标准规范下载简介和部分内容预览：
国家体育场钢结构施工关键技术国家体育场（鸟巢）作为北京奥运会的标志性建筑，其钢结构施工技术复杂且具有创新性。以下是关于鸟巢钢结构施工关键技术的简要介绍：
鸟巢钢结构采用空间桁架结构体系，总用钢量约为4.2万吨，最大跨度达343米。为实现独特的编织效果，设计采用了复杂的空间曲面造型，这对施工精度和工艺提出了极高要求。首先，通过计算机模拟分析，优化了钢结构的受力性能和节点设计，确保结构安全与美观兼顾。其次，在施工过程中，采用分段制造、地面拼装和高空散装相结合的方法，解决了大跨度钢结构吊装难题。同时，引入先进的测量技术和BIM建模技术，实现了毫米级的安装精度控制。此外，针对焊接变形问题，采取预变形补偿措施，并使用低温焊接技术，保证了焊接质量。最后，为减少钢材用量并提高环保性能，施工中还采用了高强度钢材和节能施工方案。
鸟巢钢结构施工的成功实施，不仅体现了我国在大型复杂钢结构领域的技术水平，也为后续类似工程提供了宝贵经验。
Abstract:In this article，authors mainly introduce some key construction technologies of steel structure installation engineering in National Stadium from the plan selection，construction arrangement，main and secondary structure hoisting , steel structure closing ， support unloading and thick steel slab welding , etc. Key words:steel structure ;hoisting; closing;unloading;thick steel slab welding; construction technology
国家体育场钢结构工程由24门式刚架围绕着 体育场内部混凝土碗状看台区旋转而成，其中22拉 通或基本拉通。大跨度钢结构大量采用由钢板焊接而 成的箱形构件，交叉布置的主结构与屋面、立面的次结 构一起编织成鸟巢”的造型，所有钢结构构件形成结 构及建筑外形。 钢结构屋面呈双曲面马鞍形，最高点高度为 68.5m，最低点高度为40.1m；平面上呈椭圆形，长轴为 332.3m、短轴为297.3m；屋盖中部的开口内环呈椭圆 形，长轴为185.3m，短轴为127.5m；大跨度屋盖支撑在 24根桁架柱上，柱距38.0m。 屋顶主结构均为箱形截面，上弦杆截面基本为 1000mm×1000mm，下弦杆截面基本为800mm× 800mm，腹杆截面基本为600mm×600mm，腹杆与上下 弦杆相贯，屋顶桁架矢高12.0m。竖向由24根组合钢 结构柱支撑，每根组合钢结构柱由2根1200mm× 1200mm箱形外柱和1根菱形内柱组成，每个桁架柱下 设有一个T形钢柱脚，荷载通过它传递至基础。立面 次结构截面基本为1200mm×1000mm.顶面次结构截
另外，设计规定钢结构的合拢温度为（14±4）‘ ℃ 支撑塔架卸载按照分阶段整体分级同步"原则进行。
1)大量采用空间弯扭构件、节点复杂，加工制作及 安装难度大 为了体现鸟巢"独特的建筑造形，本工程大量采 用空间弯扭构件，无固定的线形。同时，本工程中无论 是主结构之间，还是主次结构之间，都存在多根杆件空 间交汇现象；加之次结构复杂多变、规律性少，造成主 结构的节点构造相当复杂，节点类型多样，制作、安装 精度要求高。如图1所示。
图1空间弯扭构件示意
2)构件体型大、单体重量重，构件翻身、吊装难度 人 作为屋盖结构的主要承重构件的桁架柱最大外形 尺寸达25m×20m×68.5m，分2段吊装，吊装单元最重 达360多t吊装高度最高达68.5m。而主桁架高度 12m，双品贯通最大跨度约260m，吊装单元最重262t，构 件最长约43m。由于构件体型较大，重量重，各类构件 重心位置互不相同，翻身时吊点的设置和吊耳的选择 难度较大，特别是桁架柱的翻身，吊耳在翻身和吊装时 的受力有所变化，需考虑三向受力。翻身过程中的稳 定性控制难度大。起吊时，必须调整好分段构件的角 度和方位，而对于体型大、重量重的构件，角度调节相 当困难.吊装难度大。如图2所示
李久林等：国家体育场钢结构施工关键技术
难度增大。 4)安装精度控制难、施工质量要求高 由于施工过程中结构本身因自重和温度变化均会 产生变形，结构形体复杂，均为箱形断面构件，位置和 方向性均极强，安装精度受现场环境、温度变化等多方 面的影响，安装精度极难控制。施工时必须采取必要 的措施，提前考虑好如何对安装误差进行调整和消除， 如何进行测量和监控，使变形在受控状态下完成，以保 证整体造型和施工质量。另外，本工程无论是外观质 量，还是内在质量（如焊缝质量等级等），都要求相当 高。其中，钢板拼接、弯扭段构件组装焊缝及现场拼 装、安装焊缝均为全熔透一级焊缝；钢结构立面在距视 线10m内可见焊缝的余高要求为0～1mm，所有焊缝表 面均需进行磨光处理。 5）合拢口多、合拢温度要求严，实施难度大 根据设计要求，本工程中的主桁架和立面结构各 设置了4条合拢线。其中，主桁架合拢口100个（含 上、下弦和腹杆），立面结构的合拢口28个，合拢口数 量众多。虽立面结构和主桁架可采取分次合拢方案， 但一次合拢的对接口数量仍高达50个，为确保合拢线 上的对接口同时合拢，需组织大量的人力和物力。而 且，整个钢屋盖安装及制作误差最终均集中在这4条 合拢线，选择何种合拢方式来消纳这种误差难度特别 大。同时，对于如此复杂的结构和温度场分布情况，要 保证分次合拢时的温度条件基本一致，难度巨大。 6卸载点多、吨位重、设计要求高，同步控制难度 大 本工程卸载点多、吨位重，屋盖总面积约 60000m、卸载吨位约14000t，78个卸载点，设计要求 结构整体分级同步卸载、严格进行比例控制”，单点卸 载吨位大、最大点支撑力约300t，卸载实施难度大。 7)顶面及肩部次结构安装难度大 顶面及肩部次结构在主结构卸载之后安装，卸载 之后主结构发生变形，而现有的加工制作依据是卸载 前位形，所以卸载前后的变形量将会严重影响次结构 的安装精度。同时，施工过程中结构本身因自重和温 度变化均会产生变形，加之，结构形体复杂，箱形断面 构件的位置和方向性强，安装精度很难控制。
大跨度钢结构常用的安装方案有整体提升、滑移、 分段吊装高空组拼方法（简称散装法）和局部整体提升 等方式。针对国家体育场钢结构工程及其与其它分部 工程之间的时间和空间关系，在钢结构安装方案的选 择过程中对比考虑了上述4种方式。由于采用整体提 升方案时看台混凝土部分不能先期施工.因而室内装
修工程、机电设备工程无法提前插入，导致总体工期受 限：采用滑移方案时，受到施工场地的限制以及面临的 巨大技术挑战等因素，因此主要进行了散装法和局部 整体提升法的比选。 根据调整后初步设计的具体技术条件，鉴于以下 主要原因：①屋盖钢结构调整设计后已经没有真正意 义上的内环桁架”；②由各贯通的主桁架形成的内 环桁架”平面尺寸很大，而且截面板厚比调整设计前有 了较大幅度的减小，同时存在较大的高差，整体刚度较 差；③由于钢屋盖内边界在东西侧已经扩大到一层看 台的边线、南北侧到跑道的外侧，采取在地面进行内 环桁架”的整体拼装、提升的方案将对混凝土看台施工 产生较大影响。最终确定钢结构总体安装方案采用高 空散装方案。主结构设计修改前后变化如图3所示。
主结构的安装顺序遵循对称同步、尽早形成安装 区域局部稳定的原则。总体上分3个阶段8个区域 第1阶段安装1、2区域；第2阶段安装3、4区域，第3 阶段安装5、6、7、8区域（见图4）。
次结构的安装顺序对整体钢结构的安装有重要影 响，为了加强在各安装阶段及支撑塔架卸载过程中的 整体侧向稳定性，确定在支撑塔架卸载前随每个阶段 钢组合柱的安装进行立面次结构的安装。 根据设计要求，顶面及肩部次结构在主结构卸载 完成后进行安装。
由于主体钢结构由钢柱和主桁架两大部分组成， 施工时，先安装钢柱，然后安装主桁架，以保证结构体 系的逐步形成。 1）吊机选择 根据总体分段安装思路、支撑胎架
的布置情况、分段重量、作业半径及起吊高度，钢柱与 外圈主桁架分段由2台800t履带吊场外吊装、内圈与 中圈主桁架分段由2台600t履带吊场内吊装。 2)安装流程根据现场场地条件、吊机搭配及施 工任务的分工情况，整个钢结构系统的施工分成两大 施工区域，两大施工区域分区进行、对称安装”。如图 5所示。
3)吊装工况主结构吊装分场内吊装和场外吊 部分。场内和场外吊装工况如图6所示
图6主结构吊装工况示意
次结构吊装分立面次结构和顶面及肩部次结构两 部分
立面次结构安装， 随桁架柱安装分柱间逐 步进行。安装时，按照 柱脚先装、联系钢柱的 次结构整体吊装，其它 次结构分段安装”的原 则分段，按从下向上， 与钢柱先建立联系，由 柱边向中间的安装”原 则顺势向上进行，钢柱 本身的次结构，在钢柱 拼装时，与钢柱一起拼
图7典型立面次结构 安装顺序示意
装后分段吊装。典型立面次结构吊装分段及安装顺序 如图7所示。 顶面及肩部次结构的安装在支撑塔架卸载后进 行，安装时遵循分区同步对称安装原则，即I、Ⅱ两区 域同步对称进行安装。根据顶面及肩部次结构的分布 情况及结构受力情况，安装共分2个阶段：①第1阶段 安装肩部次结构和内圈顶面次结构：2台300t吊机 在外圈自长轴分别向短轴方向推进，同时1台150t吊 机在内圈自施工区域分界线与外圈300t吊机相向推 进；第2阶段安装中圈顶面次结构：外圈2台300t吊 机在外圈自长轴向短轴推进。肩部和中圈的安装均从 南北方向向东西两侧推进防空法，内圈顶面次结构的安装从 安装分界线与肩部顺序相向推进。具体安装顺序如图 8所示。
图8顶面及肩部次结构吊装顺序示意