大跨度場(chǎng)館鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)

1、大跨度場(chǎng)館鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)前言大跨度結(jié)構(gòu)系指跨度等于或大于60m的結(jié)構(gòu)。最近幾年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)、文化的飛速 進(jìn)展及空間結(jié)構(gòu)的形式多樣化，大跨度鋼結(jié)構(gòu)的進(jìn)展超級(jí)迅猛，并已普遍地應(yīng)用于文化運(yùn)動(dòng) 場(chǎng)館、會(huì)議展覽中心、機(jī)場(chǎng)候機(jī)廳等大型公共建筑和不同類(lèi)型的重型工業(yè)建筑中。大跨度鋼 結(jié)構(gòu)的進(jìn)展?fàn)顩r與施工技術(shù)水平已成為代表一個(gè)國(guó)家建筑科技水平的重要標(biāo)志之一。運(yùn)算機(jī) 的普及和有限元分析方式的普遍運(yùn)用為大跨度鋼結(jié)構(gòu)的加速進(jìn)展制造了條件，大跨度鋼結(jié)構(gòu) 造型愈來(lái)愈新穎，跨度也愈來(lái)愈大，結(jié)構(gòu)體系愈來(lái)愈復(fù)雜，施工也愈來(lái)愈難。目前，大跨度 鋼結(jié)構(gòu)經(jīng)常使用的安裝方式有高空散裝法、分段吊裝安裝法、滑移安裝法、雙機(jī)或多機(jī)抬吊 吊裝

2、法、整體提升法、整體頂升法等，各類(lèi)安裝方式都有其優(yōu)缺點(diǎn)和必然的針對(duì)性?？墒牵?為了表現(xiàn)建筑美學(xué)和設(shè)計(jì)師理念，大跨度鋼結(jié)構(gòu)往往是一個(gè)個(gè)性化的變異設(shè)計(jì)，無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn) 可言，不同的結(jié)構(gòu)形式、場(chǎng)地條件及工程實(shí)際情形，所采納的施工技術(shù)也會(huì)有所不同。如南 京奧體中心主運(yùn)動(dòng)場(chǎng)、國(guó)家運(yùn)動(dòng)場(chǎng)、五棵松體育文化中心籃球館的鋼屋蓋盡管均采納了大跨 度鋼結(jié)構(gòu)，但由于采納的結(jié)構(gòu)形式各不相同，現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地條件也不一樣，故在實(shí)施鋼結(jié)構(gòu)安裝 時(shí)，采納的施工技術(shù)也迥然不同。南京奧林匹克體育中心主運(yùn)動(dòng)場(chǎng)工程概況南京奧體中心是一個(gè)大型綜合類(lèi)體育中心。主運(yùn)動(dòng)場(chǎng)作為2005年江蘇省舉行第十屆 全國(guó)綜合性運(yùn)動(dòng)會(huì)的主場(chǎng)館和舉行國(guó)際單項(xiàng)最高級(jí)別運(yùn)動(dòng)

3、會(huì)的硬件設(shè)施，作為南京市的標(biāo)志 性建筑，其屋蓋結(jié)構(gòu)體系十分復(fù)雜，要緊由2棉與水平面成45傾斜的、跨度為的三角形 變斷面的鋼桁架拱和由104根鋼箱型梁形成的中空馬鞍形空間結(jié)構(gòu)組成，罩棚的徑向長(zhǎng)度 為27m，覆蓋面積4萬(wàn)多平方米。拱頂標(biāo)高達(dá)，鋼結(jié)構(gòu)總量約12153t。整個(gè)屋蓋結(jié)構(gòu)體系 在各類(lèi)不同荷載組合情形下，別離由主拱和鋼箱梁外端的“V”型支撐將荷載傳至下部結(jié)構(gòu)。 45傾斜主拱線條簡(jiǎn)明，仿佛飄帶（見(jiàn)圖1）。工程難點(diǎn)及施工方案的選擇工程難點(diǎn)南京奧體中心主運(yùn)動(dòng)場(chǎng)屋蓋結(jié)構(gòu)體系獨(dú)特，傾斜主拱通過(guò)前吊桿為箱型梁的懸臂端 提供豎向約束，而箱型梁那么通事后撐桿為主拱提供平面外的側(cè)向穩(wěn)固，二者相互依托。在 整個(gè)

4、結(jié)構(gòu)體系未形成之前，屋面系統(tǒng)與主拱皆非獨(dú)立的結(jié)構(gòu)靜定體系。該組合結(jié)構(gòu)國(guó)內(nèi)尚無(wú) 先例，國(guó)際上也實(shí)屬罕有。因此，不管是設(shè)計(jì)仍是施工，都具有相當(dāng)大的難度。（1）結(jié)構(gòu)體系與節(jié)點(diǎn)構(gòu)造復(fù)雜：主運(yùn)動(dòng)場(chǎng)屋蓋結(jié)構(gòu)體系是由鋼桁架拱、吊桿、馬鞍 型屋面網(wǎng)格及支撐柱組成的復(fù)合結(jié)構(gòu)，與純拱結(jié)構(gòu)、殼體結(jié)構(gòu)具有不同的受力特點(diǎn)和失穩(wěn)模 式，體系異樣復(fù)雜。同時(shí)，為幸免以往慣用的焊接連接節(jié)點(diǎn)存在的焊接殘余應(yīng)力、多次熱阻 礙使節(jié)點(diǎn)鋼材變脆和次彎矩對(duì)節(jié)點(diǎn)的阻礙等一些難以定量分析的問(wèn)題，本工程的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)設(shè) 計(jì)采納了大量的鑄鋼節(jié)點(diǎn)，既有板式鑄鋼支座、錐形鑄鋼連接件，又有圓柱形鑄鋼節(jié)點(diǎn)和球 形鑄鋼節(jié)點(diǎn)，還有H型鋼鑄鋼節(jié)點(diǎn)。（2）支撐胎架的

5、設(shè)置：為保證安裝進(jìn)程中結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性與施工的可操作性，屋面和 主拱安裝時(shí)必需設(shè)立臨時(shí)支撐系統(tǒng)，安裝完成后屋面臨時(shí)支撐需進(jìn)行卸載和拆除，卸載進(jìn)程 中結(jié)構(gòu)體系慢慢轉(zhuǎn)換，穩(wěn)步成型?？墒?，桿件內(nèi)力和臨時(shí)支撐的受力在卸載進(jìn)程中發(fā)生轉(zhuǎn)變， 工況分析相當(dāng)困難。支撐系統(tǒng)的布置既要知足施工時(shí)期結(jié)構(gòu)的受力性能，符合設(shè)計(jì)要求，又 不能對(duì)下部混凝土看臺(tái)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生過(guò)大的阻礙，造成破壞，還要方便施工（包括安裝時(shí)期和卸 載時(shí)期），保證平安。故支撐的布置、計(jì)算及設(shè)計(jì)十分復(fù)雜。（3）大跨重型結(jié)構(gòu)的安裝：主拱跨度大，高度高，節(jié)點(diǎn)復(fù)雜，高空拼裝難度大，不 適合高空散裝，而應(yīng)分段吊裝。分段吊裝時(shí)，吊裝高度高，工作半徑大，施工困難。而且在

6、 主拱和屋面構(gòu)件全數(shù)安裝完成并形成結(jié)構(gòu)體系前，主拱和屋面均為不穩(wěn)固體系，主拱吊裝時(shí) 需采取大量的臨時(shí)穩(wěn)固方法，以確保平安。同時(shí)，主拱施工時(shí)刻長(zhǎng)，會(huì)受溫度轉(zhuǎn)變而產(chǎn)生收 縮變形及溫度應(yīng)力，溫度變形及溫度應(yīng)力操縱難度大。（4）鋼屋蓋系統(tǒng)整體卸載：卸載進(jìn)程既是拆除支撐胎架的進(jìn)程，又是結(jié)構(gòu)體系慢慢 轉(zhuǎn)換進(jìn)程，卸載進(jìn)程中，結(jié)構(gòu)本身的桿件內(nèi)力和臨時(shí)支撐的受力均會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)變。由于主拱和 屋面系統(tǒng)相互依托，結(jié)構(gòu)傳力途徑不明確，受力情形復(fù)雜，加上空間結(jié)構(gòu)體系平面外的剛度 相對(duì)較小且各部位的強(qiáng)度和剛度均不相同，卸載時(shí)結(jié)構(gòu)體系的變形相對(duì)較大且不均勻，相鄰 支撐在卸載進(jìn)程中相互阻礙。卸載的前后順序、卸載方式及工藝都會(huì)對(duì)結(jié)

7、構(gòu)本身和支撐胎架 產(chǎn)生必然的阻礙，卸載難度大。施工方案的選擇南京奧體中心主運(yùn)動(dòng)場(chǎng)鋼屋蓋系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜、構(gòu)件類(lèi)型多樣、工期緊張、現(xiàn) 場(chǎng)周邊環(huán)境復(fù)雜，依照這一實(shí)際情形，最終選用“一套支撐胎架，兩組吊機(jī)”的作業(yè)方案， “分區(qū)安裝、齊頭并進(jìn)”的施工原那么。主拱依照吊機(jī)工作能力分成21段現(xiàn)場(chǎng)分段持續(xù)組 裝，待屋面系統(tǒng)吊裝完成后再采納300t履帶吊和600t履帶吊分段吊裝。整個(gè)鋼屋蓋系統(tǒng)的 吊裝順序?yàn)椋褐翁ゼ芤灰籚形支撐前支撐柱一一屋面鋼箱梁一一V形支撐后支撐柱一一環(huán) 梁、連系梁一一屋面支撐一一桿一一主拱一一檁條、天溝、馬道等，逐區(qū)間推動(dòng)，待屋面 系統(tǒng)及主拱吊裝完成后，屋面系統(tǒng)分級(jí)、分區(qū)慢慢卸載，最

8、后拆除支撐胎架。施工技術(shù)支撐體系設(shè)置依照大跨度雙斜拱空間結(jié)構(gòu)鋼屋蓋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，專(zhuān)門(mén)是結(jié)構(gòu)體系中屋面箱型梁與雙 斜拱相互依托的特點(diǎn)，結(jié)合安裝時(shí)的工況分析、支撐胎架的整體穩(wěn)固性分析及受力計(jì)算，屋 面系統(tǒng)箱型梁下設(shè)置150個(gè)支撐胎架（見(jiàn)圖2），待屋面系統(tǒng)安裝完畢后，再安裝主拱。主 拱安裝時(shí)，出屋臉部份主拱單獨(dú)設(shè)置12組支撐胎架，屋面內(nèi)主拱部份，先將連接主拱和屋 面箱型梁的M桿安裝就位，主拱安裝時(shí)直接支承在M桿上（見(jiàn)圖3），從而合理地應(yīng)用結(jié)構(gòu) 本身看成支撐，以降低主拱支撐的高度，確保主拱安裝時(shí)的穩(wěn)固性。依照結(jié)構(gòu)體系的傳力要 求，東西區(qū)屋面的支撐胎架均布置在箱型梁下對(duì)應(yīng)于主拱前吊桿和后撐桿位置處，以保證

9、主 拱的安裝精度及安裝時(shí)的主拱荷載通過(guò)箱型梁直接傳遞到支撐胎架上?？紤]到實(shí)際的資源情 形，東區(qū)支撐胎架采納格構(gòu)式鋼架，下部通過(guò)H型鋼轉(zhuǎn)換梁將荷載直接轉(zhuǎn)移到混凝土柱上。 西區(qū)那么采納鋼管和腳手管組成的組合支撐，下部通過(guò)箱型轉(zhuǎn)換梁將荷載轉(zhuǎn)移到混凝土柱 上。大跨重型結(jié)構(gòu)的安裝屋面箱型梁均整根進(jìn)行吊裝，安裝定位后及時(shí)與V型支撐連接，并將其與先裝的屋 面梁通過(guò)內(nèi)、中、外環(huán)梁連成整體，避免箱型梁的側(cè)向位移和下滑。主拱采納臥式持續(xù)拼裝法，通過(guò)三維建模來(lái)搭設(shè)組裝胎架并通過(guò)全站儀來(lái)進(jìn)行測(cè)量 操縱。主拱組裝完成后，分段吊裝就位。吊裝順序?yàn)椋簭膬深^向中間，在中間合攏。關(guān)于大跨度拱，其溫度變形和溫度應(yīng)力是較大的，主拱

10、在從兩頭往中間安裝的進(jìn)程 中，必將受溫度轉(zhuǎn)變的阻礙而顯現(xiàn)精度誤差，從而造成最后一段主拱無(wú)法順利安裝就位。同 時(shí)，最后一段主拱的安裝、焊接將直接阻礙到主拱的質(zhì)量和受力情形，為此，施工時(shí)設(shè)置合 攏段，合攏段的長(zhǎng)度依照合攏時(shí)的實(shí)際測(cè)量尺寸來(lái)進(jìn)行下料。為保證合攏段的質(zhì)量，在從兩 頭往中間安裝主拱的進(jìn)程中，逐段排除安裝誤差，合攏前要進(jìn)行持續(xù)觀測(cè)，確信溫差對(duì)拱身 長(zhǎng)度的阻礙，并依照理論計(jì)算的主拱溫度應(yīng)力情形，確信適合的時(shí)刻及合攏溫度，低溫安裝 就位，高溫定位焊接。焊接時(shí)氣溫需相對(duì)穩(wěn)固，并由兩人對(duì)稱(chēng)持續(xù)施焊。卸載技術(shù)本工程支撐塔架數(shù)量眾多，且散布范圍廣，整體同步卸載難度較大，為此，依照大 跨度雙斜拱空間結(jié)構(gòu)

11、鋼屋蓋結(jié)構(gòu)體系的受力特點(diǎn)及支撐胎架的布置與受力情形，通過(guò)工況計(jì) 算分析，采納分批、分級(jí)同步卸載技術(shù)。即將支撐胎架分為9個(gè)區(qū)，每區(qū)分級(jí)同步卸載。卸 載的分級(jí)大小和卸載順序依照結(jié)構(gòu)計(jì)算和工況分析得出的結(jié)果進(jìn)行，先小后大，先拆主拱支 撐胎架，然后拆屋面支撐胎架，由高到低、由內(nèi)到外、東、西同步、共分20步進(jìn)行。卸載 時(shí)，通過(guò)胎架下端安置的螺旋式千斤頂，按多次循環(huán)、反力操縱與位移操縱相結(jié)合的原那么， 來(lái)實(shí)現(xiàn)荷載的平穩(wěn)轉(zhuǎn)移。國(guó)家運(yùn)動(dòng)場(chǎng)工程概況國(guó)家運(yùn)動(dòng)場(chǎng)位于北京奧林匹克公園中心區(qū)的南部，主體建筑緊鄰北京城市中軸線， 并與國(guó)家體育館和國(guó)家游泳中心相關(guān)于中軸線均衡布置，是2020年奧運(yùn)會(huì)的主運(yùn)動(dòng)場(chǎng)，要 緊承擔(dān)奧

12、運(yùn)會(huì)揭幕式、閉幕式和田徑競(jìng)賽。奧運(yùn)會(huì)期間，可容納觀眾91000人，奧運(yùn)會(huì)后， 可容納觀眾80000人。國(guó)家運(yùn)動(dòng)場(chǎng)鋼結(jié)構(gòu)建筑頂面呈馬鞍型，長(zhǎng)軸為，短軸為，最高點(diǎn)高度為，最低高度 為。屋蓋中間開(kāi)洞長(zhǎng)度為，寬度為。要緊由48棉主桁架?chē)@屋蓋中間的開(kāi)口放射型布置而 成，主桁架與頂面及立面雜亂無(wú)章的次結(jié)構(gòu)一路形成了 “鳥(niǎo)巢”的特殊建筑造型，大跨度空 間鋼屋蓋支撐在周邊的24根桁架柱之上，并將荷載傳至基礎(chǔ)(見(jiàn)圖4)。為達(dá)到預(yù)定的視 覺(jué)成效，編織鳥(niǎo)巢用的桿件均為箱型構(gòu)件。工程難點(diǎn)及施工方案的選擇工程難點(diǎn)支撐塔架設(shè)置難度大：依照國(guó)家運(yùn)動(dòng)場(chǎng)鋼結(jié)構(gòu)“散裝”整體方案，在進(jìn)行屋面 主桁架的安裝時(shí)，其下方需設(shè)置大量的臨

13、時(shí)支撐塔架，且支撐塔架的設(shè)置對(duì)整個(gè)工程的施工 平安、質(zhì)量、工期及本錢(qián)操縱相當(dāng)重要。由于國(guó)家運(yùn)動(dòng)場(chǎng)鋼結(jié)構(gòu)為大跨度空間巨型鋼桁架結(jié) 構(gòu)，桁架截面高度及結(jié)構(gòu)高度高，節(jié)間距離大，重量重，風(fēng)載較大，支撐塔架受力情形復(fù)雜， 設(shè)計(jì)難度大。同時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)安裝時(shí)，其下方的混凝土看臺(tái)結(jié)構(gòu)已施工完畢，支撐塔架的布置 受到必然程度的限制，支撐塔架設(shè)置難度較大。構(gòu)件體型大、重量重、形體怪異，安裝難度大：本工程中，桁架柱的最大斷面達(dá)25mX20m，高度為67m，單棉最重達(dá)700t。主桁架高度12m，雙棉貫通最大跨度。構(gòu)件 體型龐大，單體重量重。加上桁架柱和立面次結(jié)構(gòu)的形體怪異，吊裝難度大。合攏難度大：國(guó)家運(yùn)動(dòng)場(chǎng)鋼結(jié)構(gòu)屬特大

14、型大跨度鋼結(jié)構(gòu)，主桁架雙棉貫通最 大跨度。由于結(jié)構(gòu)形成進(jìn)程和利用進(jìn)程存在較大的溫差，利用進(jìn)程中，結(jié)構(gòu)中會(huì)產(chǎn)生較大的 溫度變形和溫度應(yīng)力。因此，依照北京地域的極限最低溫度和極限最高溫度，設(shè)計(jì)上設(shè)置了 嚴(yán)格的合攏溫度，即結(jié)構(gòu)體系最終形成時(shí)的溫度，以減少溫度變形和溫度應(yīng)力。為確保合攏 線上的對(duì)接口按設(shè)計(jì)要求的合攏溫度同時(shí)合攏，需組織大量的人力和物力，且必需進(jìn)行嚴(yán)格 的溫度監(jiān)測(cè)、周密的部署及施工安排，合攏難度大。卸載難度大：國(guó)家運(yùn)動(dòng)場(chǎng)鋼結(jié)構(gòu)受力體系為中央大開(kāi)口的斜交桁架雙層網(wǎng)殼， 表現(xiàn)出很強(qiáng)的空間非幾何線性作用。依照整體施工方案，結(jié)構(gòu)安裝時(shí)期，整個(gè)屋蓋設(shè)置了 80個(gè)支撐塔架，作為主桁架安裝時(shí)的臨時(shí)支撐

15、，主結(jié)構(gòu)安裝完畢后，再進(jìn)行卸載和拆除。 在進(jìn)行支撐塔架的卸載進(jìn)程中，結(jié)構(gòu)體系慢慢轉(zhuǎn)換，結(jié)構(gòu)本身和支撐塔架的受力均產(chǎn)生轉(zhuǎn)變， 卸載的前后順序、卸載品級(jí)及工藝都會(huì)對(duì)其產(chǎn)生阻礙，需進(jìn)行詳細(xì)的工況分析。關(guān)于如此復(fù) 雜的結(jié)構(gòu)體系，工況分析及同步卸載操縱難度大。施工方案的選擇針對(duì)國(guó)家運(yùn)動(dòng)場(chǎng)鋼結(jié)構(gòu)工程規(guī)模大、結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜、測(cè)量測(cè)控及安裝技術(shù)的挑戰(zhàn)性、 工期緊迫和與其它分項(xiàng)工程交叉作業(yè)復(fù)雜等特點(diǎn)，整個(gè)屋蓋鋼結(jié)構(gòu)的安裝選用散裝方案，即 所有構(gòu)件分成吊裝單元分段進(jìn)行安裝，下設(shè)支撐塔架，高空對(duì)接，結(jié)構(gòu)形成后進(jìn)行卸載。其 中，主結(jié)構(gòu)共劃分為230個(gè)安裝單元，桁架柱最大吊裝單元重達(dá)360t，主桁架約250t，最 大吊裝

16、長(zhǎng)度約45m。根據(jù)吊裝單元的重量和作業(yè)半徑，桁架柱和主桁架吊裝采用2臺(tái)800t履帶吊和2臺(tái)600t 履帶吊進(jìn)行吊裝，800t布置在場(chǎng)外，600t在場(chǎng)內(nèi)。立面次結(jié)構(gòu)、頂面次結(jié)構(gòu)及樓梯馬道采 用4臺(tái)300t履帶吊和4臺(tái)150t履帶吊分吊裝單元進(jìn)行吊裝。主結(jié)構(gòu)總體安裝順序分為三個(gè)階段六個(gè)步驟，先安裝南北方向桁架柱，后安裝東西方向桁架 柱，內(nèi)外主桁架的安裝穿插進(jìn)行。立面次結(jié)構(gòu)與樓梯則隨桁架柱的安裝進(jìn)度一起進(jìn)行安裝， 頂面次結(jié)構(gòu)待卸載完畢再進(jìn)行安裝。施工技術(shù)支撐塔架設(shè)置國(guó)家運(yùn)動(dòng)場(chǎng)屋蓋鋼結(jié)構(gòu)屬大跨度空間巨型桁架結(jié)構(gòu)，為實(shí)施屋蓋鋼結(jié)構(gòu)的安裝和施 工，依照鋼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、吊裝分段形式和下部混凝土看臺(tái)結(jié)構(gòu)的布置情形

17、，在主桁架下弦交叉 節(jié)點(diǎn)的位置共設(shè)置了80個(gè)3X3m格構(gòu)式支撐塔架。為提高支撐塔架的整體剛度和穩(wěn)固性， 避免支撐塔架的沉降，支撐塔架的頂部設(shè)置桁架勢(shì)水平支撐體系，底部設(shè)置6X6m的樁基承 臺(tái)。同時(shí)，依照主結(jié)構(gòu)的安裝方案，將整體支撐塔架分成四大塊，長(zhǎng)短軸各兩個(gè)區(qū)塊，四個(gè) 區(qū)塊所有支撐塔架連成整體（見(jiàn)圖5）。為方便現(xiàn)場(chǎng)加工制作和安裝，提高其經(jīng)濟(jì)性，支撐塔架和柱頂連系桁架的設(shè)計(jì)均采 納標(biāo)準(zhǔn)段模數(shù)化的方式。支撐塔架的柱肢采納螺旋焊管，水平腹桿采納雙角鋼十字形布置， 斜腹桿采納角鋼X形交叉體系。為提高支撐塔架柱身的抗扭剛度，在每節(jié)標(biāo)準(zhǔn)段的兩頭和中 間區(qū)域設(shè)置角鋼交叉橫隔。柱頂連系桁架的設(shè)計(jì)方式與支撐塔架

18、大體相同。同時(shí)，為便于主 桁架的安裝和支撐塔架的整體卸載，支撐塔架頂部設(shè)置十字形箱型梁和H型鋼支頂裝置。巨型鋼桁架吊裝技術(shù)依照桁架柱的特點(diǎn)、現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地條件及工期要求等實(shí)際情形，桁架柱采納就近整體拼 裝、分段吊裝的方式，分段雙機(jī)抬吊、低空起吊直立、單機(jī)回轉(zhuǎn)就位。為便于平穩(wěn)調(diào)劑和空 間角度調(diào)劑，桁架柱下柱采納三點(diǎn)吊裝，上柱采納四點(diǎn)吊裝。下柱吊裝時(shí)，內(nèi)柱設(shè)置主吊點(diǎn) 和圓管吊耳，以便于起吊直立進(jìn)程中鋼絲繩的轉(zhuǎn)動(dòng)；兩外柱設(shè)置副吊點(diǎn)和板式吊耳，以便于 桁架柱吊裝時(shí)的平穩(wěn)調(diào)劑。上柱吊裝時(shí)的吊點(diǎn)均設(shè)置在外柱彎扭段頂面，靠?jī)?nèi)柱一側(cè)的主吊 點(diǎn)盡可能靠近外柱內(nèi)側(cè)腹板位置，且主吊繩采納走通方式，以確保主吊繩的受力，幸免

19、吊裝 進(jìn)程中顯現(xiàn)三點(diǎn)受力乃至兩點(diǎn)受力的情形及鋼絲繩的滑動(dòng)磨損。為確保受力平穩(wěn)，加速桁架 柱吊裝時(shí)空間角度調(diào)劑速度和精度，副吊繩上設(shè)置滑輪組，并通過(guò)電動(dòng)葫蘆和導(dǎo)向滑輪來(lái)調(diào) 劑副吊繩的整體長(zhǎng)度。同時(shí)為確保安裝進(jìn)程中的穩(wěn)固性，桁架柱安裝時(shí)，下柱上端設(shè)置剛性 拉撐，上柱頂端設(shè)置穩(wěn)固風(fēng)繩。剛性拉撐和穩(wěn)固風(fēng)繩均連到混凝土看臺(tái)結(jié)構(gòu)中的預(yù)埋件上。除內(nèi)圈立體主桁架外，主桁架均采納平拼法。依照主桁架的分段形式，吊點(diǎn)設(shè)置整 體分為兩種：外圈和中圈的平面主桁架采納兩點(diǎn)吊裝，局部牛腿較長(zhǎng)的桁架增設(shè)一個(gè)穩(wěn)固吊 點(diǎn)；內(nèi)圈立體主桁架采納三點(diǎn)吊裝，一個(gè)主吊點(diǎn)和兩個(gè)輔助吊點(diǎn)。所有吊點(diǎn)均設(shè)在桁架上弦 節(jié)點(diǎn)區(qū)域?qū)?yīng)內(nèi)加勁或靠近內(nèi)加勁

20、的位置，以確保桁架上弦的局部受力要求。主桁架安裝時(shí)， 對(duì)接口設(shè)置卡馬，自由端設(shè)置側(cè)向穩(wěn)固風(fēng)繩，桁架下弦下翼緣板與支頂裝置焊接固定。關(guān)于 首件吊裝的主桁架，待所有固定方法和側(cè)向穩(wěn)固方法做好后，再進(jìn)行緩慢松鉤，以確保首件 吊裝的主桁架的平安和支撐塔架的平安。合攏技術(shù)國(guó)家運(yùn)動(dòng)場(chǎng)鋼結(jié)構(gòu)工程量大，結(jié)構(gòu)安裝需經(jīng)歷較長(zhǎng)的時(shí)刻跨度，為操縱安裝進(jìn)程的 變形，減少結(jié)構(gòu)利用進(jìn)程中的極限溫度變形和溫度應(yīng)力，在安裝主桁架的進(jìn)程中，采納了分 塊安裝法，即先將各分段主桁架在高空依次拼接為四個(gè)對(duì)稱(chēng)、均勻布置的獨(dú)立板塊，然后再 將各獨(dú)立板塊連成一個(gè)整體，這一分塊連成整體的進(jìn)程就叫做合攏。為確保合攏段施工進(jìn)程 中的平安，合攏段安

21、裝就位后，除設(shè)計(jì)要求的合攏口不進(jìn)行焊接連接外，其它接口部位均及 時(shí)焊接完畢，以增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)固性。同時(shí)，為確保合攏口在施工進(jìn)程中因溫度轉(zhuǎn)變而自 由伸縮，合攏口采納卡馬搭接連接，卡馬的大小和數(shù)量依照該接口部位的受力計(jì)算確信。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，結(jié)合設(shè)計(jì)提出的先行合攏構(gòu)件需納入后續(xù)合攏線合攏溫度要求范圍這一 基本原則，國(guó)家體育場(chǎng)鋼結(jié)構(gòu)的合攏按合攏線依次進(jìn)行合攏，先進(jìn)行主桁架的合攏，再進(jìn)行 立面結(jié)構(gòu)的合攏，主桁架合攏時(shí)，先進(jìn)行兩大施工區(qū)域內(nèi)部合攏線的合攏，再進(jìn)行兩大施工 分區(qū)間合攏線的合攏，同一合攏線的各合攏口同時(shí)、同步合攏。為防止合攏時(shí)因溫度變化而 產(chǎn)生過(guò)大的溫度變形和溫度應(yīng)力，選擇氣溫相對(duì)穩(wěn)定的

22、情況下進(jìn)行合攏，即合攏安排夜間進(jìn) 行。由于合攏口數(shù)量多，焊接量大，要在短時(shí)間內(nèi)將合攏口焊接完畢，難度較大。為此，實(shí) 際合攏時(shí)，先將合攏口的所有卡馬焊接固定，然后再進(jìn)行合攏口焊縫的焊接。卸載技術(shù)國(guó)家運(yùn)動(dòng)場(chǎng)鋼結(jié)構(gòu)受力體系為中央大開(kāi)口的斜交桁架雙層網(wǎng)殼，表現(xiàn)出很強(qiáng)的空間 非幾何線性作用。依照整體施工方案，結(jié)構(gòu)安裝時(shí)期，整個(gè)屋蓋設(shè)置了80個(gè)支撐塔架，作 為主桁架安裝時(shí)的臨時(shí)支撐，主結(jié)構(gòu)安裝完畢后，再進(jìn)行卸載和拆除。國(guó)家運(yùn)動(dòng)場(chǎng)支撐塔架 的卸載具有卸載總噸位大（達(dá)14000t）、卸載點(diǎn)散布廣、點(diǎn)數(shù)多、同比卸載量轉(zhuǎn)變大及單 點(diǎn)卸載噸位大等特點(diǎn)，為確保結(jié)構(gòu)的平安和整體外形，需操縱各點(diǎn)同步下降。為此，采納液 壓

23、同步操縱系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行卸載。液壓同步操縱系統(tǒng)采納一泵2頂方案，可多點(diǎn)同時(shí)頂升，也可 單點(diǎn)動(dòng)作，操縱精度高，達(dá)2-5mm。該系統(tǒng)要緊由兩部份組成：液壓系統(tǒng)和電子監(jiān)控系統(tǒng)。 開(kāi)始工作前，第一將要操縱的78個(gè)點(diǎn)分成10個(gè)區(qū)域，別離由10個(gè)區(qū)域操縱器來(lái)進(jìn)行集中 監(jiān)控，工作進(jìn)程中，通過(guò)人來(lái)直接操作預(yù)裝在泵上的3位4通手動(dòng)換向閥來(lái)操縱油液的流向 （即負(fù)載的起落）。同步頂升操縱器接收安裝在油缸邊上的與重物相連的傳感器所發(fā)出的信 號(hào)，并將其送至區(qū)域操縱器上，10個(gè)區(qū)域操縱器再將處置后的結(jié)果送至中央操縱器，直接 顯示在顯示器上并提示每一個(gè)泵站的操作員進(jìn)行修正。關(guān)于大跨度空間結(jié)構(gòu)，卸載順序直接阻礙到支撐塔架的受力轉(zhuǎn)變

24、和結(jié)構(gòu)本身的受力 轉(zhuǎn)換。不同的結(jié)構(gòu)形式，卸載順序也會(huì)有所區(qū)別，但整體原那么是確保支撐塔架的受力不超 出預(yù)定要求和結(jié)組成形相對(duì)平穩(wěn)。依照多次計(jì)算分析的結(jié)果，最終確信由外向內(nèi)的卸載總順 序，分七大步和35小步進(jìn)行卸載，而且在外、中、內(nèi)三圈支撐塔架各圈卸載進(jìn)程中維持同 步，三圈支撐每次卸載的位移同各點(diǎn)的最終總位移維持等比關(guān)系。北京五棵松體育文化中心籃球館工程概況五棵松體育館為北京2020年奧運(yùn)會(huì)籃球競(jìng)賽場(chǎng)館。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)為多層混凝土框架，屋架結(jié)構(gòu)為120m雙向 正交魚(yú)腹式空間鋼桁架體系（見(jiàn)圖6）。鋼屋面桁架為雙向?qū)ΨQ(chēng)布置，間距為12m

25、，共有26棉。桁架截面形式為上弦水平、 下弦魚(yú)腹式雙向受力桁架。桁架共有7種形式，支座處高均為，跨中高度從不等，桁架設(shè) 計(jì)要求起拱150mm。桁架中最重的一棉為163t，最輕的一棉為48t。桁架上下弦和腹桿桿件 截面為箱形和H型。鋼屋架材質(zhì)為Q345C，最大板厚為50mm。屋面桁架有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。工程難點(diǎn)及施工方案選擇工程難點(diǎn)五棵松體育館屋面桁架為120m雙向正交魚(yú)腹式空間鋼桁架體系，單棉桁架跨度及重 量都相當(dāng)大，施工難度大。由于建筑結(jié)構(gòu)和地基承載力等現(xiàn)場(chǎng)條件不宜利用大型吊機(jī)，為保 證鋼結(jié)構(gòu)桁架施工質(zhì)量、工期及結(jié)構(gòu)平安，采納了高

26、空積存滑移的施工方式安裝。其要緊施 工難點(diǎn)如下：（1）桁架結(jié)構(gòu)雙向布置、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)腹形狀存在空間受力關(guān)系，地面拼裝、高空拼裝的空間關(guān)系操縱難度較大，施工 時(shí)要盡可能保證空間的整體性。（2）施工時(shí)結(jié)構(gòu)受力體系轉(zhuǎn)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)件在安裝滑移進(jìn)程中，由于空間體系尚未形成，原雙向受力體系在安裝進(jìn) 程中為單向受力體系，對(duì)結(jié)構(gòu)的受力體系有所改變。另外，三滑道滑移施工使得中滑道（跨 中）位置的桿件由原先的拉桿變成壓桿，原設(shè)計(jì)中的部份桿件顯現(xiàn)了失穩(wěn)情形，因此施工時(shí) 必需采取相應(yīng)加固方法，保證施工進(jìn)程中結(jié)構(gòu)桿件

27、的應(yīng)力與撓度在許可的范圍內(nèi)。（3）滑移胎架設(shè)計(jì)難度大：桁架總滑移重量3500t，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。另外滑移方法結(jié) 構(gòu)多與混凝土框架結(jié)構(gòu)存在關(guān)系，相關(guān)方法設(shè)計(jì)較為復(fù)雜。（4）桁架滑移同步操縱難度大：由于桁架總長(zhǎng)120m，分為十次滑移，滑移同步操 縱難度較大。因此，桁架整體尺寸積存誤差操縱難。施工方案的選擇五棵松體育館屋面桁架為120m雙向正交魚(yú)腹式空間鋼桁架體系，構(gòu)件體型及自重 大，受力復(fù)雜，同時(shí)綜合考慮工期緊迫、現(xiàn)場(chǎng)施工條件等因素，鋼結(jié)構(gòu)桁架安裝采納高空三 滑道逐條積存滑移從北向難滑移方案。桁架弦桿分12m段加工制

28、作，現(xiàn)場(chǎng)先地面拼裝成12m 或24m桁架段，再在高空拼裝平臺(tái)上將南側(cè)三棉桁架組裝成120m跨整體，形成第一個(gè)滑移 單元由北向南滑移，然后組裝下一棉桁架并將其與前面單元拼裝成整體，用三滑道六條軌道 同步液壓推動(dòng)滑移法向南滑移12m，依次將10棉桁架高空組裝并積存滑移到位。施工技術(shù)支撐體系設(shè)置由于滑移進(jìn)程具有的力學(xué)特殊性一關(guān)于支撐體系來(lái)講滑移進(jìn)程的荷載是一個(gè)變大小 而且變位置的不確信量，支撐體系的設(shè)計(jì)考慮了可能顯現(xiàn)的各類(lèi)工況下的荷載組合。在建筑 物北側(cè)設(shè)置的由兩排胎架支撐柱支撐的拼裝胎架用于高空拼裝。兩邊滑道支撐利用混凝土結(jié) 構(gòu)中的柱頂圈梁改造而成，中滑道支撐胎架采納格構(gòu)柱與桁架結(jié)構(gòu)組成。胎架支撐柱的設(shè)計(jì)