国家体育场重点讲义.doc

国家体育场(鸟巢)工程钢结构空间巨型桁架安装工艺 作者：liuzixiang 时间：2007-11-29 8:39:09[收藏] 封叶剑 魏义进 刘子祥（北京城建精工钢结构工程有限公司，北京100012）提 要：国家体育场钢结构安装工程，主桁架分项根据安装实际情况被分成空间立体桁架和平面桁架两种吊装单元。空间立体桁架的多对口对接、平面桁架的翻身过程稳定性是该分项工程的重难点。关键词：鸟巢钢结构、空间巨型桁架、龙门吊、三机抬吊、安装工艺一、工程概况国家体育场位于北京市城府路南侧，奥林匹克公园中心区内，是北京2008年奥运会的主体育场。建筑顶面呈马鞍型，长轴为332.3m，短轴为297.3m，南北跨度结构相对标高为42.246m，东西跨度结构相对标高为69.900m，屋盖中间开洞长度为185.3m，宽度为127.5m。主桁架围绕屋盖中间的开口放射形布置，与屋面及立面的次结构一起形成了鸟巢的特殊建筑造型。大跨度屋盖支撑在周边的24根桁架柱之上。主桁架尽可能直通或接近直通，并在中部形成由分段直线构成的内环。钢结构总量约4.6万吨，构件截面均为箱形截面，其空间位置复杂多边，形体宏大、美观。 国家体育场主桁架共有48榀，分别由外围24榀桁架柱开始向中间延伸，在中间形成椭圆形的环。主桁架总用钢量约14000吨，桁架柱约17020吨，主桁架与桁架柱一起共同形成如图1.2所示的主要承力体系。主桁架的轴线高度为12m，上下弦及腹杆均为箱形截面构件。 目前工程主结构构件加工制作、拼装已经完成，现场主结构安装接近尾声，钢结构安装重量已经超过四分之三，其中桁架柱已安装完成，鸟巢形体初现端倪。二、主桁架分段及设备选择打垮度空间巨型桁架的吊装分段很重要，不仅要考虑各分段重量、安装作业半径和国内、现有吊机资源的匹配，同时各分段在支撑塔架上的临时固定及相互搭接各分段间吊装顺序的确定同样是施工的关键。根据支撑塔架的设置及主桁架的空间交叉情况，将屋盖主桁架共分成182吊。其中，内环吊装单元共96吊，空间桁架16吊，平面桁架80吊；外环吊装单元共86吊，均为平面桁架。综合考虑体育场主桁架大型构件的吊装，主桁架最终选用一台CC4800型800T履带吊和CC2800型600T履带吊吊装。800T履带吊在场外吊装外环主桁架，600T履带吊在场内吊装内环主桁架。外环主桁架在南北向安装高度相对较低，作业半径较小，但箱形构件的管壁厚，构件吊装单元重，所以800T履带吊采用主、辅臂短，主臂仰角大的塔式工况；而处于东西向的外环主桁架安装高度大，作业半径大，构成桁架的箱形截面壁厚薄，构件吊装单元轻，选用主、辅臂长，仰角小的塔式工况。内环主桁架除了存在与外环主桁架相同的吊装分部情况外，还有大量的空间立体桁架的吊装。由于所有的空间立体桁架均处在最内环，作业半径小，也不用跨越障碍，同时构件重，起重要求高，所以选用带超起的主臂工况，而其他的内环之桁架同样遵循了外环主桁架一样的工况选用情况，选用两种带超起的塔式工况。外环南北向最重的吊装单元重140吨，安装高度为50m，最大作业半径为42m；外环东西向最重的吊装单元重90吨，安装高度为64m，最大作业半径64m。内环所有空间立体桁架最重为250吨，安装高度为46m，最大作业半径为38m；南北向最重的吊装单元重140吨，安装高度为44m，最大作业半径为48m；内环东西向最重的吊装单元重120吨，安装高度为58m，最大作业半径38m。根据此，内外环800T、600T履带吊的工况选用如下表所示： 三、吊点设置、吊耳设计及索具选择（一）空间巨型桁架安装的吊点、吊耳及索具空间桁架最重的分段为S5，其净重为268T，空间桁架的拼装姿态与就位安装时的姿态相同。根据空间立体桁架的分段情况，立体桁架的吊装采用三点吊装，一点用定长绳圈，其他两点采用滑轮组。构件从拼装的胎架上脱胎后，由于加工制作、安装等各种累积误差，姿态与最终安装就位的姿态略有差别，采用滑轮组可将桁架在地面精确地调整到安装就位的姿态，将大量地高空校正作业在地面完成。三个吊点均设置在桁架腹杆K型交叉节点劲板对应的上表面，同时，三吊点的平面投影连线形成的三角形将重心包含在内。主吊点设置在受力最大的吊点上，辅吊点于其他两个受力相对较小的吊点。 主桁架的吊装不存在翻身，采用板式吊耳能满足。为了避免吊耳平面外受力，偏移吊耳在上弦平面的角度，使吊耳板平面与相应的吊绳在同一个平面内。同时，在吊绳受力大或桁架上弦上翼缘板厚薄的地方，为了减小上翼缘板面的变形，将吊耳的受力由上弦上翼缘顺利传到上弦腹板，在吊耳相应的翼缘位置焊接L形刀板堪固。这样，既加强了焊接吊耳的上翼缘板的面外刚度，又很好的将力传至腹板平面。 （二）平面桁架安装吊点、吊耳及索具平面桁架采取平面拼装,胎架翻身立直工艺