本文主要從方案選擇、施工部署、主次結(jié)構(gòu)吊裝、鋼結(jié)構(gòu)收支卸、厚板焊接等方面介紹了國(guó)家體育場(chǎng)鋼結(jié)構(gòu)安裝過(guò)程中的關(guān)鍵施工技術(shù)。希望能為類(lèi)似項(xiàng)目提供參考。.

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)，吊裝，合攏，卸載，厚板焊接，關(guān)鍵施工技術(shù)

1 項(xiàng)目概述

國(guó)家體育場(chǎng)鋼結(jié)構(gòu)由24個(gè)雙門(mén)剛架?chē)@體育場(chǎng)內(nèi)的混凝土碗形看臺(tái)區(qū)域旋轉(zhuǎn)組成，其中22個(gè)拉穿或基本拉穿。大跨度鋼結(jié)構(gòu)采用大量由鋼板焊接而成的箱形構(gòu)件。交叉布置的主體結(jié)構(gòu)與屋頂和立面子結(jié)構(gòu)編織成“鳥(niǎo)巢”形狀。所有鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件形成結(jié)構(gòu)和建筑形狀。

鋼結(jié)構(gòu)屋蓋為雙曲面鞍座型，最高點(diǎn)68.5m，最低點(diǎn)40.1m；平面為橢圓形，長(zhǎng)軸332.3m，短軸297.3；屋頂中部開(kāi)口內(nèi)圈為橢圓形吊車(chē)公司，長(zhǎng)軸185.3m，短軸127.5m；大跨屋蓋支撐24根桁架柱以上，柱距38.0m。

屋蓋主體結(jié)構(gòu)為箱形截面，上弦截面基本為1000mm×1000mm，下弦截面基本為800mm×800mm，腹板截面基本為600mm×600mm，腹桿與上下相交弦，屋架高度為12.0m。由24根組合鋼結(jié)構(gòu)柱垂直支撐，每根組合鋼結(jié)構(gòu)柱由兩根1200mm×1200mm的箱形外柱和一根菱形內(nèi)柱組成。每根桁架柱都裝有一個(gè)T型鋼柱腳，荷載通過(guò)它傳遞到地基。立面子結(jié)構(gòu)截面基本為1200mm×1000mm，頂面子結(jié)構(gòu)截面基本為1000mm×1000mm。

設(shè)計(jì)總耗鋼量約4.2萬(wàn)噸。鋼板最大厚度為110mm。鋼板厚度≤34mm時(shí)，選用Q345鋼；鋼板厚度≥36mm時(shí)，選用Q345GJ鋼；鋼板厚度為100mm時(shí)，選用Q345GJ和Q460鋼；當(dāng)厚度為110mm時(shí)，使用Q460鋼。具體板厚分布如圖1-2所示。另外，桁架柱內(nèi)柱由菱形截面轉(zhuǎn)為矩形截面，采用GS-20Mn5V級(jí)鑄鋼件（C19桁架柱除外），鑄鋼件最大厚度為140mm。

而且，設(shè)計(jì)對(duì)鋼材的抗撕裂性和沖擊韌性提出了明確的要求。具體情況見(jiàn)表1-1、表1-2。

此外，設(shè)計(jì)規(guī)定鋼結(jié)構(gòu)的合閘溫度為14±4℃，支撐塔的卸荷按照“分階段同步、整體分級(jí)”的原則進(jìn)行。

2 工程特點(diǎn)及難點(diǎn)

2.1 使用了大量的空間彎扭構(gòu)件，節(jié)點(diǎn)復(fù)雜，制造安裝難度大

為了體現(xiàn)“鳥(niǎo)巢”獨(dú)特的建筑造型，本項(xiàng)目使用了大量沒(méi)有固定線(xiàn)的空間彎扭構(gòu)件。同時(shí)，在本項(xiàng)目中，無(wú)論是主體結(jié)構(gòu)之間，還是主次結(jié)構(gòu)之間，都存在多構(gòu)件空間交叉的現(xiàn)象；此外，二級(jí)結(jié)構(gòu)復(fù)雜多變，規(guī)律性較少，使得主體結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜。節(jié)點(diǎn)種類(lèi)多，制作安裝精度高。如圖2-1所示。

2.2 組件體積大，單體重量重，組件不易翻轉(zhuǎn)吊裝。

桁架柱作為屋面結(jié)構(gòu)的主要承重構(gòu)件，最大外部尺寸為25m×20m×68.5m，分兩段吊裝。吊裝單元重達(dá)360多噸，吊裝高度可達(dá)68.5m。主桁架高度12m，雙穿孔最大跨度約260m，最重起重裝置262噸，最長(zhǎng)構(gòu)件約43m。由于元件體積大、重量重，各個(gè)元件的重心位置各不相同。翻轉(zhuǎn)時(shí)很難設(shè)置吊點(diǎn)和選擇吊耳，尤其是桁架立柱的翻轉(zhuǎn)。有變化，需要考慮三向力。翻車(chē)過(guò)程中穩(wěn)定性難以控制。提升時(shí)，必須調(diào)整分段組件的角度和方向。但是對(duì)于大而重的構(gòu)件，角度調(diào)整比較困難，吊裝也比較困難。如圖2-2所示。

2.3 焊接量大，焊接難度大

該項(xiàng)目為全焊接鋼結(jié)構(gòu)，焊縫總長(zhǎng)約30萬(wàn)米，焊縫總長(zhǎng)約280萬(wàn)米。鋼板厚度從3mm到110mm不等。焊接位置涉及平焊、橫焊、立焊和仰焊，焊接工作跨越整個(gè)冬季。高強(qiáng)度鋼（Q460E-Z35））的焊接和鑄鋼件（GS-20Mn5V）的焊接。薄板焊接變形大，厚板焊接熔敷量大，對(duì)溫度控制和勞動(dòng)強(qiáng)度要求高。高空焊接以及冬季和雨季焊接的耐候低溫保護(hù)措施使焊接更加困難。

2.4 安裝精度控制難，施工質(zhì)量要求高

由于結(jié)構(gòu)本身在施工過(guò)程中會(huì)因自身重量和溫度變化而發(fā)生變形，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，均為箱形截面，具有很強(qiáng)的位置性和方向性。安裝精度受現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境、溫度變化等多方面影響。精度極難控制。施工時(shí)必須采取必要措施，提前考慮如何調(diào)整和消除安裝誤差，如何測(cè)量和監(jiān)測(cè)，使變形在受控狀態(tài)下完成，保證整體造型和施工質(zhì)量。此外，該項(xiàng)目的外觀質(zhì)量和內(nèi)在質(zhì)量（如焊縫質(zhì)量等級(jí)等）都非常苛刻。其中，鋼板拼接，彎扭截面構(gòu)件組裝焊縫、現(xiàn)場(chǎng)組裝焊縫、安裝焊縫均為熔透一級(jí)焊縫；鋼結(jié)構(gòu)立面必須有0~1mm的高度，在視線(xiàn)10m內(nèi)可見(jiàn)。所有焊縫表面都需要拋光。

2.5 關(guān)門(mén)多，關(guān)??門(mén)溫度要求嚴(yán)格，實(shí)施難度大

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本項(xiàng)目主桁架和立面結(jié)構(gòu)各設(shè)置4條合線(xiàn)。其中，主桁架（包括上下弦桿和腹桿）有100個(gè)關(guān)口，立面結(jié)構(gòu)有28個(gè)關(guān)口，有大量關(guān)口。雖然立面結(jié)構(gòu)和主桁架可以分階段折疊，但一次閉合的對(duì)接節(jié)點(diǎn)數(shù)量仍然高達(dá)50個(gè)。 為了保證閉合線(xiàn)上的對(duì)接節(jié)點(diǎn)同時(shí)閉合，需要組織大量的人力物力。而且，整個(gè)鋼屋面的安裝和制造誤差，最終都集中在這4條收尾線(xiàn)上。選擇哪種關(guān)閉方法來(lái)消除此錯(cuò)誤尤其困難。

2.6 卸貨點(diǎn)多、噸位大、設(shè)計(jì)要求高、同步控制難

該項(xiàng)目卸貨點(diǎn)多，卸貨噸位大。屋頂總面積約60000平方米，卸貨噸位約14000噸，78個(gè)卸貨點(diǎn)。設(shè)計(jì)要求“整體結(jié)構(gòu)同級(jí)卸貨，嚴(yán)格按比例控制”，單點(diǎn)卸貨噸位大。，最大點(diǎn)支撐力約300噸，卸貨難實(shí)施。

2.7 頂部和肩部下部結(jié)構(gòu)難以安裝

頂部和肩部下部結(jié)構(gòu)在主體結(jié)構(gòu)卸載后安裝。卸載后主體結(jié)構(gòu)發(fā)生變形，現(xiàn)有加工以卸載前構(gòu)型為基礎(chǔ)，因此卸載前后的變形量會(huì)嚴(yán)重影響下部結(jié)構(gòu)的安裝精度。同時(shí)，結(jié)構(gòu)本身在施工過(guò)程中會(huì)因自身重量和溫度變化而發(fā)生變形。此外，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，箱形截面構(gòu)件的位置和方向性強(qiáng)，安裝精度難以控制。

3 施工方案選擇

國(guó)家體育場(chǎng)鋼結(jié)構(gòu)是特大、大跨度的空間結(jié)構(gòu)，構(gòu)件自重產(chǎn)生的內(nèi)力占很大比重。鋼結(jié)構(gòu)的施工順序?qū)?duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件在重力荷載作用下的內(nèi)力產(chǎn)生顯著影響。為滿(mǎn)足國(guó)家體育場(chǎng)工程總工期要求，按照施工組織總體設(shè)計(jì)部署，先施工看臺(tái)混凝土結(jié)構(gòu)，后施工鋼結(jié)構(gòu). 因此，協(xié)調(diào)好鋼結(jié)構(gòu)安裝與混凝土結(jié)構(gòu)施工的關(guān)系，對(duì)于保證混凝土看臺(tái)的連續(xù)施工具有重要意義，

大跨度鋼結(jié)構(gòu)常用的安裝方案有整體吊裝、滑動(dòng)、分段吊裝和高空拼裝法（簡(jiǎn)稱(chēng)散裝法）和局部整體吊裝。針對(duì)國(guó)家體育場(chǎng)鋼結(jié)構(gòu)工程與其他支線(xiàn)工程的時(shí)空關(guān)系，在鋼結(jié)構(gòu)安裝方案的選擇過(guò)程中對(duì)上述四種方法進(jìn)行了比較和考慮。由于采用整體吊裝方案時(shí)，展臺(tái)混凝土部分無(wú)法提前施工，室內(nèi)裝修工程和機(jī)電設(shè)備工程無(wú)法提前插入，導(dǎo)致整體工期受到限制；當(dāng)采用滑移方案時(shí)，

根據(jù)調(diào)整后初步設(shè)計(jì)的具體技術(shù)條件，主要有以下原因：

屋面鋼結(jié)構(gòu)調(diào)整設(shè)計(jì)后，沒(méi)有真正的“內(nèi)圈桁架”；

貫通主桁架形成的“內(nèi)環(huán)桁架”平面尺度大，截面板厚度比調(diào)整設(shè)計(jì)前大幅減少，高度差大，整體剛度差；

由于鋼屋面內(nèi)邊界已擴(kuò)展到東西兩側(cè)看臺(tái)邊緣，南北向跑道外側(cè)擴(kuò)展，“內(nèi)環(huán)桁架”整體組裝吊裝地面對(duì)混凝土展臺(tái)的施工影響較大。.

修改前后主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)變化，詳見(jiàn)圖3-1。

鑒于以上原因，最終確定鋼結(jié)構(gòu)整體安裝方案采用高空散裝方案。

4 施工部署

主體結(jié)構(gòu)的安裝順序遵循對(duì)稱(chēng)同步和安裝區(qū)域局部穩(wěn)定的原則。大體上分為三個(gè)階段和八個(gè)區(qū)域。第一階段安裝1、2個(gè)zone；第二階段安裝3、4區(qū)，第三階段安裝5、6、7、8區(qū)。

二級(jí)結(jié)構(gòu)的安裝順序?qū)φw鋼結(jié)構(gòu)的安裝有重要影響。為加強(qiáng)支撐塔各安裝階段及卸載過(guò)程中的整體橫向穩(wěn)定性，在支撐塔卸載前，確定遵循各階段鋼結(jié)構(gòu)組合。立柱的安裝為二次安裝立面的結(jié)構(gòu)。

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，在主體結(jié)構(gòu)卸載后安裝頂部和肩部結(jié)構(gòu)。

5 主體結(jié)構(gòu)吊裝

根據(jù)工程的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)體系的形成過(guò)程，將主體鋼結(jié)構(gòu)安裝分為三期八區(qū)，分期、分區(qū)對(duì)稱(chēng)安裝。由于主體鋼結(jié)構(gòu)由鋼柱和主桁架兩部分組成，施工時(shí)先安裝鋼柱，再安裝主桁架，以保證結(jié)構(gòu)體系的逐步形成。

5.1 起重機(jī)選擇

根據(jù)整體分段安裝思路，由兩臺(tái)800t履帶起重機(jī)在場(chǎng)外吊裝支撐輪胎架的布置、分段重量、作業(yè)半徑和起升高度，鋼柱和外環(huán)主桁架分段吊裝，內(nèi)環(huán)和中環(huán)為主桁架段由兩臺(tái)600t履帶起重機(jī)在場(chǎng)內(nèi)吊裝。

5.2 安裝過(guò)程

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況、起重機(jī)的組合和施工任務(wù)的劃分，將整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)體系的施工分為兩大施工區(qū)，兩大施工區(qū)“分區(qū)對(duì)稱(chēng)安裝”。如圖5-1所示。

5.3 吊裝條件

主體結(jié)構(gòu)的吊裝分為現(xiàn)場(chǎng)吊裝和非現(xiàn)場(chǎng)吊裝兩部分。現(xiàn)場(chǎng)和異地吊裝情況見(jiàn)圖5-2。

6次結(jié)構(gòu)提升

子結(jié)構(gòu)吊裝分為垂直面子結(jié)構(gòu)和頂面及肩子子結(jié)構(gòu)兩部分。

立面的二級(jí)結(jié)構(gòu)安裝是隨著桁架柱的安裝逐步進(jìn)行的。安裝時(shí)應(yīng)遵循“先安裝柱腳，吊裝與鋼柱接觸的二級(jí)結(jié)構(gòu)，分段安裝其他子結(jié)構(gòu)”的原則。“安裝”的原則應(yīng)該是向上安裝。鋼柱本身的二級(jí)結(jié)構(gòu)與鋼柱組裝在一起，然后在鋼柱組裝時(shí)分段吊裝。典型立面二級(jí)結(jié)構(gòu)吊裝截面及安裝順序如圖6-1所示。

頂、肩下部結(jié)構(gòu)的安裝在支撐塔卸載后進(jìn)行。安裝一般遵循隔板同步對(duì)稱(chēng)安裝的原則，即I區(qū)和II區(qū)兩個(gè)區(qū)同步對(duì)稱(chēng)安裝。根據(jù)頂面和肩部結(jié)構(gòu)的分布和結(jié)構(gòu)受力，頂面和肩部結(jié)構(gòu)的安裝分為兩個(gè)階段：第一階段是安裝肩部結(jié)構(gòu)和內(nèi)環(huán)頂部下部結(jié)構(gòu)。中環(huán)頂面二級(jí)結(jié)構(gòu)安裝在第二級(jí)。肩部和中環(huán)的安裝從南北方向向東西兩側(cè)推進(jìn)，內(nèi)圈頂面下部結(jié)構(gòu)的安裝從安裝??分界線(xiàn)到臺(tái)肩依次進(jìn)行。具體安裝順序如圖6-2所示。

7鋼結(jié)構(gòu)封閉

7.1 關(guān)閉部分選擇

該工程結(jié)構(gòu)復(fù)雜，跨度大，主屋架錯(cuò)開(kāi)，合線(xiàn)選擇困難。確定合攏線(xiàn)時(shí)，不僅要考慮結(jié)構(gòu)本身的應(yīng)力和變形，還要考慮鋼結(jié)構(gòu)的整體安裝順序和主桁架的安裝斷面，盡量減少合攏點(diǎn)的數(shù)量，確保安全。施工過(guò)程。同時(shí)，頂面主體結(jié)構(gòu)采用24拉通或基本拉通的門(mén)式桁架編織而成。封閉斷面的選擇應(yīng)盡量與24柱門(mén)式框架斷開(kāi)。經(jīng)過(guò)反復(fù)選擇和設(shè)計(jì)審查，主桁架的閉合線(xiàn)，

主桁架沿屋頂環(huán)有四條閉合線(xiàn)。主桁架合攏線(xiàn)充分利用了鋼結(jié)構(gòu)的兩條分區(qū)施工線(xiàn)，增加了兩條附加合攏線(xiàn)；

為保證整個(gè)結(jié)構(gòu)的封閉性，立面結(jié)構(gòu)和頂部下部結(jié)構(gòu)在與主體鋼結(jié)構(gòu)封閉截面對(duì)應(yīng)的位置沿屋蓋周向設(shè)有4條封閉線(xiàn)；

安裝時(shí)將合閘線(xiàn)上的鋼結(jié)構(gòu)桿全部斷開(kāi)，采用卡馬臨時(shí)搭接鋼結(jié)構(gòu)吊裝施工工藝，保證合閘口的伸縮自由。

根據(jù)上述情況，主桁架有96個(gè)關(guān)口，立面次結(jié)構(gòu)有28個(gè)關(guān)口，主桁架下弦連接梁有4個(gè)關(guān)口，共計(jì)128個(gè)關(guān)口。合閘口位置如圖7-1和圖7-2所示。

7.2 折疊序列

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，結(jié)合設(shè)計(jì)，提出“第一道合閘元件應(yīng)包含在以下合閘線(xiàn)合閘溫度要求范圍內(nèi)”的原則。本項(xiàng)目的關(guān)閉順序如下：

應(yīng)先封閉主桁架，再封閉立面結(jié)構(gòu)；主桁架閉合時(shí)，應(yīng)先閉合兩個(gè)施工區(qū)的內(nèi)部閉合線(xiàn)，再閉合兩個(gè)施工區(qū)之間的閉合線(xiàn)；立面二級(jí)結(jié)構(gòu)一次同步關(guān)閉；同一合閘線(xiàn)的合閘口同時(shí)同步關(guān)閉。

7.3 閉合溫度

關(guān)于關(guān)門(mén)溫度，設(shè)計(jì)要求本工程關(guān)門(mén)溫度為14±4℃。不過(guò)，根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)項(xiàng)目的總體進(jìn)度安排，關(guān)閉時(shí)間定在8月中下旬。查閱了項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)近30年的氣象資料，未能達(dá)到關(guān)門(mén)溫度。為此，經(jīng)有關(guān)部門(mén)協(xié)調(diào)，氣象規(guī)劃部門(mén)廣泛研究討論，以北京朝陽(yáng)氣象站1959—2005年47年氣象資料為基礎(chǔ)二手吊車(chē)，結(jié)合全球氣溫變化趨勢(shì)，設(shè)計(jì)如下：關(guān)閉溫度的調(diào)整：

主體結(jié)構(gòu)關(guān)閉溫度：19±4℃，相當(dāng)于15℃~23℃；

子結(jié)構(gòu)閉合溫度：19℃-8℃~19℃+4℃，相當(dāng)于11℃~23℃。

在實(shí)際合閘施工中，為在合閘過(guò)程中監(jiān)測(cè)鋼結(jié)構(gòu)溫度，保證設(shè)計(jì)溫度要求，在鋼結(jié)構(gòu)各處布置了60個(gè)測(cè)溫點(diǎn)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)鋼結(jié)構(gòu)溫度；同時(shí)，請(qǐng)北京氣象臺(tái)專(zhuān)業(yè)人士在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)立臨時(shí)天氣預(yù)報(bào)站，提前預(yù)報(bào)天氣和溫度情況，指導(dǎo)關(guān)閉時(shí)間選擇。

合閘施工溫度監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，所有合閘施工在選定的運(yùn)行時(shí)間段內(nèi)均滿(mǎn)足設(shè)計(jì)合閘溫度要求。具體溫度監(jiān)測(cè)結(jié)果如圖7-3、7-4、7-5 所示。

7.4 閉口安裝過(guò)程

由于本工程合閘口數(shù)量較多，且合閘段的安裝隨著工程的整體安裝過(guò)程分時(shí)進(jìn)行，合閘段的安裝質(zhì)量不僅影響結(jié)構(gòu)的安全安裝過(guò)程中，也影響到結(jié)構(gòu)的最終閉合和整體施工。結(jié)構(gòu)在使用過(guò)程中的質(zhì)量和安全，因此必須采取合理的安裝工藝措施，以保證合閘段及相關(guān)部件的安裝和結(jié)構(gòu)的順利合閘。具體工藝措施如下：

（1）為了控制合閘時(shí)合閘口的間隙大小，減少合閘口的焊接量和焊接殘余應(yīng)力，保證合閘口的焊接質(zhì)量。安裝合閘段時(shí)，盡量安裝時(shí)控制閉合段的閉合。口之間的間隙大小，間隙的大小應(yīng)考慮溫度變形計(jì)算結(jié)果和焊接收縮變形。

（2）為保證合閘段施工過(guò)程中的安全，合閘段安裝到位后，除設(shè)計(jì)要求的合閘接頭外，其他接頭部位必須及時(shí)焊接以增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。性。

（3）為保證封閉口在施工過(guò)程中能因溫度變化而自由伸縮鋼結(jié)構(gòu)吊裝施工工藝，封閉口采用卡馬搭接連接。卡馬的尺寸和數(shù)量應(yīng)根據(jù)界面力計(jì)算。

Kama 設(shè)置要求如下：

封口上緣有三個(gè)凸輪，另一側(cè)有兩個(gè)凸輪。為增加凸輪的橫向穩(wěn)定性，上翼緣兩側(cè)的凸輪均裝有100×100×10mm的三角形加強(qiáng)板。除下翼緣的卡馬焊接固定在已安裝的主桁架牛腿上外，其余卡馬焊接固定在合閘段的端口上，如圖7-6所示。

（4）為保證安全，關(guān)閉段裝好后，非關(guān)閉口必須及時(shí)焊接，焊接完成2/3以上才能松開(kāi)鉤子。在同時(shí)，合閘口卡必須按要求設(shè)置好，放鉤時(shí)速度要緩慢平穩(wěn)，注意觀察合閘口的變化，如無(wú)異常，繼續(xù)放鉤. 當(dāng)連接側(cè)梁安裝在合閘段中部時(shí)，還應(yīng)觀察合閘口。

（5）在整個(gè)安裝過(guò)程中，要定期對(duì)關(guān)閉口進(jìn)行跟蹤檢查。一是檢查卡馬的連接焊縫和變形情況，確保卡馬的安全；二是檢查關(guān)閉開(kāi)口的間隙。

7.5 閉幕施工

參考橋梁等其他大跨度結(jié)構(gòu)的施工經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合本工程結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期采用對(duì)接焊縫的特點(diǎn)，采用卡馬法實(shí)施合攏。即先用Kama同步焊接將結(jié)構(gòu)封閉，形成一個(gè)整體。Kama折焊過(guò)程中，嚴(yán)格控制鋼結(jié)構(gòu)體的溫度，達(dá)到設(shè)計(jì)要求；閉合卡馬焊接完成后，進(jìn)行閉合接頭結(jié)構(gòu)的對(duì)焊。繼續(xù)焊接，直到對(duì)接焊縫焊接完畢；對(duì)接焊縫焊好后，對(duì)焊縫進(jìn)行100%自檢和第三方檢測(cè)。

8 支撐塔的卸載

8.1 卸貨點(diǎn)布置

主桁架安裝采用地面分段、高空對(duì)接的施工方法。為此，在建筑區(qū)域內(nèi)，內(nèi)、中、外三圈布置了78座支撐塔。每個(gè)支撐塔的頂部設(shè)置兩個(gè)千斤頂和兩個(gè)墊板。塊體支撐點(diǎn)作為主桁架段高空安裝的主要受力支撐點(diǎn)。同時(shí)，這78個(gè)力支點(diǎn)在卸荷時(shí)作為卸荷點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)支撐塔受力向結(jié)構(gòu)受力的傳遞。支點(diǎn)布置見(jiàn)圖8-1，各卸料點(diǎn)布置見(jiàn)圖8-2。

8.2卸載計(jì)劃

參考相關(guān)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)大量計(jì)算、分析和比較，考慮不同的卸荷方式和卸荷量控制。在“分階段整體分級(jí)同步”卸載原理下，同步控制是基于位移比和卸載反力。控制得到補(bǔ)充。卸載方案最終確定為由外到內(nèi)的整體卸載順序，外、中、內(nèi)三環(huán)支撐塔各圈的卸載過(guò)程保持同步。三環(huán)支座每次卸載的位移與各點(diǎn)的最終總和相同。位移保持成比例關(guān)系，

整個(gè)卸載過(guò)程分為七個(gè)大步驟和三十五個(gè)小步驟。卸載時(shí)一、二、的三個(gè)步驟如下：先卸載外圈的10%，中圈的5%，內(nèi)圈的5%，然后是中間的5%圓和內(nèi)圓的 5%；三步完成后，外圓、中圓、內(nèi)圓總卸載位移的30%為30%。四、五、六、七大卸料步驟為：每大一步先卸外圈1/4、中圈1/8、內(nèi)圈為1/8，則中環(huán)為1/8，內(nèi)環(huán)為1/8；最后四步完成后，外圈、中圈和內(nèi)圈的總位移為70%。最終的支撐分離順序是外、中、內(nèi)。

由于卸載支撐點(diǎn)的卸載位移不僅在垂直方向上，而且在水平方向上。卸載時(shí)，千斤頂和墊板支架交替作用，以減少千斤頂?shù)乃搅Α?/p>

8.3 卸載液壓控制系統(tǒng)

為保證卸貨計(jì)劃的有效實(shí)施，經(jīng)過(guò)分析比較，最終選擇ENERPAC計(jì)算機(jī)控制的同步升降控制系統(tǒng)進(jìn)行該項(xiàng)目的卸貨工作。該系統(tǒng)基于閉環(huán)控制系統(tǒng)理論。它通過(guò)發(fā)送和采集這些頂升力和位移信號(hào)，對(duì)這些相似的信號(hào)進(jìn)行比較和計(jì)算，并隨時(shí)輸出到顯示器上，并及時(shí)提示用戶(hù)進(jìn)行修正，從而監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)。卸荷液壓系統(tǒng)包括中央控制器、區(qū)域控制器、控制閥、油泵、千斤頂?shù)龋灰仆骄瓤蛇_(dá)3mm。

卸載時(shí)，中央控制器首先向區(qū)域控制器發(fā)出向上（向下或停止）指令。泵站操作人員按指令將換向閥轉(zhuǎn)到相應(yīng)位置后，中央控制器啟動(dòng)泵站；在系統(tǒng)工作過(guò)程中，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)壓力值超過(guò)預(yù)設(shè)壓力值時(shí)，說(shuō)明卸載過(guò)程中該點(diǎn)負(fù)載過(guò)高，系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉所有泵，等待檢查。液壓控制系統(tǒng)如圖8-3所示。

9 測(cè)控

9.1個(gè)測(cè)控網(wǎng)絡(luò)

由于國(guó)家體育場(chǎng)鋼結(jié)構(gòu)的特殊形狀，傳統(tǒng)的施工測(cè)量控制網(wǎng)絡(luò)不能滿(mǎn)足國(guó)家體育場(chǎng)鋼結(jié)構(gòu)的需要控制網(wǎng)絡(luò)建立了高精度的施工線(xiàn)控網(wǎng)絡(luò)，保證定位精度現(xiàn)場(chǎng)組裝和高空安裝，控制網(wǎng)絡(luò)精度可達(dá)0.3mm。

共布置了4個(gè)GPS點(diǎn)和12個(gè)高精度導(dǎo)線(xiàn)點(diǎn)，其中12個(gè)導(dǎo)線(xiàn)點(diǎn)采用強(qiáng)制對(duì)齊的形式。為避免施工對(duì)控制點(diǎn)位置的影響，保持控制點(diǎn)結(jié)果的可靠性，每三個(gè)月對(duì)控制網(wǎng)進(jìn)行復(fù)測(cè)，每次測(cè)量開(kāi)始前對(duì)相鄰控制點(diǎn)進(jìn)行檢查。在計(jì)算中，利用測(cè)量專(zhuān)用校正軟件對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行嚴(yán)格校正，校正后的控制點(diǎn)誤差為2mm~3mm。

9.2 施工調(diào)查

針對(duì)地面拼裝多點(diǎn)定位、多點(diǎn)檢測(cè)、高空安裝多接口對(duì)接等特點(diǎn)，改變了鋼結(jié)構(gòu)施工測(cè)量中測(cè)角、測(cè)距的傳統(tǒng)方法。國(guó)家體育場(chǎng)。便捷的優(yōu)勢(shì)，從線(xiàn)控網(wǎng)絡(luò)的觀察到基本定位布圖，從鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的地面組裝到高空立體定位安裝，全都使用全站儀。在測(cè)量過(guò)程中，先后使用了12個(gè)全站儀和1套（3）GPS定位器。其中，用于導(dǎo)線(xiàn)控制網(wǎng)絡(luò)觀測(cè)的Leica TCA2003全站儀是目前最先進(jìn)、最準(zhǔn)確的測(cè)量?jī)x器。本儀器誤差0.5秒，測(cè)距誤差1+1ppm。其他全站儀 大部分儀器都是高精度的徠卡儀器。這些儀器在國(guó)家體育場(chǎng)鋼結(jié)構(gòu)施工測(cè)量中發(fā)揮了不可替代的作用。可以說(shuō)“沒(méi)有全站儀，就沒(méi)有鳥(niǎo)巢”。

施工測(cè)量時(shí)，在測(cè)量控制網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，建立加密網(wǎng)絡(luò)，以滿(mǎn)足施工測(cè)量的需要。所有地面裝配和高空安裝都使用三維坐標(biāo)來(lái)確定和審查裝配和安裝精度。同時(shí)，在安裝過(guò)程中，地面裝配測(cè)量控制對(duì)已經(jīng)安裝到位的構(gòu)件進(jìn)行形狀測(cè)量，及時(shí)調(diào)整，保證安裝裝配的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

9.3激光雷達(dá)掃描技術(shù)

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，在鋼結(jié)構(gòu)卸載后安裝肩頂下部結(jié)構(gòu)，肩頂下部結(jié)構(gòu)施工圖以卸載前構(gòu)型為準(zhǔn)。因此，卸載前根據(jù)施工圖處理的肩頂下部結(jié)構(gòu)界面會(huì)有較大偏差；此外，膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也是根據(jù)卸貨前的三維模型設(shè)計(jì)的，設(shè)計(jì)配置與實(shí)際安裝配置存在偏差。

為及時(shí)掌握安裝過(guò)程的實(shí)際情況和卸貨前后鋼結(jié)構(gòu)配置的變化，國(guó)家體育場(chǎng)工程應(yīng)用激光雷達(dá)掃描技術(shù)，對(duì)安裝過(guò)程和卸貨前后的鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行準(zhǔn)確檢測(cè)和記錄。卸載。面和肩部的子結(jié)構(gòu)裝配和膜結(jié)構(gòu)的施工提供了參考。

10厚板焊接

由于本項(xiàng)目結(jié)構(gòu)跨度大、受力復(fù)雜等因素，24根桁架柱的設(shè)計(jì)大量使用了高強(qiáng)特厚板。其中部分采用100/110mm厚Q460E-Z35厚板（歸一化狀態(tài)）。該強(qiáng)度等級(jí)的厚板在建筑鋼結(jié)構(gòu)工程中的應(yīng)用，國(guó)內(nèi)外尚無(wú)先例。因此，采用合理的焊接工藝和工藝參數(shù)，防止熱影響區(qū)脆化、焊接變形和母材撕裂，是工程成敗的關(guān)鍵。

10.1焊接技術(shù)

（1）在保證熔深的前提下，小角度、窄間隙焊接坡口、小熱輸入、小焊道，采用多層焊接方式，減少收縮，有效控制焊接收縮變形

（2）焊接時(shí)嚴(yán)格控制焊接工藝參數(shù)，有效控制熱影響區(qū)脆化，避免焊接裂紋；

（3） 嚴(yán)格控制母材質(zhì)量，確保母材Z向性能達(dá)到設(shè)計(jì)要求；

（4）選用低氫高韌焊接材料，焊接時(shí)嚴(yán)格控制焊槍擺動(dòng)幅度，保證焊縫及熱影響區(qū)的冷彎和沖擊性能。

10.2質(zhì)量控制

在開(kāi)展焊接質(zhì)量控制時(shí)，堅(jiān)持TQC的基本理念，進(jìn)行全員、綜合、全過(guò)程的質(zhì)量控制，從“人、機(jī)”五個(gè)方面確保焊接過(guò)程的順利實(shí)施。 、材料、方法、環(huán)境”，確保焊接工作有序進(jìn)行。

有針對(duì)性地建立焊接質(zhì)量保證體系，從組織上保證焊接質(zhì)量。形成由專(zhuān)家顧問(wèn)、焊接工程師、焊接技術(shù)人員及相關(guān)專(zhuān)業(yè)人員組成的技術(shù)管理機(jī)構(gòu)。以焊工培訓(xùn)、焊接耗材、焊機(jī)優(yōu)化為基礎(chǔ)，以焊接裂紋控制為主導(dǎo)的焊接技術(shù)路線(xiàn)。在無(wú)損檢測(cè)、預(yù)熱等質(zhì)量控制環(huán)節(jié)形成了科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)馁|(zhì)量保證體系。

重點(diǎn)關(guān)注以下幾點(diǎn)：

（1）將焊機(jī)和焊材生產(chǎn)企業(yè)作為質(zhì)量保證體系中重要的封閉控制環(huán)節(jié)，選擇符合項(xiàng)目需要的優(yōu)質(zhì)焊機(jī)和焊材，保證項(xiàng)目的焊接質(zhì)量；

（2）嚴(yán)格控制焊工等級(jí)，制定嚴(yán)格的培訓(xùn)、考試和準(zhǔn)入制度；

（3）采用遠(yuǎn)紅外電加熱技術(shù)，對(duì)δ≥36mm的焊縫及重要焊接節(jié)點(diǎn)采用電加熱，保證焊縫預(yù)熱（后加熱）溫度的均勻性和準(zhǔn)確性，嚴(yán)格控制焊接應(yīng)力，防止焊接裂紋；

（4）根據(jù)《建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程》（JGJ81-2002）），結(jié)合本項(xiàng)目特點(diǎn)，編制焊接工藝評(píng)定計(jì)劃，進(jìn)行焊接工藝評(píng)定.

（5）自檢無(wú)損檢測(cè)單位的確定主要考慮人員素質(zhì)、設(shè)備條件、技術(shù)支持等因素，無(wú)損檢測(cè)單位參與焊接全過(guò)程管理，見(jiàn)證坡口處理、焊接方法、焊接參數(shù)等，為最終測(cè)試結(jié)果提供正確判斷。

11 結(jié)束語(yǔ)

國(guó)家體育場(chǎng)鋼結(jié)構(gòu)工程于2005年10月28日正式開(kāi)工吊裝，2006年7月16日完成立面主體結(jié)構(gòu)和次結(jié)構(gòu)的吊裝焊接，歷時(shí)約9個(gè)月，總重量為鋼結(jié)構(gòu)約為40,000。噸。鋼結(jié)構(gòu)收尾工作于2006年8月31日完成，鋼結(jié)構(gòu)卸貨于2006年9月17日完成。

自檢和第三方監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明，國(guó)家體育場(chǎng)鋼結(jié)構(gòu)工程的施工質(zhì)量完全符合設(shè)計(jì)文件和《國(guó)家體育場(chǎng)鋼結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》的相關(guān)要求。

目前鋼結(jié)構(gòu)安裝全景圖如圖11-1所示。

謝謝

在撰寫(xiě)本文的過(guò)程中，得到了劉樹(shù)屯、周文英、關(guān)一璐、劉子祥等國(guó)內(nèi)知名鋼結(jié)構(gòu)專(zhuān)家的大力支持和幫助，在此表示衷心的感謝。