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上海宝冶建设有限公司SHANGHAIBAOYEMETALLURGICALCONSTRUCTIONCO.南京奥林匹克体育中心主体育场钢屋盖施工组织设计1第一章工程综述1.1工程概况南京奥林匹克体育中心是2005年江苏省举行第十届全国综合性运动会的主场馆和举行国际单项最高级别运动会的硬件设施，是南京市规划中的城市副中心的重要组成部分。该工程是江苏省政府“十五”计划的重点工程，也是“十五”期间开工建设最大的社会事业项目，是标志性建设工程。建设单位为南京龙江体育中心建设经营管理有限公司，设计单位为江苏省建筑设计研究院，主体育场监理单位为浙江江南监理有限公司。体育中心位于江苏省南京市的河西地区，江东南路以西，纬八路以南，青石埂路以北，包含主体育场、体育馆、游泳馆、网球中心、热身场、棒球场、垒球场等多个场馆和一个新闻中心，是一个大型综合类体育中心。其中，主体育场位于奥体中心的中心位置，俯视平面为242m直径的圆，共六层，无地下室。一层设有新闻媒体、赛事工作、运动员和设备用房等，二、四、六层为看台和商业用房，三、五层为贵宾包厢，建筑面积达127982m2，6万多个席位。主体育场的钢结构屋盖包括V形支撑、南北走向跨度为360.06m的主拱、由多道平行的箱型梁形成的马鞍形屋面罩棚等，罩棚的径向长度为66m～28m，覆盖面积32000多平方米。主拱南北方向对称布置，最高点为拱顶，标高达65m。屋面系统东西及南北对称，钢结构总量约12000上海宝冶建设有限公司SHANGHAIBAOYEMETALLURGICALCONSTRUCTIONCO.南京奥林匹克体育中心主体育场钢屋盖施工组织设计2吨。主拱为空间结构管桁架，其支座距离为360.06m，弧线长度约400m，单榀主拱重量达1664t。主拱断面为斜等腰三角形，4根主弦管布置于等腰三角形的三个顶点和底边的中点上，三角形断面的底边与地面的夹角为45°，腰与底边夹角为33°，最大三角形断面底边上主弦管的中心距为15m，高4.085m。主弦管为φ1000和φ500的钢管，壁厚有12、16、20、34、44、54和60七种，腹杆的直径为φ300～φ600。主拱节点采用铸钢节点和相贯节点，两榀主拱分别向东、西方向倾斜，支承在屋面箱型梁上。屋面系统由箱型梁、环型梁、连系梁、屋面支撑及檩条等组成。每根箱型梁采用不同的断面组合，最多为6个断面组合，断面宽度均为500mm，高度有1100、1400、1600、1800、2100几种，腹板的厚度有t=10、12、14、16四种，翼缘板厚度有20、25、32、65、85五种。最长的箱型梁的长度为71.332m，最重的重量达59.409t，其标高为变化值。箱型梁一端支承在V形支撑上，另一端则通过箱型梁中间位置的M杆与主拱的主弦管相连。箱型梁之间设有钢管连系梁，两个边缘及中间位置设有环型梁。安装后的箱型梁和主拱互相依托，形成空间稳定体系。支承屋面箱型梁的V形支撑设置在两榀箱型梁之间，每个V形支撑有四根支撑钢管，分为前支撑柱和后支撑柱，由一根前支撑柱和一根后支撑柱支承一榀箱型梁。支撑钢管分φ500*24、34两种，四根钢管下端通过销轴连接在铸钢支座上，形成一个倒锥形，上端则分别焊接在箱型梁的下翼缘和箱型梁当中的铸钢球上。上海宝冶建设有限公司SHANGHAIBAOYEMETALLURGICALCONSTRUCTIONCO.南京奥林匹克体育中心主体育场钢屋盖施工组织设计31.2工程特点和难点1.2.1工程特点（1）结构复杂、造型新颖该工程采用由大跨度斜拱、V形支撑和多道平行箱型梁等形成的马鞍形屋面罩棚，大跨度斜拱与箱型梁互相依托，结构体系极其复杂。跨度为360.06m的45°斜拱宛如飘带，线条简明，造型新颖。（2）工程量大、结构类型多马鞍形屋面罩棚覆盖面积32000㎡，钢结构总量达12000t。整个工程既含有φ1000*60厚壁钢管、最大断面为2100*500的箱型梁，又有铸钢球及各种铸钢节点，结构类型多样。1.2.2工程难点（1）工程组织难度大本工程中钢结构工程承上启下，需与砼看台工程、砼拱脚基础预应力工程及屋面围护系统工程相互配合，协调统一。同时，在体育场施工的同时，体育馆、游泳跳水馆、网球中心等场馆和辅助公共设施也在建设中，施工场地布置、构件运输及吊机行走路线等受到很大限制，需要合理协调、统筹管理，工程组织难度大。（2）主拱施工难度大主拱的杆件多，节点复杂，现场拼装工作量大，拼装精度要求高。同时，主拱分段重量及作业半径大、吊装高度高，安装精度受现场环境、温度变化等多方面的影响，施工难度大。上海宝冶建设有限公司SHANGHAIBAOYEMETALLURGICALCONSTRUCTIONCO.南京奥林匹克体育中心主体育场钢屋盖施工组织设计4（3）结构复杂、工况分析难屋面和主拱安装时由临时支撑系统支承，安装完成后屋面系统临时支撑分批、分级同步卸载，卸载过程中结构体系逐步转换，杆件内力和临时支撑的受力发生变化，工况分析难。（4）安装精度控制难由于施工过程中结构本身会产生变形，而且支撑胎架在荷载作用下也会产生变形，所以，安装精度极难控制。施工时必须采取必要的措施，使变形在受控下完成，以保证整体造型和施工质量。1.3施工任务分工主体育场的屋盖钢结构制作全部由上海宝冶建设有限公司负责完成，钢结构安装则由上海宝冶建设有限公司和上海市机械施工公司各负责一半。1.4现场施工环境南京奥体所在的河西地区属于长江河谷沿岸的现代漫滩，由长江冲击堆积而成，场地承载力低。场地表层为人工回填土，第一层为新填土，厚约2.6m，第二层为淤泥质土，厚约0.7m，第三层为素填土，其中第三层的地质承载力标准值为9t/m2。因此，为了满足600t履带吊的吊装要求，600t履带吊的开行路线必须进行加固。1.5施工组织设计编制依据（1）钢结构施工图上海宝冶建设有限公司SHANGHAIBAOYEMETALLURGICALCONSTRUCTIONCO.南京奥林匹克体育中心主体育场钢屋盖施工组织设计5（2）《钢结构设计规范》（GBJ17-88）（3）《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB50068-2001）（4）《网架结构设计与施工规程》（JGJ17-91）（5）《碳素结构钢》（GB700-88）（6）《低合金高强度结构钢》（GB/T1591）（7）《建筑钢结构焊接规程》（JGJ81-2002）（8）《厚度方向性能钢板》（GB/T5313-85）（9）《钢结构工程施工及验收规范》（GB50205-2001）（10）南京奥林匹克体育中心主体育场钢屋盖制作、安装施工合同上海宝冶建设有限公司SHANGHAIBAOYEMETALLURGICALCONSTRUCTIONCO.南京奥林匹克体育中心主体育场钢屋盖施工组织设计6第二章施工总体部署2.1施工总体技术路线本工程的施工总体技术路线是：一套胎架、两组吊机、地面组装、分段吊装、流水作业、分批卸载。即钢结构制作厂加工的钢构件按照吊装顺序分批散件运输到施工现场，在体育场内外地面拼装，分段吊装，最后分批、分级同步卸载，稳步成型。在屋面箱型梁安装的同时，V形支撑后支撑柱、环型梁、连系梁、屋面支撑、檩条等均在安装，以保证施工过程中的整体结构稳定。（1）一套胎架，两组吊机主拱与屋面系统共同设置一套支撑胎架，主拱施工直接在屋面系统上进行。屋面及主拱荷载由支撑胎架体系直接传递，变形一次完成。根据箱型梁的重量及吊装半径，屋面系统由一台300t履带吊、一台600t履带吊、两台150t履带吊负责吊装。其中，南北方向采用一台300t履带吊、一台150t履带吊进行吊装。东西方向采用一台600t履带吊、一台150t履带吊进行吊装。主拱采用两台50t履带吊在地面分段组装，组装完成后，由一台300t履带吊、一台600t履带吊分段吊装。屋面系统与主拱的安装顺序均由低往高进行。（2）地面组装，分段吊装根据吊机性能，主拱在场内的地面上分段组装成型，然后分段吊装上海宝冶建设有限公司SHANGHAIBAOYEMETALLURGICALCONSTRUCTIONCO.南京奥林匹克体育中心主体育场钢屋盖施工组织设计7就位，吊装顺序为：从两端向中间，在中间合拢。（3）分成两区，流水作业根据现场场地条件、吊机的搭配及施工任务的分工情况，整个工程分成一区（D1+C+B2区）、二区（B1+A+D2区）两大施工区域，两大施工区域分区施工，穿插进行，流水作业。具体安装顺序为：一区→二区，即一区先开始施工，待一区吊装完南面屋面系统后，二区开始施工。每区均从低往高进行安装，以保证屋面体系和支撑胎架体系的整体稳定性。（4）分批、分级同步卸载，稳步成型根据体育场屋盖系统结构体系的实际情况，屋盖钢结构安装完毕后，支撑胎架需采用分批、分级同步卸载。卸载时，分批、分级同步进行，卸载的先后顺序及分级大小要根据结构计算和工况分析得出的结果进行，即以变形量控制分级大小、以支撑胎架的内力变化控制卸载先后顺序，保证卸载时相邻支撑胎架的受力不会产生过大的变化，同时保证结构体系的杆件内力不超出规定的容许应力，避免支撑胎架的内力或结构体系的杆件内力过大而出现破坏现象。卸载后屋面完成变形，结构体系稳步成型。2.2施工分区与总体施工流程根据现场场地条件、工期要求、吊机的搭配及施工任务的分工情况，决定采用“分区安装、齐头并进”的施工原则，整个工程分成一区（D1+C+B2区）、二区（B1+A+D2区）两大施工区域，一区先开始施工，待一区吊装完南面的屋面系统后，二区开始施工（见钢结构施工分区及施工流程平面示意图）。总体施工流程如下：上海宝冶建设有限公司SHANGHAIBAOYEMETALLURGICALCONSTRUCTIONCO.南京奥林匹克体育中心主体育场钢屋盖施工组织设计8上海宝冶建设有限公司SHANGHAIBAOYEMETALLURGICALCONSTRUCTIONCO.南京奥林匹克体育中心主体育场钢屋盖施工组织设计92.3吊装分区与安装流程2.3.1吊装分区根据本工程的特点，屋面系统吊装以SKL-14为界分为三个区，即a、b、c区。其中南北方向a、b区采用一台300t履带吊、一台150t履带吊进行吊装，300t履带吊在场外，负责吊装屋面箱型梁、屋面杆件及V形支撑，一台150t履带吊在场内，负责吊装悬索钢管、部分分段箱型梁和屋面杆件。东西方向c区采用一台600t履带吊、一台150t履带吊进行吊装，600t履带吊在场内，负责吊装屋面箱型梁、内圈的屋面杆件，150t履带吊在场外，负责吊装外圈的环型梁杆件及V形支撑，具体见屋面系统吊装分区图。主拱由两台50t履带吊在场内外地面分段组装，组装完后，由一台300t履带吊、一台600t履带吊分段吊装，300t履带吊在场外，负责吊装屋面外的主拱分段1～4、18～21，600t履带吊在场内，负责吊装屋面内的主拱分段5～17，具体见主拱吊装分区图。2.3.1安装流程本工程钢结构安装流程为：V形支座预埋件——屋面支撑胎架——V形支撑前支撑柱——箱型梁——V形支撑后支撑柱、环型梁、连系梁——屋面支撑——M杆——主拱——支撑胎架卸载——檩条、天沟梁、马道（见钢结构安装流程立面示意图），具体流程如下：上海宝冶建设有限公司SHANGHAIBAOYEMETALLURGICALCONSTRUCTIONCO.南京奥林匹克体育中心主体育场钢屋盖施工组织设计10施工准备轴线测量临时支撑搭设预埋件埋设拼装胎架搭设屋面箱型梁拼装焊接屋面箱型梁安装测量校正环梁、联系梁、屋面支撑安装主拱分段拼装焊接M杆安装主拱分段安装结构整体检测整体卸载及复测支撑胎架拆除檩条、天沟梁、马道深化设计V形支撑前支撑安装上海宝冶建设有限公司SHANGHAIBAOYEMETALLURGICALCONSTRUCTIONCO.南京奥林匹克体育中心主体育场钢屋盖施工组织设计112.4吊机选用根据本工程实际情况，通过经济对比分析，本工程的主要吊装机械选用见下页。2.5吊装单元和构件分段除交叉处的屋面箱型梁是按主次关系断开吊装外，其余屋面箱型梁均整根进行吊装。但由于受运输能力的限制，屋面箱型梁