国家体育场鸟巢主结构安装方案Word文档下载推荐.docx

1、建筑结构长城杯工程质量评审标准DBJ/T01-69-2003建筑长城杯工程质量评审标准DBJ/T01-70-2003北京城建集团国家体育场工程总承包管理体系文件2003 版国家体育场钢结构工程焊接工艺评定方案2005.5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

2、”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。为了避免出现过于复杂的节点， 4榀主桁架在内环附近截断。用分段直线代替主桁架空间弯扭曲线弦杆，减少构件的加工难度。将腹杆倾斜角度控制在 60左右，网格大小尽量均匀，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。在屋盖上弦采用膜结构作为屋面围护结构，屋盖下弦采用声学吊顶。主场看台部分采用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

3、。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1200mm1200mm 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 1200mm1200mm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）上部采用了 Gs20Mn5V铸钢件外，屋盖主结构主

4、要采用 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使用。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志性建筑， 2008年奥运会主场馆，其主结构特点十分显著，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 25m20m，高度达 67m，单榀最重达 500吨。而主桁架高度 12m，双榀贯通最大跨度 145.577+1

5、12.788m，不贯通桁架最大跨度 102.391m，桁架柱与主桁架体型大、单体重量重。（2）节点复杂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。（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 , 平面场地紧张 . （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

6、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线等受到很大限制。同时，本工程结构复杂，各吊装分段之间相互关联，必须按一定顺序进行组装、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用卧拼法，主桁架将采用平拼法（内圈主桁架立拼除外），故拼装结束后、吊装前必须进行翻身工作。由于构件体型较大，重量重，翻身时吊点的设置和吊耳的

7、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。同时，翻身过程中的稳定性比较难控制。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。（3）高空构件的稳定难度大由于本工程采用散装法（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，特别是桁架柱的上段和分段主桁架的稳定性较差，必须采用合理的吊装顺序（尽量首尾相接、分块吊装）和侧向稳定措施（如

8、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，温度控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）安装精度控制难由于施工过程中结构本身因自重和温度变化均会产生变形，而且支撑胎架在荷载作用下也会产生变形，加之，结构形体复杂，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、温度变化等多方面的影响，安装精度极难控制，施工难度大。施工时必须采取必要的措施，提前考虑好如何对安装误差进行调整和消除，如何进行测量和监控

9、，使变形在受控状态下完成，以保证整体造型和施工质量。（6）质量要求高，施工难度大本工程无论是外观质量，如外形尺寸、焊缝外观，还是内在质量， 如焊缝质量等级、焊接残余应力消除等，都要求相当高，而现场施工条件差。同时，对于大跨度空间结构，温度变形和温度应力较大，为此，设计确定了分块合拢和合拢温度，操作难度大。3施工部署3.1 施工区域划分根据施工总承包合同以及土建施工分区情况， 结合钢结构总体安装方案确定的分阶段分区域对称安装原则，将钢结构安装划分 I 、 II 两大施工区域， I 区范围为 C21立柱 C8立柱区域， II 区范围为 C9立柱 C20立柱区域，如下图所示。图 3.1-1 钢结构施

10、工分区图根据总体安装思路， 每个施工区域选用 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。所以，根据800t 履带吊和 600t 履带吊承担的任务，又将每个施工区域分成内外两个小吊装分区，具体见下图：图 3.1-2 钢结构吊装任务分工图3.2 施工组织国家体育场钢屋盖结构复杂，造型新颖，举世瞩目，施工难度极大，作为体育场工程的核心，钢结构工程是整个体育场工程的重中之重，体育场工程的总体安排必须以钢结构的安装为统筹主线，钢结构详图设

11、计、加工制作、现场拼装等必须围绕现场安装工作来进行。另外，由于工期紧，钢结构工程需与混凝土看台交叉作业，而且制约着基座工程的开始乃至整个工程的竣工，因此，需要建立一个以总包为核心、完善有效的钢结构组织管理体系，对钢结构工程进行全面系统的管理，以保证总体施工的顺利实施。由于本工程钢结构分成两大施工区域来进行加工和安装，所以，在施工组织上，不但要建立总包钢结构组织管理体系，进行统筹管理、统一协调。同时要建立分区专业钢结构项目部组织管理机构， 实施对钢结构施工班组和作业人员的具体管理及钢结构施工过程中的各项管理工作，以确保各项技术要求、质量要求及安全要求等能够贯彻落实到实际施工当中，确保各项工作按预

12、期的目标进行。3.2.1 总包钢结构组织管理体系作为国家体育场的总承包方，总包应建立总包钢结构组织管理体系，以实施对钢结构各分工单位的管理和钢结构施工过程的宏观管理。根据本工程钢结构特点，总包钢结构组织管理体系具体如下：城建集团城建国华专家顾问总承包部钢结构分部商务部 质量部 技术部 工程部 设计部 综合部浙江江苏上海北京江南纽曼精工沪宁宝冶城建重工帝国家建设体育场钢结膜结构加工制构安作项装项目部3.2.2 专业项目部管理组织机构专业钢结构项目部是该工程钢结构的具体实施单位，钢结构各项工作目标的实现都建立在专业钢结构项目部的具体施工和管理工作之上。 由于钢结构在整个国家体育场的特殊地位，专业钢

13、结构项目部的各项工作会对整个工程产生重大的影响，为此，需建立专业钢结构项目部管理机构，具体如下：项目经理 专家顾问项目副经理 项目总工程师商务部 质量部 技术部 工程部 安全部 综合部施工一队 施工二队其安焊涂装接它班组图 3.2 专业项目部管理组织机构为保证国家体育场钢结构工程的统一管理和指挥， 专业项目部管理组织机构要服从总包钢结构的统一管理，统一协调，并各自承担各施工分区的施工任务和各项管理工作。3.3 施工总体程序根据本工程钢结构的结构特点及 2004年12月审批通过的 钢结构安装施工组织设计等，本工程主结构安装采用散装法。 即桁架柱和主桁架散件出厂， 运至施工现场，在施工现场进行地面

14、拼装，然后分段进行吊装。由于本工程主结构主要由桁架柱和主桁架组成，且、区钢结构 180旋转对称，马鞍型屋面东西高、南北低，桁架柱和主桁架分段重量重，安装高度高，主桁架纵横交错，所以在施工总体程序的选择上，必须遵循以下原则：（1）、区主结构安装要对称同步（ 180旋转对称），并尽早形成安装区域局部稳定单元；（2）要先低后高，先柱后桁架；（3）要保证构件拼装顺序以及前、后吊装分段的搭接关系，以保持吊装工作的整体连贯性，避免吊机闲置和窝工现象的出现；（4）要尽量减少前、后吊装分段的对口数量，降低安装难度；（5）尽量减少吊车工况的变化及吊车的行走路程，以保证安全和整个工程的进度。（6）要保证主导施工路

15、线的作业时间，确保工程按期完工。（7）要考虑现场实际情况，包括场地条件、土建施工进度、地面拼装进度及加工制作进度。根据以上原则，在施工总体程序上，将主结构安装分为三个阶段六个步骤，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， 具体如下：第一阶段步骤一：进行区 P2、P1、 P24（区 P14、P13、P12）桁架柱的安装；步骤二：外环进行区 P23、P22、P21桁架柱及 P24、P1、P2对应的外圈主桁架 （区P11、 P10、 P9桁架柱及 P14、P13、P12对应外圈主桁架）的安装，内环进行南北方向内圈主桁架的安装；步骤三：外环进行区 P3、 P4、P5桁

16、架柱 （ 区 P15、P16、 P17桁架柱 ） 的安装，内环进行南北方向中圈主桁架的安装和合拢；第二阶段外环进行区 P6、P7、P8桁架柱及对应外圈主桁架 （ 区 P18、P19、P20桁架柱及对应外圈主桁架 ） 的安装，内环进行东西方向内圈及部分中圈主桁架的安装；外环进行东西方向中圈主桁架的安装和合拢；第三阶段外环进行四个角部区域外圈和中圈主桁架的安装及屋面的整体合拢。因现场安装受多方施工条件的制约， 所以在总体施工程序上必须充分考虑前后各工序间的搭接关系，具体施工程序如下：详图设计材料采购构件加工制作构件预拼装检验施工准备支撑塔架设计构件运输到场大型吊车进场支撑塔架加工构件按吊装顺序第一

17、阶段第一步支撑塔架安装分阶段现场拼装钢柱吊装第一阶段第二步主结构吊装第一阶段第三步第二阶段第一步第二阶段第二步支撑塔架整体卸载屋面次结构主结构验收安装图 3.3 主结构总体施工程序3.4 施工方法本工程钢结构跨度大、构件体型庞大、重量重，无法整榀桁架进行吊装，而其它施工方法在某种程度上均存在不足，依据 2004年 12月审批通过的钢结构安装施工组织设计等，本工程主结构安装仍沿用散装法。即桁架柱和主桁架散件出厂，运至施工现场，在施工现场进行地面拼装，搭设施工用支撑塔架分段进行吊装，待屋面主结构形成整体后，支撑塔架再整体同步卸载。根据吊装分段情况和吊机作业半径， 每个施工分区选用 1台800t 履

18、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。3.5 施工进度计划钢结构总工期包括详图设计、材料采购、构件制作、现场安装、支撑塔架卸载等在内的作业时间。本工程由于前期准备期时间不足 , 起吊期仓促，因此，必须合理地安排每道工序的作业时间及每根构件的吊装时间。为确保国家体育场总体施工进度，钢结构工程主结构的安装进度计划表严格以总包提供的进度大纲为基准。同时，在钢结构安装实施过程中需要上道工序包括土建施工单位、钢结构加工单位密切配合，为保证现场安装进度，特

19、作如下相关要求：（1）钢结构详图设计、构件加工和现场拼装的顺序必须严格按现场钢结构安装顺序进行。（2）钢结构详图设计、构件加工和现场拼装进度必须满足现场连续吊装的要求。（3）施工现场应尽可能多、尽可能早提供钢结构施工场地和工作面，避免钢结构安装受场地条件的制约而影响吊装进度。（4）要严格控制构件加工制作质量和现场拼装质量。（5）要实行倒班作业，特别是现场焊接工作，保证厚板一次焊接完毕。（6）要提供足够的施工用电，特别是施工高峰期的用电和夜间照明用电。（7）要保证劳动力资源的数量和质量。（8）要求合理利用资源，避免资源浪费。（9）由于前道工序 （ 非安装阶段 ） 的延误 , 安装进度表将作调整并

20、上报总承包审定。钢结构工程总体进度计划表见附表一 （共四页）。3.6 主要资源计划3.6.1 设备资源配置计划（1）主要施工设备表序 设备名称 数号 及型号规格 量配 置 用途施工时间800 吨履带吊1 台CC4800LR1800600 吨履带吊2 台CC2800300 吨履带吊50 吨履带吊50 吨汽车交直流焊机60 台CO2气体保护碳弧气刨10 台焊条烘箱8 台温控箱12螺旋千斤顶320 台13手拉葫芦10 只14电加热器8 组主臂 / 副臂：54m/42m、 60m/54m超起： 22*260t max56m/35m、56m/63m 22*350t max 60m/36m 1117*30

21、0t max50吨级20吨级桁架柱、外围主桁架吊装内圈主桁架吊装桁架柱翻身、散装杆件吊装卸车、配合吊装水平运输焊接清根焊条烘烤预热，热处理构件姿态调整构件预热2005.9 2006.52005.10 2006.42006.3 2006.72005.72006.102005.72006.6（2）测量和监测设备机械设备名称型号数量来源全站仪TCRA12014 台自备经纬仪T2电子水准仪DNA03水准仪NA2测温仪6 套超声波探伤仪JTS-7LISN52CTS-2000涂层测厚仪EPK60BF2 套调频通话机5km 通话能力40（3）主要施工设施表80 组租赁及自制锚件购买及自制吊具稳定支撑及拉撑自制施工用爬梯施工操作平台3.6.2 劳动力计划（1）总体劳动力配置根据钢结构安装工作量，主结构安装时，总体劳动力需求如下：作业面安装一线安装二线安装三线安装四线项目部管理人员小计总计吊车起重测量铆工焊工架子油漆工电工后勤人司机工员2030701550120240562（2）劳动力使用动态计划表起重工测量工架子工 油漆工合计2005年8月 1日862005年9月 1日3142005 年 10月 1 日5272005年 11月 1 日5472005 年 12月 1 日2006年1月 1日2006年2月 1日2006年3月 1日2006年4月