的一個(gè)難點(diǎn)。
1、數(shù)控滑移及技術(shù)措施
滑移概述：
在東側(cè)的主體結(jié)構(gòu)端搭設(shè)南北向的胎架，使用吊車(chē)將分段桁架在高空平臺(tái)上組裝成單榀整體；在7軸（北邊）及24軸（南邊）處設(shè)置滑移通道，在16軸（中間）處沿東西方向搭設(shè)臨時(shí)平臺(tái)，在臨時(shí)平臺(tái)上設(shè)置兩滑道。兩榀桁架及連接構(gòu)件在胎架上組裝成整體后，利用四條滑道、采用計(jì)算機(jī)控制的液壓同步推進(jìn)設(shè)備，往西側(cè)方向滑移8.5米；再進(jìn)行第三榀主桁架組裝，如此循環(huán)，直至13榀主桁架及其連接桿件全部滑移安裝到位。最后，第14榀桁架在胎架上組裝。
共設(shè)四個(gè)滑道，滑移過(guò)程三個(gè)支撐點(diǎn)支撐滑移桁架。
滑 移 順 序 圖
滑移要點(diǎn)
桁架與滑軌接觸部分均采用鋼板接觸滑動(dòng)磨擦方式 。支座處兩滑道采用2[16b及50kg/m重型鋼軌。
跨中兩滑道采用H500×300×10×16及50kg/m重型鋼軌。
東側(cè)拼裝平臺(tái)可滿(mǎn)足兩榀拼裝，除第一次滑移外，每次只拼裝一榀桁架，拼裝平臺(tái)上增設(shè)四條短滑軌，滑移過(guò)程總有一榀桁架是五點(diǎn)留在胎架，等待與拼裝桁架連接。
滑移一次只滑移一個(gè)柱距8.5 m，分兩階段，先滑1.2m將桁架下弦騰空，在二層平臺(tái)上安裝撐桿和索，再滑移7.3m，拼裝下榀桁架。
滑移采用直接就位，軌道通長(zhǎng)布置，在滑移到最終就位距離柱頭位置100mm后，停止滑移，將滑動(dòng)支座處軌道割除，安裝好滑動(dòng)支座，桁架直接滑移到滑動(dòng)支座上固定。
本工程采用液壓爬行器作為推進(jìn)驅(qū)動(dòng)設(shè)備。液壓爬行器為組合式結(jié)構(gòu)，一端以楔型夾塊與滑移重型軌道連接，另一端以鉸接點(diǎn)形式與滑移胎架或構(gòu)件連接，中間利用液壓油罐驅(qū)動(dòng)爬行。系統(tǒng)安裝完成后，需要進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，并按照20%壓力遞增分級(jí)加載，確認(rèn)安全后開(kāi)始滑移。
液壓爬行器
滑移流程：
第一步：滑移軌道預(yù)埋件設(shè)置；
第二步：滑移軌道布置、鋪設(shè)；
第三步：液壓同步滑移系統(tǒng)設(shè)備安裝、調(diào)試；
第四步：桁架逐榀累積滑移；
第五步：桁架支座就位，滑移設(shè)施（軌道、液壓爬行器等）拆除。
2、預(yù)應(yīng)力施加技術(shù)
預(yù)應(yīng)力施加分三級(jí)，第一級(jí)施加80%，第二級(jí)施加100%，第三級(jí)微調(diào)。
第一級(jí)張拉千斤頂由兩邊往中間移動(dòng)。
第二級(jí)張拉千斤頂由中間往兩邊移動(dòng)。
流程圖如下：
預(yù)應(yīng)力施加流程圖
?。ㄈ┦┕み^(guò)程中監(jiān)測(cè)技術(shù)
四、老山自行車(chē)館
工程概況：
建設(shè)地點(diǎn)：北京石景山區(qū)
賽時(shí)功能：步槍、手槍和移動(dòng)靶項(xiàng)目
外部形狀：蝶形
建筑面積：3.3萬(wàn)m2
鋼屋蓋直徑：149.5m
建筑高度：69.21m
座席數(shù)：6000個(gè)
鋼屋蓋設(shè)計(jì)特點(diǎn)
鋼屋蓋為球型節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，支在10.35m高的鋼人字柱上（球絞可轉(zhuǎn)動(dòng)支座），網(wǎng)架為正放四角錐桿接球節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)格尺寸約4m，總重量570T。
中心鋼網(wǎng)殼安裝技術(shù)
施工方法采取“逐圈外擴(kuò)，分步提升”的方法。
提升系統(tǒng)采用由絞磨牽引的獨(dú)腳拔桿系統(tǒng)（土方法），先在地面上組裝好直徑為40米的內(nèi)圈網(wǎng)殼，用8根拔桿提升到一定高度后，將網(wǎng)殼四周接擴(kuò)至直徑72米（安裝中圈）。在此范圍內(nèi)再安裝中圈拔桿14根，提升到一定高度再向外圈擴(kuò)接安裝第三圈網(wǎng)殼達(dá)103米直徑，依此類(lèi)推，安裝第四圈網(wǎng)殼達(dá)125米直徑（安裝外圈），重量為520T，共分6次完成提升就位。
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五、北京科技大學(xué)體育館
工程概況
建設(shè)地點(diǎn)：北京科技大學(xué)
賽時(shí)功能：柔道、跆拳道
建筑面積：2.5萬(wàn)m2
座席數(shù)：固定4068個(gè)、臨時(shí)3956個(gè)
鋼屋蓋設(shè)計(jì)特點(diǎn)
比賽館之屋蓋為正交正方桁架式螺栓球節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)架鋼管間直接相貫的焊接點(diǎn)節(jié)桁架；游泳館鋼屋蓋為正交斜放桁架式螺栓球節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架，網(wǎng)架桿件采用直縫高頻管或無(wú)縫鋼管，D≥140mm，Q345B級(jí)鋼，<140mm為Q235；鋼球?yàn)?5#鋼，高強(qiáng)螺栓為40Cr，桁架鋼管Q345B無(wú)縫鋼管，鋼板為Q235。
鋼屋蓋施工技術(shù)
1、比賽館和游泳館的鋼屋蓋均采用地面拼裝、土法（拔桿）提升 施工技術(shù)。（比賽館網(wǎng)架拔桿平面布置圖）
網(wǎng)架施工區(qū)域劃分圖
比賽場(chǎng)館網(wǎng)架拔桿西立面布置圖
2、網(wǎng)架吊點(diǎn)設(shè)置
六、五棵松體育館工程
主要內(nèi)容
一、工程簡(jiǎn)介
二、施工組織的實(shí)施
三、屋面鋼桁架深化設(shè)計(jì)
四、滑移輔助措施設(shè)計(jì)
五、屋面桁架滑移
六、桁架卸載
七、鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量控制情況
1.工程簡(jiǎn)介
工程概況
五棵松體育館將作為北京2008年奧運(yùn)會(huì)籃球比賽場(chǎng)館，占地面積20000m2,可容納觀(guān)眾約1.8萬(wàn)人。五棵松體育館結(jié)構(gòu)地上6層（含1個(gè)夾層），地下1層，檐高高度為37.3 m，主體結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土框架，屋架結(jié)構(gòu)為120m雙向正交魚(yú)腹式空間鋼桁架體系。
屋面鋼桁架總重量約3500t，桁架為雙向?qū)ΨQ(chēng)布置，間距為12m，共有26榀。桁架截面形式為上弦水平、下弦魚(yú)成變高度魚(yú)腹式，支座處高均為6.3m，跨中高最從6.3～9.3m不等。桁架上下弦和腹桿桿件截面為箱形和H型，所用鋼材材質(zhì)為Q345C，最大板厚為50mm。屋面桁架共有20個(gè)支座，其中屋架結(jié)構(gòu)四角的支座為固定鉸支座，其余16個(gè)支座為滑動(dòng)球鉸支座。
工程特點(diǎn)及難點(diǎn)
?。?）施工時(shí)結(jié)構(gòu)受力體系改變大
本工程屋面桁架是由雙向正交的平面桁架組成的空間桁架體系。構(gòu)件在安裝滑移過(guò)程中，由于空間體系尚未形成，原雙向受力，在安裝過(guò)程中為單向受力體系，對(duì)結(jié)構(gòu)的受力體系有所改變，因此施工時(shí)必須采取相應(yīng)加固措施，保證施工過(guò)程中結(jié)構(gòu)的應(yīng)力與撓度在許可的范圍內(nèi)。
?。?）結(jié)構(gòu)跨度大
本工程中桁架的跨度為120m。同時(shí)鋼桁架雙向受力，施工時(shí)要盡量保證空間的整體性，因此桁架在制作運(yùn)輸分段時(shí)，將主桁架分為24m左右的制作單元，利用本工程北側(cè)的拼裝場(chǎng)地進(jìn)行拼裝。
?。?）結(jié)構(gòu)雙向布置、其桁架下弦存在空間關(guān)系
由于桁架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為雙向受力體系且下弦為魚(yú)腹形狀，存在空間關(guān)系，地面拼裝、高空拼裝空間關(guān)系控制難度較大。
?。?）單件體型大，構(gòu)件重
本工程桁架單件體型大，桁架兩端高度在6.3～9.3m之間，構(gòu)件的單重較大，最重單榀桁架的重量達(dá)到165t。
（5）鋼結(jié)構(gòu)加工、安裝焊接技術(shù)難度較大
由于本工程屋面鋼桁架上下弦桿件多采用焊接箱形和H型，一級(jí)焊縫較多，構(gòu)件加工制作及現(xiàn)場(chǎng)安裝焊接要求較高。同時(shí)，由于構(gòu)件截面存在部分厚板，焊接時(shí)需考慮厚板焊接工藝。
（6）滑移胎架設(shè)計(jì)難度較大
由于桁架總重量較大，支撐胎架單點(diǎn)最大荷載達(dá)到3000KN且滑移施工荷載為非固定荷載，滑移施工胎架設(shè)計(jì)分析難度較大。另外滑移措施結(jié)構(gòu)多與混凝土結(jié)構(gòu)存在關(guān)系，相關(guān)措施設(shè)計(jì)較為復(fù)雜。
?。?）由于桁架總長(zhǎng)120m，分為十次滑移，滑移同步控制難度較大。
2.施工組織的實(shí)施 編制施工方案
總計(jì)編制了各種施工方案28份。
施工組織設(shè)計(jì)、焊接方案、加工制作方案、上部埋件吊裝方案、下部埋件吊裝方案、柱間支撐吊裝方案、臨時(shí)支撐塔架安裝方案、桁架地面組裝方案、桁架分段吊裝方案、桁架高空拼裝方案、滑移方案、屋面滑移指揮控制方案、測(cè)量控制方案、鋼結(jié)構(gòu)施工監(jiān)測(cè)方案、安全施工方案、冬期施工方案、施工用電方案、緊急預(yù)案、試滑移方案、東西控制室安裝方案、c~d跨補(bǔ)襠桁架施工方案、鋼結(jié)構(gòu)防雷方案、檢驗(yàn)批劃分專(zhuān)向方案、卸載方案等等。為鋼結(jié)構(gòu)施工提供了全面的技術(shù)指導(dǎo)。
總體思路
屋面鋼結(jié)構(gòu)的工序概括起來(lái)：
分段加工－－工廠(chǎng)預(yù)拼－－現(xiàn)場(chǎng)地面整拼－－分段吊裝－－高空拼裝－－單元滑移－－拼裝滑移更替－－拼裝結(jié)束－－滑移到位－－整體卸載
滑移系統(tǒng)配置
A、總體布置原則
由計(jì)算得出桁架支撐點(diǎn)的反力值，得出摩擦力，配置爬行器的規(guī)格及套數(shù)。滿(mǎn)足鋼屋蓋滑移單元滑移驅(qū)動(dòng)力的要求，使每臺(tái)液壓爬行器受載均勻。
B、滑移承重系統(tǒng)配置
本工程中設(shè)置3組共6條滑移軌道，其中：①、⑥軸線(xiàn)的砼梁上分別設(shè)置2條軌道，各配置一組（2臺(tái)）TJG-1000型液壓爬行器；在③/④軸線(xiàn)的中間設(shè)置2條臨時(shí)軌道，配置一組（4臺(tái)）TJG-1000型液壓爬行器。
3. 屋面鋼桁架深化設(shè)計(jì) 深化設(shè)計(jì)
屋面鋼桁架的詳圖轉(zhuǎn)化實(shí)際上是一次二次設(shè)計(jì)的過(guò)程，由于施工采用三滑道滑移施工，使得部分中滑道附近的部分桿件不能滿(mǎn)足滑移施工施工要求，因此在詳圖設(shè)計(jì)的過(guò)程中就對(duì)此類(lèi)構(gòu)件進(jìn)行了加固，加固了144根桿件。改造之后的模型及計(jì)算結(jié)果經(jīng)設(shè)計(jì)院校核獲得認(rèn)可。
4.滑移輔助措施設(shè)計(jì) 高空拼裝平臺(tái)設(shè)計(jì)
高空拼裝平臺(tái)整體照片
中滑道設(shè)計(jì)
中滑道胎架格構(gòu)柱穿樓板、看臺(tái)處理措施：
為了避免中滑道胎架立柱的荷載直接傳遞到混凝土看臺(tái)及樓板上造成破壞，胎架主肢穿樓板時(shí),用預(yù)留孔洞或開(kāi)洞的辦法，孔洞大小為350mm*350mm，一個(gè)胎架構(gòu)柱四個(gè)孔洞 。
中滑道部分鋼柱下為軟墊層，由于軟墊層不能提供支承力，經(jīng)設(shè)計(jì)驗(yàn)算得知僅憑混凝土板不足以承載。因此，柱傳遞的荷載通過(guò)“轉(zhuǎn)換柱腳”將荷載分散到0.00米平臺(tái)以下的剪力墻,然后傳遞至混凝土基礎(chǔ)。
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?。?）邊滑道槽形梁改造
將混凝土結(jié)構(gòu)中柱頂槽形梁進(jìn)行剛度加強(qiáng)后，在其單肢上鋪設(shè)鋼軌作為邊滑道。
（2）控制室處補(bǔ)襠桁架
由于C、D軸線(xiàn)間的槽型梁為單肢，軌道無(wú)法鋪設(shè)，所以此處加設(shè)一補(bǔ)襠桁架，使之在滿(mǎn)足滑移要求前提下，保證結(jié)構(gòu)安全。
（3）樹(shù)樁支撐和托梁設(shè)計(jì)
對(duì)于中滑道位置的屋面桁架下弦標(biāo)高不一致的特點(diǎn)，我們選用了四棱錐與長(zhǎng)方形托盤(pán)組合的設(shè)計(jì)來(lái)找平標(biāo)高。
5 .屋面桁架滑移
滑移措施
?。?）為了減小摩擦力，在所有軌道表面，均勻的涂抹黃油。
?。?）滑移托梁和樹(shù)樁支撐的底部焊接滑移擋塊作為滑移限位器。
?。?）滑移同步控制精度：液壓同步滑移控制精度為±5mm。同步控制中的容柵傳感器。
?。?）滑移過(guò)程監(jiān)控措施：根據(jù)預(yù)先通過(guò)計(jì)算得到的滑移頂推工況各頂推點(diǎn)反力值，在計(jì)算機(jī)同步控制系統(tǒng)中，對(duì)每臺(tái)液壓爬行器的最大頂推力進(jìn)行設(shè)定。當(dāng)遇到頂推力超出設(shè)定值時(shí)，液壓爬行器自動(dòng)采取溢流卸載，以防止出現(xiàn)頂推點(diǎn)荷載分布嚴(yán)重不均，造成對(duì)結(jié)構(gòu)的破壞。
?。?）滑移速度控制
液壓滑移備系統(tǒng)的推移速度取決于，泵站液壓油流入爬行器油缸所用時(shí)間，因此滑移速度是可以控制的。在本工程中，滑移最大速度約10m/h。
滑移情況
10次滑移全部完成：
首次滑移于2006年4月16日實(shí)施；
第二次滑移于2006年4月25日實(shí)施；
第三次滑移于2006年5月4日實(shí)施；
第四次滑移于2006年5月12日實(shí)施；
第五次滑移于2006年5月22日實(shí)施。
第六次滑移于2006年5月31日實(shí)施。
第七次滑移于2006年6月9日實(shí)施。
第八次滑移于2006年6月16日實(shí)施。
第九次滑移于2006年6月23日實(shí)施。
第十次滑移于2006年7月19日實(shí)施。
滑移過(guò)程監(jiān)測(cè)
變形監(jiān)測(cè)目的：
變形監(jiān)測(cè)主要指監(jiān)測(cè)滑移和卸載后過(guò)程桁架的撓度，滑移過(guò)程中檢測(cè)的目的是為了檢驗(yàn)施工驗(yàn)算分析得出的計(jì)算結(jié)果與實(shí)際施工情況的偏差，為下一步施工提供數(shù)據(jù)和警示。
監(jiān)測(cè)方法：
撓度的監(jiān)測(cè)，在拼裝平臺(tái)桁架采用水準(zhǔn)儀測(cè)量，已滑移的桁架采用全站儀反射貼片功能進(jìn)行測(cè)量。
監(jiān)測(cè)結(jié)果：
經(jīng)統(tǒng)計(jì)，滑移完成后桁架撓度情況正常，三滑道支撐狀態(tài)下，60m桁架撓度平均值15mm，最大值24mm，與設(shè)計(jì)計(jì)算值28mm吻合。
應(yīng)力監(jiān)測(cè)目的：
監(jiān)測(cè)的主要目的是通過(guò)現(xiàn)代化的監(jiān)測(cè)技術(shù)，來(lái)監(jiān)測(cè)滑移和卸載兩個(gè)階段屋面桁架體系和支撐胎架體系的結(jié)構(gòu)應(yīng)力變化情況，確保施工安全萬(wàn)無(wú)一失。
監(jiān)測(cè)的方法：
使用光纖光譜應(yīng)變傳感器來(lái)測(cè)量鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)變，通過(guò)計(jì)算公式導(dǎo)換成桿件的應(yīng)力值，再將已測(cè)得應(yīng)力值與計(jì)算分析的應(yīng)力值對(duì)照，從而分析鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)力狀況是否為良性。
監(jiān)測(cè)結(jié)果：
現(xiàn)有布置167個(gè)應(yīng)力見(jiàn)測(cè)點(diǎn)，16個(gè)溫度補(bǔ)償監(jiān)測(cè)點(diǎn)，整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)施工過(guò)程未出現(xiàn)報(bào)警，監(jiān)測(cè)應(yīng)力最大值131Mpa（規(guī)范許用應(yīng)力為250Mpa，計(jì)算分析值為144Mpa），位于南側(cè)桁架3，出現(xiàn)在第8次滑移過(guò)程中。
6.卸載
卸載流程簡(jiǎn)介
卸載施工總體思路：
屋面滑移施工將整個(gè)屋架的標(biāo)高抬高了50mm，因此卸載過(guò)程實(shí)質(zhì)就是先將整個(gè)屋面標(biāo)高降低50mm，然后再讓中滑道自然下?lián)系倪^(guò)程。
卸載施工主要步驟：
1、拆除槽形梁處滑動(dòng)托梁，釋放掉屋架槽形梁上壓力。
2、中滑道所有支撐標(biāo)高同步下降50mm。
3、邊滑道完全卸載。
4、中滑道完全卸載。
卸載施工方法
槽形梁上的滑移支座卸載
第1步施工程序：
?。?）將千斤頂架設(shè)在混凝土柱頂?shù)幕仆辛合路剑较蛏享斊?0mm，抽出滑移托梁下的鋼軌。
?。?）在桁架底座下墊2塊20mm厚鋼板和2塊10mm厚鋼板。
第2步施工程序：
（1）使用備用千斤頂逐個(gè)將槽形梁上的滑移托梁頂起10mm；
（2）將滑移托梁下的軌道抽出，然后降下千斤頂，拆除滑移托梁。
（3）最后將柱頂上的千斤頂頂起，抽出桁架底座下10mm的鋼板，回落千斤頂。
節(jié)點(diǎn)示意流程圖（1）
節(jié)點(diǎn)示意流程圖（2）
節(jié)點(diǎn)示意流程圖（3）
節(jié)點(diǎn)示意流程圖（4）
節(jié)點(diǎn)示意流程圖（5）
節(jié)點(diǎn)示意流程圖（6）
中滑道11個(gè)支座下降50mm
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第1步施工程序：
將千斤頂?shù)箵Q至中滑道，將滑移托座同步頂起5mm，抽出托座下鋼軌。
第2步施工程序：
將千斤頂回落50mm, 用鋼板墊實(shí)?；芈浜?，南北各有2個(gè)支座就位?；芈鋾r(shí)，為保證安全，分5次逐次回落，每次約下降10mm。
節(jié)點(diǎn)示意圖
邊滑道卸載
第1步施工程程序：
將道柱頂滑移托梁頂起5mm，抽出滑移托梁下的鋼板墊塊。
第2步施工程序：
?。?）將千斤頂回落50mm，桁架周邊支座全部到位；考慮到卸載安全，卸載采用分級(jí)卸載，每級(jí)卸載10mm。
?。?）滑移托梁拆除。
?。?）周邊支座與桁架底座進(jìn)行焊接（除結(jié)構(gòu)四個(gè)角柱支座），使支座達(dá)到受力狀態(tài)。
中滑道卸載采用等距卸載法卸載，9個(gè)卸載點(diǎn)等距卸載，先達(dá)到卸載位置的千斤頂自然放松。共卸載約150mm，分為15級(jí)卸載，每級(jí)卸載10mm。
卸載完畢后屋面各測(cè)點(diǎn)的撓度
7.質(zhì)量控制情況
材料驗(yàn)收
鋼材采購(gòu)及復(fù)檢：
2006年1月10日已完成4818噸，共61種規(guī)格，所有零星配套材料于3月7日已全部進(jìn)廠(chǎng)，總計(jì)進(jìn)場(chǎng)材料約5018噸。
按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)要求進(jìn)行了試驗(yàn)和復(fù)試，共進(jìn)行各種規(guī)格的鋼材原材復(fù)試 29 批次，所代表批量2329噸，試驗(yàn)和復(fù)試結(jié)果全部合格。
共進(jìn)行焊材復(fù)試7批次，代表批量60.7 噸；高強(qiáng)度螺栓復(fù)試 29 批次，總代表批量51297套 ；高強(qiáng)螺栓摩擦面抗滑移系數(shù)試驗(yàn)3批，代表鋼結(jié)構(gòu)噸位4508t。
五棵松體育館鋼結(jié)構(gòu)工程所使用的鋼板、高強(qiáng)度螺栓及焊材，由總包和監(jiān)理工程師進(jìn)行見(jiàn)證取樣和送檢工作，全部進(jìn)行了第三方檢測(cè)試驗(yàn)。
檢驗(yàn)批驗(yàn)收
截止到目前，鋼結(jié)構(gòu)加工、安裝共完成各類(lèi)檢驗(yàn)批709個(gè)，其中工廠(chǎng)加工部分共計(jì)432個(gè)，現(xiàn)場(chǎng)安裝部分277個(gè)。各檢驗(yàn)批均通過(guò)監(jiān)理工程師的驗(yàn)收，驗(yàn)收資料齊全。
焊縫無(wú)損檢測(cè)情況：
自檢檢測(cè)單位：工廠(chǎng)部分由加工單位檢測(cè)，安裝部分由深圳生富檢測(cè)公司檢測(cè)，第三方檢測(cè)單位由甲方委托北京質(zhì)量監(jiān)督站第一檢測(cè)所。
現(xiàn)場(chǎng)已焊焊縫10064條，自檢一次合格9992條，自檢一次合格率99.28%；第三方檢測(cè)按規(guī)定抽查5%，抽查一次合格率100%。
第三部分 奧運(yùn)工程其它新技術(shù)
1、深基坑護(hù)坡技術(shù)；
2、高性能混凝土（含大體積混凝土）；
3、直螺紋鋼筋接頭及高效鋼筋；
4、模板新技術(shù)；
5、預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)及施工、安裝新技術(shù)；
6、滲透結(jié)晶型防水涂料；
7、膜結(jié)構(gòu)應(yīng)用；
8、施工過(guò)程中監(jiān)測(cè)技術(shù)。
第四部分 結(jié)束語(yǔ)
以上所講內(nèi)容，只是我作為專(zhuān)家組成員，多次參加研討搜集的資料。這些內(nèi)容可以說(shuō)是冰山一角，還有許多未涉及到的新技術(shù)、新材料、新工藝，等待大家以后閱讀這方面的專(zhuān)業(yè)文章，再進(jìn)一步全面、系統(tǒng)地掌握。
例如體現(xiàn)“綠色奧運(yùn)、科技奧運(yùn)、人文奧運(yùn)”三大理念的，在奧運(yùn)村第一次全面采用世界最先進(jìn)的太陽(yáng)能光熱系統(tǒng)；在五棵松文化體育中心等場(chǎng)館采用中水處理和雨水再收集技術(shù)等等，大家根據(jù)各自的專(zhuān)業(yè)各取所需。
不足之處，請(qǐng)大家批評(píng)指正！
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