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筑龙网第六章主体钢结构及屋面系统前言第一节工程概况及工程特点第二节编制依据第三节施工总部署第四节材料采购与试验第五节钢结构加工运输方案第六节钢结构安装第七节开启屋盖安装第八节涂装工程第九节焊接第十节高强度螺栓第十一节钢结构测量第十二节施工组织管理机构第十三节工程质量保证体系第十四节安全健康管理措施第十五节成品保护第十六节雨季、冬季技术措施第十七节现场文明施工及环保措施筑龙网**体育场“鸟巢”方案被认为在世界建筑史上具有开创性的意义，因而承接这一项目意味着我们将面临一次空前的挑战。赢得这一挑战我们将获一次空前的超越自我的飞跃。承接这一项巨大的、面向21世纪的、饱含人文奥运观念的人民体育圣殿，我们必须解决诸如：“非规则”的钢结构体系设计、加工、安装，资源的本土化，巨型可开启屋顶的稳定、可靠性，经济的运营维护，切实有效的抗震防灾措施等一系列技术课题。这一系列课题的解决均有赖于合理地整合应用成熟的现有先进技术，以国际先进的技术成果为催化剂推动设计、建造、安装技术的整体提升。建立并完善技术创新机制，高效运用现代信息技术，充分利用国内外各方面技术专家的技术知识优势，是我们实现技术持续推进的必经之路。通过认真研究招标文件和“鸟巢”方案的特点以及工程建设的背景和总体进度要求，我们认为在整个钢结构及屋面系统的建造施工中应当特别予以关注和解决的关键课题如下：1、钢结构工程：根据深化设计结果，确定经济合理的主钢结构钢材选型，力争做到主钢结构并用钢材的资源供应本土化，相应制定合理的焊接工艺；通过对建筑结构方案的深化设计和优化，确定合理的结构和构件体系；针对主次结构布置“非规则”特点，根据国内现有的工艺及装备水平确定合理可行的连接节点和加工分段形式；合理组织国内钢结构加工力量资源保证在统一的质量要求前提下实现钢结构加工工期目标。选择先进、合理、可行的钢结构安装方案；先进可行的现场焊接工艺；统筹安排组织施工现场的大型构件分段组拼，运输，拼装和吊装，确保质量和工期目标的实现。本工程具有目前世界最大的可开启屋盖系统，设计采用合理的轮轨、驱动及控制系统，严格的安装精度控制和调试是保证其运营中可靠运行的保证。钢结构的防腐涂装是保证整个**体育场工程百年设计使用寿命质量目标实现、降低运营期间维护费用的关键工序，选择合理的除锈工艺和科学优质的涂层配套方案是关键。2、屋面膜结构工程：本项目中的屋顶工程创造了两项世界之最：目前世界上最大的具有可开启屋盖的全天候筑龙网体育场；世界上最大规模采用“ETFE”透明充气膜结构的屋顶。按照建筑方案说明，该体育场可在任何气候条件下满足各项国际赛事要求。屋盖闭合后，95%以上的自然光能够透射进体育场内，满足草坪的自然生长。因此工程对膜结构的设计和施工有很高的要求。我们与世界上最大的两家生产ETFE膜结构的厂家（日本太阳工业和德国SKYSPAN公司）共同对概念设计方案进行了认真的分析研究，认为设计施工中着重解决以下技术问题：ETFE膜在国内罕有采用,国内、国外均没有统一的质量检验标准。因此工程开始后应立即召集设计、监理、供货商、总承包商以及中国钢结构协会空间钢结构分会膜结构专家、政府质量监督部门共同制定ETFE膜结构的质量检验标准，规定供货商所应出具的工程技术资料和质量证明材料，以利工程实施中的质量监督管理。ETFE供货商或承包人应配合承担膜结构的构造设计，同时必须考虑屋面排水系统的设计，以保证屋面系统设计的统一性。通过日照分析对不影响草坪照明的部位（如：看台高处上方屋顶）的ETFE膜结构适当采用印有不同密度圆点的ETFE膜材降低透光率，减少紫外线透射对观众的伤害。膜安装过程中必须充分考虑膜结构与屋面排水系统、充气（含空气过滤、除湿和加热）气压保持系统安装的复杂性，合理化分钢结构施工分阶段验收区域，为膜结构安装的提早插入施工创造条件。同时充分注意膜材的特性，合理安排工序，作好成品保护。以下按钢结构工程和屋面膜结构工程两部分叙述施工方案。总体进度计划附后。筑龙网工程概况**体育场为2008年**主会场，可容纳100，000人同时观看比赛。支承体育场看台的放射状混凝土框架结构与环绕它们并形成主屋盖的空间钢结构完全分离。空间钢结构由一系列门式桁架围绕着体育场内部碗状座席区旋转而成，结构组件相互支撑，形成网格状构架，组成体育场整体的“鸟巢”造型。所有的钢结构构件自然裸露在外，不加幕墙或其他外墙的粉饰，形成建筑物独有的外观特点。附图6-2体育场透视工程±0.00标高相对于绝对标高为45.50m，屋面呈双曲面马鞍型，东西跨度结构相对标高为66.87米，南北跨度结构相对标高为40.01米。屋盖主结构为箱型截面，上弦杆和下弦杆构件边长1.5米，上下弦杆之间为边长0.75米的箱型竖腹杆与斜腹杆交错编织，屋盖矢高为12.00米。屋盖竖向由24根钢格构柱支撑，每根钢格构柱由3根箱型截面边长1.5米的钢柱组成，使荷载通过它传递至基础。可开启屋盖由两个部分组成开启和关闭系统，矢高为7.50筑龙网米，结构形式基本同主屋盖，沿着屋盖顶部的轨道运动来实现开启或关闭。钢结构上弦构架底部之间用透明的ETFE气垫膜来填充，既保证屋盖的防水要求，又保证体育场透射充足的阳光；下弦下部用半透光的、可开启的ETFE气垫膜，保证体育场内达到漫光散射的温和光照效果和改善紫外线的照射强度。附图6-3体育场内部光照效果1.2钢结构构件尺寸及重量统计附表6-1钢结构几何尺寸表位置截面尺寸(mm)截面类型有移动屋盖轨道处1500*1500*60a外圈1500*1500*36b上弦杆中圈、内圈1500*1500*25b有移动屋盖轨道处、外圈1500*1500*36b下弦杆内圈、中圈1500*1500*25b有移动屋盖轨道处、外圈750*750*30a屋顶腹杆内圈、中圈750*750*12b柱弦杆外侧弦杆1500*1500*40b筑龙网*1500*80a内侧其它弦杆1500*1500*60a0~20m腹杆750*750*40a腹杆其它腹杆750*750*30a柱间支撑1500*800*25格构式次结构FG1-120*4FG2-60*2悬臂区域500*500*40a屋顶外环500*500*20a上下弦杆其它400*400*16a悬臂区域300*300*24a屋顶外环300*300*10a移动屋盖腹杆其它200*200*8a注：主结构、次结构截面类型详见附图。次结构构件采用Q235钢材，其它构件采用Q345钢材。筑龙网钢结构用钢量表主结构重(t)55000次结构重(t)4900移动屋盖重(t)1580结构重量结构总重(t)61080移动屋盖最大竖向位移(mm)-268截面类型a截面类型b截面类型c仅有横向加劲肋有纵、横向加劲有多排纵、横向加劲肋附图6-4截面类型示意筑龙网移动屋盖最大拉应力(N/mm2)271移动屋盖最大压应力(N/mm2)-2811.3工程特点1.3.1工程规模大，构件吨位重1.3.1.1椭圆形主结构屋盖长轴339.20米，短轴291.55米；中心环体长轴142.24米，短轴74.50米，矢高12.00米。开启屋盖跨度大81.00米。1.3.1.2单根钢柱最大截面尺寸1.5m×1.5m×80(40)mm，长度60米，单重188.4吨。三根钢柱组成一根钢格构柱，总重量590吨。井字桁架由上下弦杆及腹杆组成，最大吊装长度约60米，重约385吨；斜桁架由上下弦杆及腹杆组成，最长吊装长度约69米，重约312吨。开启屋盖单个尺寸81.00m×74.20m×7.5mm，单重790吨。1.3.2设计新颖，节点复杂1.3.2.1工程设计有诸多亮点：钢结构外侧无装饰结构，构件交叉编织即组成建筑外造型。屋面设置大跨度可开启屋盖。屋盖采用ETFE充气膜结构。1.3.2.2主体构件均为大截面箱型结构，杆件相交节点复杂，一个节点在三维空间汇交多根杆件。为营造“鸟巢”效果，屋面次结构节点更是复杂多变，规律性很少。1.3.3施工难度大1.3.3.1单体构件体形大，无法直接运输、安装，需采取分段加工。为保证施工质量，必须确定合理的加工工艺。1.3.3.2材料为低合金结构钢Q345，板厚分为40mm、60mm、80mm。大箱型断面，对焊接产生的应力、变形收缩值和层状撕裂都很难控制。总焊接焊条、焊丝数百吨，焊接量非常大。1.3.3.3中心环体两端为弧形，与斜桁架相接会出现锐角相接，施工操作面小，焊接困难，无法保证质量。筑龙网可开启屋盖安装要求精度高，必须保证其使用功能。1.3.3.5钢结构构件均裸露在外，需要对构件进行长效防腐处理；由于防腐面积巨大，如需进行再次涂装工程量非常大。1.3.3.6由于膜结构“镶嵌”在屋面次结构空当部分，使膜结构外形极不规则，加工工作量非常大。1.3.4工期要求紧1.3.4.1工程为**主会场，工程必须按时交付使用，工期绝不能拖延；1.3.4.2与土建单位存在立体交叉作业，工程总指挥部必须合理调配各参战单位的施工部署，统筹安排，使工程有序施工。1.3.4.3从钢结构深化设计、组织工程材料、构件制作、运输，到现场施工准备，拼装，提升、吊装，工序繁多，必须衔接紧密、穿插流水、人员机械配备充足，才能按期保质完成。第二节编制依据2.1北京奥林匹克公园（B区）**体育场项目法人合作方招标文件（第一卷～第五卷）、答疑文件及往来传真、信函；2.2**体育场工程深化设计方案；2.3现行国家施工规范、标准及规程（但不限于）附表6-3工程涉及施工规范规程序号标准号名称1GB700碳素结构钢2GB/T1591低合金高强度结构钢筑龙网熔化焊用钢丝7GB/T14958气体保护焊用钢丝8GB/T1228～1231钢结构高强度六角头螺栓、大六角头螺母、垫圈与技术条件9GB5780六角头螺栓—C级10GB3632～3633钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副11JGJ82—91钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程12GB50026-93工程测量规范13GBJ17—88钢结构设计规范14JGJ99-98高层民用建筑钢结构技术规程15CECS102：98门式刚架轻型房屋钢结构技术规程16JGJ81—2002建筑钢结构焊接规程17GB50300-2002建筑工程施工质量验收统一标准18GB50205—2001钢结构工程施工质量验收规范19GB11345—89钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果的分级20GB3323钢融化焊对接接头射线照相和质量分级法21GB500715高层民用建筑设计防火规范22GB8923涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级23GB14907钢结构防火涂料通用技术条件24CECS24：90钢结构防火涂料应用技术规程筑龙网公司企业标准：质量保证手册及施工作业指导书2.4施工单位在类似结构工程中丰富的施工经验。第三节施工总部署3.1施工总体安排由于建筑结构的特殊性，对工程材料的采购、钢构件的加工、安装方案的选择都提出了严格的要求。3.1.1工程材料采购工程用钢量特别是厚板用量大，且全部钢结构外露，要求钢材满足负温度下的力学性能。通过结构优化设计分析得出的结构的应力状况，采用国产Q345D级钢板即可满足要求。为保