鋼結構施工新技術

鋼結構施工新技術1、鋼結構發(fā)展概況鋼是一種鐵碳合金，人類采用鋼結構的歷史和煉鐵、煉鋼技術的發(fā)展是密不可分的。最早在公元前2000年左右，在伊拉克兩河流域就出現(xiàn)了早期的煉鐵術。我國也是較早發(fā)明煉鐵技術的國家之一，早在戰(zhàn)國時期，我國的煉鐵技術已很盛行了。公元65年（漢明帝時代），已成功地用鍛鐵為環(huán)，相扣成鏈，建成了世界上最早的鐵鏈懸橋——蘭津橋。此后，為了便利交通，跨越深谷，曾陸續(xù)建造了數十座鐵鏈橋。其中跨度最大的為1705年（清康熙）建成的四川瀘定大渡河橋，橋寬2.8m，跨長100m。除鐵鏈懸橋外，我國古代還建有許多鐵建筑物，如鐵塔等，目前依然存在。所有這些都表明，我們中華民族對鐵結構的應用，曾經居于世界領先地位。歐美等國家中最早將鐵做為建筑材料的當屬英國，但直到1840年以前，還只采用鑄鐵來建造拱橋。1840年以后，隨著鉚釘連接和鍛鐵技術的發(fā)展，鑄鐵結構逐漸被鍛鐵結構取代，隨著1855年英國人發(fā)明貝氏轉爐煉鋼法和1865年法國人發(fā)明平爐煉鋼法，以及1870年成功軋制出工字鋼之后，形成了工業(yè)化大批量生產鋼材的能力，強度高且韌性好的鋼材才開始在建筑領域逐漸取代鍛鐵材料，自1890年以后成為金屬結構的主要材料。20世紀初焊接技術的出現(xiàn)，以及1934年高強度螺栓連接的出現(xiàn)，極大地促進了鋼結構的發(fā)展。除西歐、北美之外，鋼結構在前蘇聯(lián)和日本等國家也獲得了廣泛的應用，逐漸發(fā)展成為全世界所接受的重要結構體系。由于我國長期處于封建主義統(tǒng)治之下，束縛了生產力的發(fā)展，1840年鴉片戰(zhàn)爭以后，更淪為半封建半殖民地國家，工業(yè)落后，古代在鐵結構方面的技術優(yōu)勢早已喪失殆盡。我國在1907年才建成了鋼鐵廠，年產鋼只有0.85萬噸。新中國成立后，隨著經濟建設的發(fā)展，鋼結構曾起過重要作用，如第一個五年計劃期間，建設了一大批鋼結構廠房、橋梁。但由于受到鋼產量的制約，在其后的很長一段時間內，鋼結構被限制使用在其他結構不能代替的重大工程項目中，在一定程度上，影響了鋼結構的發(fā)展。自1978年我國實行改革開放政策以來，經濟建設獲得了飛速的發(fā)展，鋼產量逐年增加。自1996年超過1億噸以來，一直位列世界鋼產量的首位，2003年更達到創(chuàng)紀錄的2.2億噸，逐步改變著鋼材供不應求的局面。我國的鋼結構技術政策，也從“限制使用”改為積極合理地推廣應用。所有這些，為鋼結構在我國的快速發(fā)展創(chuàng)造了條件。鋼結構以其獨特的優(yōu)越性在建筑工程中得到廣泛應用，特別是高層、超高層、輕型鋼結構，大跨度結構等應用的比較多。這是由于鋼結構有許多優(yōu)點，如強度高、塑性、韌性好、重量輕、材質均勻、制作簡單、施工方便、工期短、節(jié)能環(huán)保、綜合技術經濟指標優(yōu)、建筑造型美觀、抗震性能好等優(yōu)點。當然它的缺點是耐火度不夠，耐腐蝕性差，造價稍高等。但綜合來評定，鋼結構優(yōu)點多，缺點易克服。它仍是結構體系中最重要的一種結構形式，將被越來越廣泛重視和使用。2、鋼結構的應用情況鋼結構應用于高層、超高層建筑中在南方一些大中城市中，高層、超高層建筑如雨后春筍般拔地而起，由于外資工程的興建，建筑用鋼材的發(fā)展，高層、超高層建筑應用鋼結構越來越多。如在上海的浦東開發(fā)區(qū)建設中，高層建筑鋼結構的發(fā)展尤其迅速。現(xiàn)已建成的上海金茂大廈，為框-筒結構，混合材料，高度420m，地上88層，地下3層。在北京、深圳等地的高層、超高層建筑中，大都采用了鋼結構建筑。目前在高層、超高層建筑中應用的體系大致有三種。一種是混凝土結構，一種是鋼結構，另一種就是兩種體系組成的混合結構。在這種混合結構中因發(fā)揮了鋼結構的優(yōu)點而克服了鋼結構的缺點，應用的比較多?，F(xiàn)在鋼結構應用的形式主要有:(1)作為鋼框架與混凝土核心筒組成受力結構體系，這是高層混合結構中常用的形式。(2)作為勁性骨架與混凝土一起組成受力構件，包括鋼管混凝土，這種混合結構兼有鋼與混凝土兩者的優(yōu)點，整體強度大，剛性好，抗震性能好。當采用外包砼結構形式時更具有良好的耐火和耐腐蝕性能?；旌辖Y構構件一般可以降低鋼量15%—20%，還可減少支模，施工方便、快速，因此混合結構在高層，超高層建筑中所占比重較多。應用于大跨屋蓋體系中。一些工業(yè)廠房、倉儲庫、停車場、集市等建筑設施，由于空間高，跨度大，其他體系難以滿足要求，故而選用鋼網架，懸索，殼體，桁架，膜結構等形式作為這些大跨結構的屋蓋系統(tǒng)。隨著國外鋼結構的新技術、新產品的不斷引進和應用，采用輕鋼結構體系使工程總造價低于鋼筋混凝土或磚混結構體系，且施工工期縮短50%以上。目前，在經濟發(fā)達地區(qū)新建的大跨設施中基本采用了鋼結構，在內陸地區(qū)也有部分采用鋼結構，隨著人們對鋼結構的認識，將會越來越被重視和采用。3、鋼結構的發(fā)展現(xiàn)狀（1）鋼結構發(fā)展的物質基礎據有關資料統(tǒng)計，目前，我國鋼產量已超過1.2億噸，成為世界上鋼產量之大國，同時，鋼材的品牌、規(guī)格與質量日益提高，國內鋼材市場已從過去的賣方市場轉變到買方市場，這為大力推廣利用鋼結構技術奠定了堅實的物質基礎。（2）鋼結構發(fā)展的技術政策我國建筑技術政策中，特意提到“發(fā)展鋼結構(含預應力鋼結構)，對于超高層建筑結構、大跨空間結構或大跨重載工業(yè)廠房等，可采用鋼結構；對于大跨空間屋蓋系統(tǒng)，可選用鋼網架、網殼、懸索、殼體、膜結構等，加速推廣輕鋼結構”。又提到“研究推廣組合結構和混合結構，充分發(fā)揮不同結構材料的性能。根據建筑物各自的特點，可采用兩種以上結構材料構成的組合結構，如由型鋼、鋼筋、混凝土構成的勁性鋼筋混凝土，由鋼管和混凝土構成的鋼管混凝土等。且在一個建筑物上可采用兩種及以上結構形式構成的混合結構，如采用鋼筋混凝土作為高層建筑的核心筒，采用鋼框架結構作為外柱與其相連”。而且我國政府提出了從“節(jié)約鋼材”轉變成合理使用鋼材，從“限制使用鋼結構”到“大力發(fā)展鋼結構”的政策轉變。建設部在修訂我國“建筑業(yè)推廣應用10項新技術”中，首次列入了鋼結構新技術，充分說明我國鋼結構發(fā)展已經具備了非常好的政策大環(huán)境。鋼結構是一項綠色環(huán)保建筑產業(yè)。鋼結構材料可再生利用，減少大氣污染物。鋼結構的廢棄料可回爐、再生利用。對同樣規(guī)模的建筑物，鋼結構建造過程中有害氣體(CO2)排放量只相當于鋼筋混凝土結構的65%。工業(yè)化生產，現(xiàn)場施工周期短，最大限度的減少了施工工地對環(huán)境的影響。鋼結構工程一半以上的工期是工廠加工制作，現(xiàn)場工期可縮短50%以上，同時工地因很少使用砂、石、土和水泥等散料，而從根本上避免了塵土飛揚，污染環(huán)境的問題。鋼結構體系可以帶動其他“節(jié)能環(huán)?！毙徒ㄖ牧系耐茝V應用，鋼結構體系由于連接的靈活性，各種“節(jié)能環(huán)保型”的圍護材料都可以采用。（3）鋼結構新技術的主要內容A．高層鋼結構新技術根據建筑高度和設計要求采用框架、框架—支撐、筒體和巨型框架結構，其構件可采用鋼、勁性鋼筋混凝土或鋼管混凝土。鋼構件質輕、延性好，可采用焊接型鋼或軋制型鋼，適用于超高層建筑。勁性鋼筋混凝土構件剛度大，防火性能好，適用于高層建筑或底部結構。鋼管混凝土施工簡便，僅用于柱結構。B．空間鋼結構技術空間鋼結構自重輕、鋼度大、造型美觀、施工速度快。以鋼管為桿件的球節(jié)點平板網架、多層變截面網架及網殼等是我國空間鋼結構用量最多的結構形式，在設計、施工方面均達到國際先進水平，有專門的設計、施工和檢驗規(guī)程，并可提供完整的CAD軟件，除網架結構外，空間結構尚有大跨懸索結構、索一膜結構、大跨空間鋼管桁架結構等。C．輕鋼結構技術伴隨著輕型彩色鋼板制成墻體和屋面圍護結構組成的新結構形式，由厚4mm以上鋼板焊接成軋制的大斷面薄壁H型鋼墻梁和屋面檁條，園鋼制成柔性支撐系統(tǒng)和高強螺栓連接構成的輕鋼結構體系，柱距6—9m，跨度可達到30m或更大，高度可多達10m，并可設輕型吊車。用鋼量20—30kg/m2?，F(xiàn)已有標準化的設計程序和專業(yè)化生產企業(yè)，產品質量好、安裝速度快、重量輕、投資少，施工不受季節(jié)限制。適用于各種輕型工業(yè)廠房。D．鋼—混凝土組合結構技術以輕鋼或鋼管與混凝土構件組成的梁、柱承重結構為鋼—混凝土組合結構，近年來應用范圍日益擴大，適用于承受較大荷載的多層或高層建筑的框架梁、柱及樓蓋，工業(yè)建筑柱及樓蓋等。E．高強螺栓連接與焊接技術高強螺栓通過摩擦力來傳遞應力，由螺栓、螺母和墊圈3部分組成。高強螺栓連接具有施工簡便、拆除靈活、承載力高、抗疲勞性能和自鎖性好、安全性高等優(yōu)點，工程中已取代了鉚接和部分焊接，成為鋼結構制作及安裝中的主要連接手段。在車間內制作的鋼構件，厚板應采用自動多絲埋弧焊、箱型柱隔板應采用熔嘴電渣焊等技術?，F(xiàn)場安裝施工中應采用半自動焊技術和氣體保護焊藥芯焊絲及自保護藥芯焊絲技術。F．鋼結構防護技術鋼結構防護包括防火、防腐、防銹，一般在防火涂料處理后無需再做防銹處理，但在有腐蝕氣體的建筑中尚需做防腐處理。國內防火涂料種類較多，如TN系列、MC—10等，其中MC—10防火涂料具有防火、防腐功能。防腐防銹涂料有醇酸磁漆、氯化橡膠漆、氯橡膠涂料及氯磺化涂料等。在施工中應根據鋼結構形式、耐火等級要求及環(huán)境要求選用合適的涂料及涂層厚度。隨著經濟和科學技術的迅猛發(fā)展，鋼結構技術日新月異，一些新型結構體系如住宅鋼結構體系、預應力結構體系、張弦頂結構、膜結構等處于研究開發(fā)和推廣應用階段；一些新型高效材料如軋制H型鋼、冷彎型鋼、壓型鋼板、耐火鋼、不銹鋼正在積極推廣。（4）目前存在的問題及對策A．鋼結構設計力量薄弱從全國范圍來看，制約我國鋼結構發(fā)展和推廣應用的最大問題是設計力量薄弱。目前我國絕大部分設計院沒有專業(yè)化的鋼結構設計人員，絕大多數結構設計工程師對鋼結構設計不熟悉，主觀上不接受鋼結構方案，進行一些鋼結構設計，也由于設計水平不高，體現(xiàn)不出鋼結構的優(yōu)越性，客觀上也阻礙了鋼結構的推廣應用。鑒于這種不利情況，政府主管部門、行業(yè)協(xié)會、設計院、科研院所及高等院校應加強鋼結構技術人才的培養(yǎng)，一方面對現(xiàn)有的鋼結構設計的技術培訓，提高整體素質，逐步在設計院(所)配備一定數量的鋼結構專業(yè)設計人員；另一方面對在校鋼結構專業(yè)設計的學生強化鋼結構專業(yè)學習和培養(yǎng)，造就一批高級工程技術專門人才。B．鋼材的品種、規(guī)格和質量有待于提高目前，我國普通鋼材的生產能力大于市場需求，但具有競爭力的真正能夠滿足市場各種需求的生產能力不足一半。鋼結構用鋼的品種選擇面小，常用品種(Q235)與國外大多數國家的常用品種相比，設計參數相差很大，無法接軌；高效、經濟斷面鋼材，如H型鋼、冷彎型鋼、鋼管等規(guī)格不齊全，不配套，使用率較低；一些特效鋼材，如耐大氣腐蝕鋼、不銹鋼、耐火鋼及低合金高強度鋼還沒有進入實質應用階段；超厚鋼板還存在著嚴重的質量問題?？傊覈ㄖ摬脑谄贩N、規(guī)格和質量方面還存在不足，在一定程度上制約了鋼結構的發(fā)展和推廣。一定要積極開發(fā)新的品種和規(guī)格，提高產品質量，學習國外的先進技術，縮小與國外發(fā)達國家的差距，逐漸與國際接軌，更好地推動我國鋼結構的發(fā)展。提高我國鋼結構制作、安裝水平，規(guī)范鋼結構市場改革開放以來，我國從事鋼結構加工制作、安裝的廠家和施工隊伍很多，但真正具有技術實力，能夠承接大型、復雜鋼結構工程的單位很少，大部分都是設備簡陋、技術水平低、小作坊作業(yè)的小單位，其工程質量低劣，甚至造成不少鋼結構安全隱患，同時采取低價競爭不正當手段，擾亂了鋼結構市場，影響鋼結構的發(fā)展和推廣。鋼結構技術在我國建筑技術領域是一項新技術，目前國內已形成了完整的成套技術、焊接技術、高強螺栓技術、現(xiàn)場安裝技術等，每項技術都應有專門的技術人員和操作人員來實施，這些專門人員必須通過培訓、考核、持證上崗；對鋼結構加工制作廠家和安裝企業(yè)實行資質審核，項目經理和技術負責人持證上崗，規(guī)范招、投標制度，整頓鋼結構市場，鼓勵和支持條件比較好的企業(yè)進行技術創(chuàng)新，提高技術水平，組成專業(yè)化的鋼結構制造、安裝隊伍，淘汰一些不合格的企業(yè)。（5）鋼結構應用A.多、高層建筑鋼結構：用于賓館、飯店、辦公大樓等多層和高層建筑。金茂大廈上海環(huán)球金融中心上海證券大廈B.高聳鋼結構例如：電視塔、微波塔、通訊塔、輸電線塔、石油化工塔、水塔煙囪等。青島電視塔（232米）黑龍江電視塔（336米）C.橋梁鋼結構由于鋼橋建造簡便，易于修復，因此鋼結構廣泛用于中等跨度和大跨度橋梁。南浦大橋楊浦大橋D.移動鋼結構 鋼結構不僅重量輕，還可以用螺栓或其他便于拆裝的手段來連接，因此非常適用于需要搬遷的結構，如裝配式房屋、活動車庫和各類起重機等。E.輕型鋼結構用于中、小型房屋、小型倉庫等。4、鋼結構的新發(fā)展鋼結構是一種具有較大優(yōu)勢的建筑結構，隨著人類在經濟和科學技術方面的不斷發(fā)展和進步，在鋼結構領域也取得了不少新的進展。結構用鋼的新發(fā)展：國內外在高性能鋼材的應用方面取得不少新進展，其中包括高強度高性能鋼、低屈服點鋼和耐火鋼的開發(fā)和應用等。主要有：Q235、Q345、Q390、Q420Q490、Q590…結構和構件計算的研究和改進：計算和測試手段越改進，就越能反映結構和構件實際工作情況，從而合理使用材料，發(fā)揮經濟效益，保證結構安全。結構形式的革新和應用：在全國各地修建了大量的大跨空間結構、網架和網殼結構，張弦桁架、懸掛結構也有很多應用實例；直接焊接鋼管結構、變截面輕鋼門式剛架、金屬拱型波紋屋蓋等輕鋼結構已遍地開花；鋼結構的高層建筑也在不少城市拔地而起；鋼-混凝土組合結構和混合結構也有了廣泛應用；還建造許多索膜結構的罩棚和建筑小品；鋼和混凝土組合構件的應用：充分利用鋼強度高、宜受拉，混凝土宜受壓，發(fā)揮各自優(yōu)勢，是一種合理的結構。優(yōu)化原理的應用：結構形式優(yōu)化、截面形式優(yōu)化、計算機輔助設計、繪制鋼結構施工詳圖。發(fā)展鋼結構施工工藝：加強自動化水平，提高安裝質量。5、鋼結構實例*上海金茂大廈工程（1）工程概況金茂大廈位于上海浦東陸家嘴金融貿易區(qū)，工程占地面積2．3萬m2，地下三層、地上八十八層，建筑面積約29萬m2，金茂大廈建筑總高度為420．5m，為目前已建工程的國內第一、亞洲第二、世界第三高度。金茂大廈是一幢集辦公、旅館、購物、娛樂、餐飲、休閑于一體的綜合性大樓。其1～52層為辦公樓，53～87層是五星級的金茂凱悅大酒店，距地面340米的88層是觀光層；裙樓部分有6層，內設大小宴會廳、百貨商場和休閑娛樂等；6萬m2的三層地下室內設有各類大型機電設備、服務設備、地下停車庫和食街。整幢大樓如一座綜合性的小區(qū)。其總投資約45億人民幣。

金茂大廈基坑面積近2萬平方米，基坑開挖深度約20米，主樓基礎承臺為4米厚。13500立方米的00高標號大體積混凝土，主樓泵造混凝土高度達到382．5米，在24—26層、55～57層、85～87層有三道外伸桁架將核心筒與八根巨型往連接成一個整體。工程結構設計獨特，并獲世界結構工程協(xié)會頒發(fā)的國際建筑結構設計最高獎。金茂大廈的建設吸引了眾多的國內外承包商的青睞，上海建工（集團）總公司攜日本大林組、法國西寶公司、香港其士集團，一舉中標總承包該幢大樓的建筑施工，開創(chuàng)了國內大型企業(yè)集團首次總包具有國際影響的大型建筑，也首次實踐了運用總包的總管理總協(xié)調的手段和高新施工技術完成了該幢大樓，為上海浦東地區(qū)及外灘沿線增加了新景觀。（2）應用新技術情況①商品砼和散裝水泥應用技術該技術應用于地下連續(xù)墻，鉆孔灌注樁，基坑圍護、支撐，主樓核心商、復合巨型柱。樓板等工程部位。應用的總量達到了157000立方米。金茂大廈使用的商品砼用散裝水泥。機械上料、自動稱量、計算機控制技術，外加劑和摻合料“雙摻”技術，攪拌車運輸和泵送澆筑技術，不但提高了土建施工生產的機械化和專業(yè)化程度，而且增強了施工現(xiàn)場的文明標準化程度。并創(chuàng)下了一次性泵送混凝土382．5米高度的世界記錄。粗直徑鋼筋連接技術金茂大廈的核心筒和巨型柱的模板均采用定型加工的鋼大模，所以在核心筒與樓面梁的鋼筋連接處，主樓旅館區(qū)環(huán)板與核心筒鋼筋連接處，巨型柱與樓面梁的鋼筋連接處，采用錐螺紋連接的施工技術。整個工程錐紋接頭共計58296只，通過對接頭的試驗及抽檢結果均符合A級水平。新型鋼筋冷軋錐螺紋工藝從七個方面改進了鋼筋冷軋錐螺紋工藝：改進刀具、滾絲輪的材質；改進了工具夾；增加自動定位裝置；設置滾動上料架；端頭冷處理，提高強度，保證A級接頭標準。使應用達到了高速、優(yōu)質、低耗的目的。③新型模板與腳手架應用技術金茂大廈的主體結構層高變化多，還存在墻體收分和體型變化。共有3．2米、4米、5．2米等共8種高度，53層以上取消了原有的井字型內剪力墻，墻體厚度由850毫米逐步分四次收分至450毫米。尤其在24～26、51～53、85～87層設有三道外仲鋼桁架，給模板腳手的設計及超高層施工作業(yè)安全性帶來了極大的難度。為此，在主樓核心筒施工中，自行設計制造了“分體組合自動調平整體提升式鋼平臺模板體系”。與國外先進模板比較，各項性能毫不遜色，同時節(jié)約成本約1000萬元人民幣。成功地完成了高空解體和組裝，創(chuàng)新地采用了電腦自動調平技術控制系統(tǒng)提升的施工技術，及采用全封閉模板體系，使施工安全可靠，操作簡便、創(chuàng)造了一個月施工13層的施工速度。電腦自動調平技術已獲得國家專利（專利號：ZL952465391．1）。該模板體系的研究和應用成果已獲得上海市科技進步一等獎。在巨型柱施工中，創(chuàng)新設計制造了“跳提式爬模系統(tǒng)”，成功地解決了巨型柱施工時。上部鋼梁已安裝就位，傳統(tǒng)的模板腳手體系均無法圓滿完成混凝土施工后的爬升問題。該體系創(chuàng)新設計了伸縮吊臂，斜面滑板，頂伸式伸縮架，翻轉開啟式附墻等一系列專門的構件，使爬架能順利跨越鋼梁。通過這些新型模板腳手的研究和應用，安全、可靠地完成了主樓核心筒和復合巨型柱連續(xù)施工。經專家鑒定，該模板腳手體系的技術水平達到了國際領先水平。④建筑節(jié)能技術金茂大廈主要填充墻、防火分區(qū)隔墻等均采用空心砌塊。其中，120mm厚砌塊4901平方米，190mm厚砌塊49742平方米，250mm厚砌塊1098平方米，300mm厚砌塊3493平方米。金茂大廈裙房屋面、主樓局部屋面也采用了屋面保溫層。其中，裙房屋面約7500平方米，主樓局部屋面約2500平方米。硬聚氯乙烯塑料管的應用技術在金茂大廈裙房基礎底板施工中，采用了國內首次出現(xiàn)的大面積靜力釋放層技術。φ100PVC管1184米，φ150PVC管511米。將地下水通過大面積濾水層集中排到集水井，再通過泵抽至地面來釋放和消減地下水對底板的浮力。此項技術在縱橫交錯的盲溝中設置多孔PVC濾水管。大面積靜力釋放層技術的應用，使裙房基礎底板的厚度僅為0．6米左右，而按傳統(tǒng)設計基礎底板厚度至少要1．5－2．0米，比傳統(tǒng)做法薄0．9m左右。⑥粉煤灰綜合利用技術金茂大廈主樓基礎承臺為C50高標號混凝土，方量13500立方米。在配合比設計中，我們摻入了一定量的磨細粉煤灰，發(fā)揮其“滾珠效應”以改善混凝土的和易性，提高混凝土的可泵性。并因此取代部分水泥，降低混凝土的水化熱。同時，在砌筑砂漿拌制過程中，也摻入一定量的粉煤灰。粉煤灰的用量約4500噸，達到節(jié)能、高效的目的。建筑防水工程新技術設計要求在金茂大廈基礎底板下施工防水層。防水材料采用美國膠體公司的纖維裝單夾防咸水CR膨潤土防水膜、膨潤土填縫劑和多用途膨潤土粉粒。防水膜用于大面積鋪貼，填縫劑和多用途粉粒用于嵌縫、填補空洞。CR膨潤上的用量約23608平方米。CR型膨潤土防水系列材料是一種柔性的高強度聚丙烯紡織物和火山灰鈉基膨潤土的復合物，它的技術特點是：遇水膨脹，柔軟、高強度，抗污染，抗老化。它的應用，豐富和發(fā)展了國內防水材料的種類，為今后新型防水材料的研究和應用提供了實踐經驗?，F(xiàn)代管理技術與計算機應用金茂大廈工程的信息量大、范圍廣，針對這種情況，在施工管理過程中，計算機技術得到了廣泛的應用。財務管理、合同預算、人事檔案管理、施工計劃管理、施工方案的設計和編制、施工翻樣圖的繪制、深化圖紙的設計等均采用了計算機管理軟件。⑨其他新技術的應用在金茂大廈的施工過程中，我們還應用了“超大超深基坑的支護技術”、“高精度測量技術”、“大型垂直運輸機械應用技術”等一系列新技術。金茂大廈地下室開挖面積近2萬平方米，基坑周長570米，開挖深度19．65米，土方量達到了32萬立方米，是上海地區(qū)軟土地基施工中開挖面積最大，開挖深度最深的基礎。在基坑圍護方面，我們設計了空間桁架式全現(xiàn)澆鋼筋混凝土內支撐技術，既保證了工程質量和安全，又縮短了施工工期，提高了經濟效益。測量工作是工程建設中的“眼睛”，尤其在金茂大廈這樣規(guī)模的建筑物施工中，測量工作的重要性就更顯突出。我們在施工中采用WILDT2經緯儀、DII600激光測距儀等高精度測量儀器，采用極坐標結合直角坐標法進行軸線放樣，用天頂倒錐體法進行嚴格的測量復核，用往返水準控制高程。針對鋼和混凝土兩種材料不同的壓縮、收縮和沉降，采用預先控制的修正補償，達到了很好的效果。（3）經濟效益與社會效益金金茂大廈推廣應用新技術使我們嘗到了科技轉化為生產力的甜頭。不但節(jié)約了能源和資源，而且獲得了較好的經濟效益和社會效益。共計節(jié)支近2500萬元。同時，通過新技術的應用，大大推動了建筑業(yè)科技成果的轉化工程，培養(yǎng)了一批新技術應用人才，全面提高了建筑業(yè)職工隊伍的素質，帶動了一批新興科技產業(yè)和科技型企業(yè)的形成和發(fā)展，運用市場經濟規(guī)律，促進科技和經濟的緊密結合，顯示出科技生產力的巨大潛力。*國家體育場(1)工程概況國家體育場位于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，并與國家體育館和國家游泳中心相對于中軸線均衡布置。國家體育場主體建筑西側為距景觀路200米的中軸線步行綠化廣場，東側是環(huán)境優(yōu)美的水面和湖邊路，南側臨南一路，北側臨成府路，其中成府路在地下空間穿過用地（路面-7.8m）。國家體育場是北京奧林匹克公園內的標志性建筑，也是北京最大的、具有國際先進水平的多功能體育場。國家體育場將成為奧林匹克運動留給城市的寶貴遺產和城市建設的新亮點。(2)工程建設特點國家體育場作為北京2008奧運會的主會場，既是運動員的競技場，世界體育文化的交流中心，又是展示北京古都風貌，弘揚中華民族優(yōu)良傳統(tǒng)的窗口，向世界描繪中國經濟騰飛、綜合國力增強的藍圖。國家體育場將充分體現(xiàn)綠色奧運、科技奧運、人文奧運理念及新北京、新奧運的時代主題，將成為北京的又一標志性建筑。國家體育場的建設具有重大的歷史意義，世界矚目。國家體育場工程以其獨一無二的大膽創(chuàng)新設計而成為世界民用建筑史上的里程碑建筑，同時其建設實施匯集了諸多世界性難題，具有技術上挑戰(zhàn)性、功能上綜合性、時間上緊迫性以及管理上復雜性等特點，針對其特定建筑形式無規(guī)律可循。國家體育場工程具有如下特點、難點。①建設規(guī)模宏大4.5萬噸用鋼量，30萬m2的建筑面積，將近300m的屋蓋跨度為世界奧運場館建設項目所罕見，被市政府確定為一號工程。②結構型式復雜國家體育場外觀形象優(yōu)美純凈，外觀即為建筑物的結構，立面與結構達到完美統(tǒng)一。結構組件相互支撐，形成網格狀構架，仿佛由樹枝編織成的鳥巢。不但曲線形桿件、馬鞍狀曲面無法用簡單方程定位，每根鋼桿件截面尺寸、斷面形式也逐漸變化，局部扭曲，鋼結構加工安裝、測控定位難度相當大。主次桿件支撐體育場看臺的放射狀混凝土框架結構與環(huán)繞它們并形成主屋頂的空間鋼結構完全分離，交叉作業(yè)多、施工組織復雜。屋頂采用可開合結構，由兩片75m×70m可滑動屋蓋組成，機械傳動裝置復雜，支撐鋼架加工精度、變形控制標準要求極高。屋蓋主桁架及巨型鋼柱間設置了氣墊膜和可開啟膜，且形成具有防雨、通風換氣、采暖等功效的雙層膜結構，膜材形狀多邊、節(jié)點構造復雜、安裝固定困難。上述特點使國家體育場建設成為世界性難題。③建設工期短建設周期僅為三年，鋼結構施工圖紙設計深化、委托加工周期長。④建設標準要求高a.設計標準高國家體育場專業(yè)系統(tǒng)及體育設施設計先進，選用材料、設備、設施均為當今世界最新產品，科技含量高。b.驗收標準高建設驗收標準要求嚴格，綜合調試、體育場地、體育設施技術標準必須與IOC、SPOC、BOCOG及國際單項體育聯(lián)合會最新技術標準相一致；工程建設及工藝質量驗收標準除了符合規(guī)范及國家最高質量驗收標準——“魯班獎”要求外，還應與國際接軌，滿足體育場館建設有關國際技術標準規(guī)定。c.管理標準高國家體育場建設過程中實行信息化管理，實現(xiàn)現(xiàn)場管理遠程實時監(jiān)控、計算機模擬操作、資源共享、無紙化辦公；工程建設過程中對人、機、料等各項資源實行精確的動態(tài)控制，以保證資源的最優(yōu)整合；為了體現(xiàn)2008年奧運會“新北京、新奧運”的時代主題，綠色奧運、科技奧運、人文奧運三大理念將融入工程建設的各個階段、各個環(huán)節(jié)。d.季節(jié)性施工時間長、難度大國家體育場建設過程將跨越3個冬季、3個雨期，針對易受季節(jié)影響的分部分項工程量大的特點，尤其是鋼結構焊接作業(yè)、混凝土施工等，需根據其所處的季節(jié)及施工階段，進行季節(jié)性施工措施的研究，作出相應施工方案。根據北京地區(qū)氣候條件，除須考慮冬雨季外，還應針對風沙、高溫等因素建立反應機制，為保證工程進度提供有力支持。e.鋼結構施工難度大鋼結構與混凝土結構施工交叉作業(yè)，必須從工期、造價、質量、安全等方面綜合考慮，選擇最優(yōu)施工方案。鋼結構工廠加工、現(xiàn)場組拼制作、吊裝、焊接、安裝測量、工況計算與實現(xiàn)難度極大：鋼構件呈不規(guī)則形狀，局部扭曲，截面不斷變化，加工難度大；由于桿件組拼的桁架均為曲面，且設計要求曲線變化平滑自然，對焊工水平、焊接設備、作業(yè)平臺（場區(qū)）要求很高，難以實現(xiàn)；超重、大跨度、不規(guī)則鋼結構吊裝就位是國家體育場工程施工的最難點，堪稱建筑業(yè)上的世界難題，因此安裝設備、安裝工藝選擇是成功的關鍵；國家體育場工程主要鋼構件大量采用厚鋼板，焊接溫度使鋼構件產生變形以及局部應力集中而導致桿件承載力降低是厚鋼板焊接易產生的弊病，而且屋蓋桿件局部超厚鋼板必須實施高空焊接作業(yè)，因此工程焊接拼裝難度極大，必須將厚鋼板焊接納入專門的研究課題，采取有效的預控措施，確保建造質量；由于國家體育場主要鋼構件為不規(guī)則曲線，鋼構件組拼而成的網架為不規(guī)則曲面，無章可循，因此對如何對巨型鋼結構安裝實施三維測量控制，以確保整個殼體鋼結構現(xiàn)場安裝的精確度、可靠性和安全性難度大，特大構架運輸、吊裝過程中的變形控制相當復雜；針對鋼結構復雜多變的曲線、曲面造型，必須通過計算機模擬制作、安裝工況。由于曲線、曲面很難用方程式表達，因此工況計算、建模工作量大。f.鋼筋混凝土結構質量標準高砼工程170m超長樓板混凝土收縮裂縫控制，以及2.5m厚基礎承臺厚大體積混凝土溫度裂縫控制，是一個嚴峻的課題。框架結構混凝土表面質量必須達到清水混凝土效果，尤其是框架結構外排高空斜柱現(xiàn)澆混凝土施工質量控制難度很大。g.預制混凝土看臺板施工難度大表面應達到裝飾砼效果，看臺板的加工、運輸、吊裝就位難度大。h.膜結構施工難度大鋼結構屋頂采用了可充氣氣墊膜以及可開啟膜結構，膜材形狀多變、用量大，膜單元與鋼結構桿件連接構造復雜。對于如此大量的氣墊膜、可開啟膜結構施工安裝，國內既沒有類似工程以供借鑒，更沒有成熟的工法、規(guī)范標準作為有效依據，僅僅依靠在參考國外相似工程做法的基礎上自主編制施工工法，用于指導施工、檢驗工程質量。這些對于工程技術人員來說無疑具有很大的挑戰(zhàn)。(3)鋼結構工程①工程分析國家體育場鋼結構工程概況鋼結構和屋面系統(tǒng)的建筑情況工程±0.00處絕對標高為45.50m，屋面呈雙曲面馬鞍型，東西跨度結構相對標高為66.87米，南北跨度結構相對標高為40.01米。體育場看臺部分的屋架上下弦由膜結構填充，中間比賽場部分設置滑動屋面。鋼結構和屋面系統(tǒng)的結構定位和