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南京奧林匹克體育中心主體育場鋼屋蓋工程

作者：建筑鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)    
時(shí)間：2009-12-22 20:26:03 [收藏]
工程簡介
    工程簡介
    1. 工程概況
    1.1工程規(guī)模
    南京奧林匹克體育中心是2005年江蘇省舉行第十屆全國綜合性運(yùn)動(dòng)會(huì)的主場館和舉行國際單項(xiàng)最高級(jí)別運(yùn)動(dòng)會(huì)的硬件設(shè)施，是江蘇省政府“十五”計(jì)劃的重點(diǎn)工程，也是南京市規(guī)劃中的城市副中心的重要組成部分。主體育場位于奧體中心的中心位置，俯視平面為242m直徑的圓，共六層，無地下室。一層設(shè)有新聞媒體、賽事工作、運(yùn)動(dòng)員和設(shè)備用房等，二、四、六層為看臺(tái)和商業(yè)用房，三、五層為貴賓包廂，建筑面積達(dá)13634m2，6萬多個(gè)席位，屋蓋鋼結(jié)構(gòu)總用量12153t（含附屬鋼結(jié)構(gòu)：檁條、天溝、馬道、拱腹梁等）。
    1.2結(jié)構(gòu)形式與特點(diǎn)
    主體育場屋蓋結(jié)構(gòu)體系是由與水平面成45°傾斜的、跨度為372.4m的三角形變斷面鋼桁架拱和由104條鋼箱型梁形成的中空馬鞍形空間罩棚結(jié)構(gòu)屋面系統(tǒng)組成，罩棚的徑向長度為68.14m～27m，覆蓋面積3.792萬平方米，主拱南北方向?qū)ΨQ布置，主體鋼結(jié)構(gòu)用量10739t。整個(gè)屋蓋結(jié)構(gòu)體系在各種不同荷載組合情況下，分別由主拱和鋼箱型梁外端的“V”型支撐將荷載傳至下部結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)體系造型美觀新穎，體現(xiàn)了建筑師的設(shè)計(jì)意圖，45°傾斜主拱線條簡明，宛如飄帶，但是，傾斜主拱和屋面箱型梁互相依托，其傳力體系異常復(fù)雜。
    主拱為空間結(jié)構(gòu)管桁架，跨度372.4m，拱身弧線長度415m，最高點(diǎn)為拱頂，標(biāo)高為64.72m，單榀主拱重量為1606t。主拱斷面為斜等腰三角形，4根主弦管布置于等腰三角形的三個(gè)頂點(diǎn)和底邊的中點(diǎn)上，三角形斷面的底邊與地面的夾角為45°，腰與底邊夾角為33°，最大三角形斷面底邊上主弦管的中心距為15m，高4.085m。主弦管采用φ1000和φ500的鋼管，壁厚有12、16、20、34、44、54和60共七種，腹桿的直徑為φ299～φ450。主拱節(jié)點(diǎn)采用鑄鋼節(jié)點(diǎn)、壓制球節(jié)點(diǎn)及相貫節(jié)點(diǎn)。兩榀主拱分別向東、西方向傾斜，支承在屋面箱型梁和拱腳上。
    屋面系統(tǒng)由箱型梁、環(huán)型梁、連系梁、屋面支撐及檁條等組成，屋面最高點(diǎn)標(biāo)高為52.81m（東西方向外檐口），最低點(diǎn)標(biāo)高為24.049m（南北方向外檐口）。作為屋面系統(tǒng)的主要受力構(gòu)件，箱型梁采用不同的斷面組合，最多為5個(gè)斷面組合，斷面寬度均為500mm，高度有1100、1400、1600、1800、2100五種，腹板厚度有10、12、14、16四種，翼緣板厚度有20、25、32、65、85五種。箱型梁的一端支承在V形支撐柱上，另一端則通過箱型梁中間位置的M桿與主拱的主弦管相連。箱型梁之間設(shè)有鋼管連系梁，兩端及中間位置設(shè)有環(huán)型梁。
    連接主拱與屋面箱型梁的M桿由前吊桿、后撐桿及2根輔助桿組成，四根桿件形成“M”形，故稱“M”桿。M桿規(guī)格有φ299*12、φ351*12、φ450*24三種，其下端與箱型梁上翼緣鉸接，上端則焊接在主拱主弦管上。
    支承屋面箱型梁的V形支撐柱設(shè)置在兩榀箱型梁之間，每個(gè)V形支撐有四根支撐鋼管，分為前支撐柱和后支撐柱，由一根前支撐柱和一根后支撐柱支承一榀箱型梁。支撐鋼管分φ500*24、φ500*34兩種，四根鋼管柱下端通過銷軸連接在鑄鋼平板支座上，形成一個(gè)倒錐形，故稱V形支座或錐形支座，前支撐柱上端與鑲嵌在箱型梁中H型鋼鑄鋼件底板相貫，后支撐柱則與鑲嵌在箱型梁當(dāng)中的鑄鋼球的支管相接。
    主體育場工程構(gòu)件材質(zhì)：V型支撐柱采用Q345C；箱形梁翼緣板采用Q345C、腹板和勁板采用Q235B；環(huán)形梁采用Q345C、Q235B；懸索鋼管采用Q345C；主拱采用Q345C；M桿采用Q345C；拱腹桁架、檁條、馬道等采用Q235B；鑄鋼件采用Gs20Mn5N。
    1.3建設(shè)、設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工單位
    主體育場工程由南京龍江體育中心建設(shè)經(jīng)營管理有限公司投資建設(shè)，澳大利亞HOK公司和江蘇省建筑設(shè)計(jì)研究院聯(lián)合設(shè)計(jì)，浙江江南監(jiān)理有限公司負(fù)責(zé)監(jiān)理，體育場鋼結(jié)構(gòu)由上海寶冶建設(shè)有限公司總承包。
    2. 工程難點(diǎn)、亮點(diǎn)、重點(diǎn)
    2.1工程難點(diǎn)
    由于南京奧體中心主體育場屋蓋結(jié)構(gòu)體系的特殊性，傾斜主拱通過前吊桿、輔助桿及后撐桿與屋面箱型梁相連，主拱通過前吊桿為箱型梁懸臂端提供豎向約束，而箱型梁通過后撐桿則為主拱提供平面外的側(cè)向約束，兩者互相依托。在整個(gè)結(jié)構(gòu)體系未形成之前，屋面系統(tǒng)與主拱皆非獨(dú)立的結(jié)構(gòu)靜定體系。為保證安裝過程中結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，屋面和主拱安裝時(shí)必須設(shè)立臨時(shí)支撐系統(tǒng)，安裝完成后屋面臨時(shí)支撐需進(jìn)行卸載和拆除，卸載過程中結(jié)構(gòu)體系逐步轉(zhuǎn)換，穩(wěn)步成型。但是，桿件內(nèi)力和臨時(shí)支撐的受力在卸載過程中發(fā)生變化，工況分析相當(dāng)困難，變形控制難度大。施工過程中，不但要考慮吊裝方案、吊裝順序、支撐系統(tǒng)布置方案、鑄鋼件焊接方案、溫度和焊接變形控制方案、主拱組裝和翻身方案、主拱合攏方案，而且還要考慮吊裝完成后的整體卸載方法和順序，施工技術(shù)難度相當(dāng)大。該組合結(jié)構(gòu)國內(nèi)尚無先例，國際上也實(shí)屬罕見。所以，無論是設(shè)計(jì)還是施工，本工程都具有相當(dāng)大的難度?？傮w而言，本工程主要有以下十大難點(diǎn)：
    難點(diǎn)一：結(jié)構(gòu)體系復(fù)雜，設(shè)計(jì)難度大
    南京奧林匹克體育中心主體育場屋頂結(jié)構(gòu)體系是由鋼桁架拱、吊桿、馬鞍型屋面網(wǎng)格及支撐柱組成的復(fù)合結(jié)構(gòu)，與純拱結(jié)構(gòu)、殼體結(jié)構(gòu)具有不同的受力特點(diǎn)和失穩(wěn)模式。傾斜主拱和屋面箱型梁互相依托，其傳力體系異常復(fù)雜，國內(nèi)尚該結(jié)構(gòu)的理論分析計(jì)算軟件，設(shè)計(jì)難度相當(dāng)大。為此，江蘇省院用國際上的先進(jìn)軟件程序進(jìn)行了理論分析計(jì)算作為施工圖設(shè)計(jì)的依據(jù)。為保證結(jié)構(gòu)的可靠性，設(shè)計(jì)方案經(jīng)過了三番五次修改，前后論證會(huì)議不下于十次，結(jié)構(gòu)驗(yàn)算也分別由同濟(jì)大學(xué)和東南大學(xué)采用四套不同的計(jì)算軟件進(jìn)行。
    本屋蓋結(jié)構(gòu)體系的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造復(fù)雜、承力大，為避免以往慣用的焊接連接節(jié)點(diǎn)存在的焊接殘余應(yīng)力、多次熱影響使節(jié)點(diǎn)鋼材變脆以及次彎矩對(duì)節(jié)點(diǎn)的影響等等一些難以定量分析的問題，本工程的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)采用了大量的鑄鋼節(jié)點(diǎn)。雖然國內(nèi)已經(jīng)在鑄鋼技術(shù)上解決了以往存在的缺陷，但是國內(nèi)對(duì)鑄鋼節(jié)點(diǎn)研究尚少，無現(xiàn)成標(biāo)準(zhǔn)可循，設(shè)計(jì)難度較大。
    難點(diǎn)二：材料規(guī)格多樣、種類繁多，采購與質(zhì)量控制難度大
    本工程中既含有最小規(guī)格為φ50*4薄壁無縫鋼管、有縫鋼管，又含有最大規(guī)格為φ1000*60厚壁壓制鋼管；既含有最薄為6mm的薄板，又含有最厚達(dá)85mm的厚板；既含有角鋼，又含有方鋼；既含有鑄鋼件，又含有銷軸。材料規(guī)格齊全、種類繁多，采購與質(zhì)量控制難度相當(dāng)大。加之，鋼材的漲價(jià)更加大了材料采購難度。
    難度三：構(gòu)件種類、數(shù)量多，管理難度大
    本工程既含有主體結(jié)構(gòu)件——主拱、M桿、箱型梁、環(huán)型梁、連系梁、懸索管、屋面支撐、V形支撐，又含有輔助結(jié)構(gòu)件——屋面檁條、拱腹桁架、拱腹檁條、屋面馬道、主拱馬道等，構(gòu)件種類、數(shù)量多（見桿件統(tǒng)計(jì)一覽表），且每個(gè)構(gòu)件均不一樣，加工制作和現(xiàn)場管理難度大。

    難點(diǎn)四：鑄鋼節(jié)點(diǎn)種類、數(shù)量多，造型奇特，鑄造難度大
    本工程的主要受力部位——主拱、M桿、箱型梁、懸索管、V形支撐、V形支座采用了大量的鑄鋼節(jié)點(diǎn)，鑄鋼節(jié)點(diǎn)共有8種，814件，合計(jì)1643.3t，其中最大鑄鋼件重量為7.578t（見鑄鋼件統(tǒng)計(jì)一覽表）。從形狀上看既有板式鑄鋼支座、錐形鑄鋼連接件，又有圓柱形鑄鋼節(jié)點(diǎn)和球形鑄鋼節(jié)點(diǎn)，還有H型鋼鑄鋼節(jié)點(diǎn)。圓柱形鑄鋼節(jié)點(diǎn)和球形鑄鋼節(jié)點(diǎn)上支管數(shù)量多（最多達(dá)11根支管），且大部分鑄鋼節(jié)點(diǎn)外形、尺寸均不一樣，其木模制作與鑄造難度巨大。同時(shí)，因鑄鋼節(jié)點(diǎn)承力大、構(gòu)造復(fù)雜、造型奇特、材質(zhì)高（材質(zhì)為Gs20Mn5N），鑄鋼件的內(nèi)在質(zhì)量（主要是S、P含量和機(jī)械力學(xué)性能指標(biāo)）和外形尺寸要求高，這些更加大了鑄鋼件的鑄造工藝、后處理難度及質(zhì)量檢查難度。

    難點(diǎn)五：工程焊接量大，焊接難度大
    本工程中既含有φ1000*60進(jìn)口厚壁壓制鋼管、最大斷面為2100*500及鋼板厚度達(dá)85mm的變斷面箱型梁，又有鑄鋼球及各種鑄鋼節(jié)點(diǎn)，結(jié)構(gòu)類型多樣，造型奇特。整個(gè)屋蓋系統(tǒng)除局部位置（V形支撐柱與V形支座之間、M桿與箱型梁之間）采用銷軸連接外，其余部位均采用焊接連接。工廠制作及現(xiàn)場安裝焊接工作量相當(dāng)大，一級(jí)焊縫焊口總數(shù)達(dá)8656道，焊縫總長76公里，焊材用量360余噸（見焊接工程量一覽表）。現(xiàn)場大量的高空焊接（最高達(dá)64.712m）、厚壁鋼管焊接（主拱中φ1000*60的鋼管）、厚板焊接（分段箱型梁對(duì)接）及鑄鋼件的焊接（鑄鋼件用量達(dá)1643.5t）更加大了焊接難度。

    難點(diǎn)六：箱型梁與主拱節(jié)點(diǎn)復(fù)雜，制作難度大
    作為屋面系統(tǒng)的主要受力構(gòu)件，箱型梁采用不同的斷面組合，最多為5個(gè)斷面組合，斷面高度有1100、1400、1600、1800、2100幾種，但斷面寬度卻只有500mm，因此無法內(nèi)外同時(shí)進(jìn)行主焊縫的焊接，而只能采用單面熔透焊縫，增加了焊接難度和焊接工作量。箱型梁的腹板厚度最薄只有10mm，而翼緣板厚度最厚達(dá)到85mm，兩者相差懸殊，組裝、焊接困難。同時(shí)，箱型梁最長達(dá)71.332米、最重達(dá)59.409噸，造成側(cè)向彎曲變形和撓度控制難度大。
    本工程中的箱型梁節(jié)點(diǎn)構(gòu)造相當(dāng)復(fù)雜，既含有與前支撐柱連接的H型鋼鑄鋼件，又含有與后支撐柱相接的鑄鋼球，既含有與環(huán)型梁、連系梁相接的短管，又含有與M桿銷接的耳板，并且各箱型梁中連接節(jié)點(diǎn)的空間方位均不相同，箱型梁組裝時(shí)，連接節(jié)點(diǎn)的空間定位難度極大、定位精度要求極高。同時(shí)，節(jié)點(diǎn)區(qū)域大量的隱蔽焊縫的存在，加大了箱型梁的組裝及焊接工藝的難度，必須制訂嚴(yán)格的組裝、焊接順序，避免隱蔽焊縫出現(xiàn)無法施焊的現(xiàn)象。
    主拱為空間結(jié)構(gòu)管桁架，其斷面為斜等腰三角形，最大三角形斷面底邊上主弦管的中心距為15m，高4.085m，體型龐大。主拱主弦管采用φ1000和φ500的鋼管，壁厚最厚達(dá)60mm，組裝焊接困難。同時(shí)主拱節(jié)點(diǎn)采用鑄鋼節(jié)點(diǎn)、壓制球節(jié)點(diǎn)及相貫節(jié)點(diǎn)，鑄鋼節(jié)點(diǎn)體型大、重量重、支管數(shù)量多（都在8根以上，最多達(dá)11根）、空間角度變化多樣，空間定位困難，組裝難度大。相貫焊縫局部存在二次相貫現(xiàn)象，不可見焊縫的焊接必須采取合理的組裝焊接順序和組裝方法，才能保證焊口的組裝與焊接質(zhì)量，因此，組裝、焊接難度大。
    難點(diǎn)七：構(gòu)件重量大、吊點(diǎn)高，吊裝難度大
    近年來，各國在研究大跨度空間結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式的同時(shí)，也在不斷地研究和提高大跨度空間結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)。目前，國內(nèi)外已有很多先進(jìn)的空間結(jié)構(gòu)施工技術(shù)，但是，為了體現(xiàn)建筑美學(xué)和設(shè)計(jì)師理念，大跨度空間結(jié)構(gòu)往往是一個(gè)個(gè)性化的變異設(shè)計(jì)，無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化可言，因此，各種施工技術(shù)都有其一定的針對(duì)性。不同的結(jié)構(gòu)形式、場地條件及工程實(shí)際情況，所采用的施工技術(shù)也會(huì)有所不同。對(duì)于南京奧林匹克體育中心主體育場鋼屋蓋此類大跨度空間結(jié)構(gòu)，主拱和屋面箱型梁互相依托，形成穩(wěn)定的空間結(jié)構(gòu)體系，國內(nèi)外卻無先例，更無成熟的類似施工技術(shù)，施工方案選擇難度大。在整個(gè)結(jié)構(gòu)體系未形成之前，屋面系統(tǒng)與主拱皆非獨(dú)立的結(jié)構(gòu)靜定體系，安裝時(shí)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差，吊裝各階段的工況分析難度大。
    同時(shí)，箱型梁長度長、重量重、迎風(fēng)面大，吊裝過程中容易產(chǎn)生變形，就位時(shí)定位困難，就位后容易產(chǎn)生側(cè)向失穩(wěn)。而主拱更是跨度大、體型龐大、節(jié)點(diǎn)復(fù)雜，分段吊裝時(shí)提升高度高，工作半徑大，主拱翻身與吊裝難度大。
    難點(diǎn)八：結(jié)構(gòu)體系復(fù)雜，支撐體系布置與設(shè)計(jì)難度大
    為保證安裝過程中結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與施工的可操作性，屋面和主拱安裝時(shí)必須設(shè)立臨時(shí)支撐系統(tǒng)，支撐系統(tǒng)的布置既要滿足施工階段結(jié)構(gòu)的受力性能，符合設(shè)計(jì)要求，又不能對(duì)下部混凝土看臺(tái)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生過大的影響，造成破壞，還要方便施工（包括安裝階段和卸載階段），保證安全。故支撐的布置、計(jì)算及設(shè)計(jì)十分復(fù)雜。
    難點(diǎn)九：支撐胎架數(shù)量多，卸載難度大
    本工程支撐系統(tǒng)的卸載過程既是拆除支撐胎架的過程，又是結(jié)構(gòu)體系逐步轉(zhuǎn)換成型的過程。由于空間結(jié)構(gòu)體系平面外的剛度相對(duì)較小且各部位的強(qiáng)度和剛度均不相同，相鄰支撐在卸載過程中互相影響。卸載過程中，結(jié)構(gòu)本身的桿件內(nèi)力和臨時(shí)支撐的受力均會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的變化。由于本工程屋蓋支撐胎架數(shù)量眾多，不可能同時(shí)一起卸載，也不可能逐個(gè)進(jìn)行拆除，必須分批、分級(jí)、同步進(jìn)行。卸載的先后順序、卸載方法及工藝都會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)本身和支撐胎架產(chǎn)生一定的影響，卸載難度大。
    難點(diǎn)十：主拱跨度大，變形控制難度大
    由于主拱跨度大，施工時(shí)間長，溫差對(duì)主拱變形的影響較大。地面分段拼裝時(shí)的溫度和合攏時(shí)的溫度存在溫差。加之，是從兩端往中間對(duì)稱進(jìn)行主拱安裝的，如果按照常規(guī)的施工方法，則在中間位置勢必出現(xiàn)錯(cuò)口、錯(cuò)邊及尺寸偏差現(xiàn)象，造成主拱無法順利對(duì)接。同時(shí)，主拱安裝是直接在屋面系統(tǒng)上進(jìn)行的，屋面系統(tǒng)的變形也會(huì)對(duì)主拱變形產(chǎn)生很大的影響，主拱變形控制難度大。
    2.2工程亮點(diǎn)
    本工程屋蓋結(jié)構(gòu)形式獨(dú)特、造型新穎，除了存在十大工程難點(diǎn)外，更顯示了三大工程亮點(diǎn)：
    亮點(diǎn)一：主拱跨度大，創(chuàng)世界第一斜拱
    作為整個(gè)屋蓋結(jié)構(gòu)的靈魂——主拱，其跨度 為372.4m，弧線長度415m，且向外傾斜45°，堪稱“世界第一斜拱”。同時(shí)，主拱拱腳之間設(shè)有預(yù)應(yīng)力混凝土地梁，拱身與地梁形成弓狀，更有“世界第一弓”之美譽(yù)。
    亮點(diǎn)二：鑄鋼節(jié)點(diǎn)構(gòu)造復(fù)雜，數(shù)量多，居全國同類建筑用量第一
    本工程的主要受力部位——主拱、M桿、箱型梁、懸索管、V形支撐、V形支座采用了大量的鑄鋼節(jié)點(diǎn)，鑄鋼節(jié)點(diǎn)構(gòu)造復(fù)雜，造型奇特，既有板式鑄鋼支座、錐形鑄鋼連接件，又有圓柱形鑄鋼節(jié)點(diǎn)和球形鑄鋼節(jié)點(diǎn)，還有H型鋼鑄鋼節(jié)點(diǎn)，圓柱形鑄鋼節(jié)點(diǎn)和球形鑄鋼節(jié)點(diǎn)支管數(shù)量多（最多達(dá)11根支管），且大部分鑄鋼節(jié)點(diǎn)外形、尺寸均不一樣。鑄鋼節(jié)點(diǎn)數(shù)量多達(dá)814個(gè)，居全國同類建筑用量第一。
    亮點(diǎn)三：大量試驗(yàn)研究，國內(nèi)實(shí)屬罕見
    為了論證南京奧體中心體育場屋頂挑蓬結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計(jì)理論分析的正確性和可靠度，確保體育場屋頂結(jié)構(gòu)體系既安全可靠、技術(shù)先進(jìn)，又經(jīng)濟(jì)合理，為工程設(shè)計(jì)提供非常有價(jià)值的參考數(shù)據(jù)和依據(jù)。工程開始前，進(jìn)行了1:20實(shí)體模型試驗(yàn)，在安裝階段和正常荷載承力情況下，對(duì)實(shí)體結(jié)構(gòu)的主要桿件節(jié)點(diǎn)和支座均進(jìn)行了應(yīng)力、應(yīng)變、撓度測試，獲得的數(shù)據(jù)與理論數(shù)據(jù)分析比較，同時(shí)作為實(shí)體結(jié)構(gòu)驗(yàn)收的依據(jù)。為今后我國大型、大跨度空間結(jié)構(gòu)提供了有價(jià)值的指導(dǎo)性數(shù)據(jù)，為新結(jié)構(gòu)的推廣作出一定的貢獻(xiàn)。
    對(duì)于大跨度罩棚結(jié)構(gòu)，風(fēng)荷載往往是較大的，但風(fēng)壓值和風(fēng)載系數(shù)的取值卻很難確定，為此，針對(duì)工程地理位置情況和結(jié)構(gòu)特征，同濟(jì)大學(xué)和北京大學(xué)分別進(jìn)行了風(fēng)洞試驗(yàn)，通過風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果確定風(fēng)載系數(shù)。
    在同一工程中，進(jìn)行如此多的試驗(yàn)研究，在國內(nèi)實(shí)屬罕見。
    2.3工程重點(diǎn)
    主體育場鋼結(jié)構(gòu)工程量大，構(gòu)造復(fù)雜，工期緊，其施工重點(diǎn)主要有以下幾點(diǎn)：
    （1）箱型梁及主拱的加工制作：箱型梁長度長、變斷面，節(jié)點(diǎn)構(gòu)造復(fù)雜，加工制作難度大。而主拱斷面大，含有大量鑄鋼節(jié)點(diǎn)，組裝難度大。
    （2）支撐胎架的設(shè)置：由于本工程中屋面梁與主拱互相依托，在主拱和屋面構(gòu)件全部安裝完成并形成結(jié)構(gòu)體系前，主拱和屋面構(gòu)件均為不穩(wěn)定體系，必須設(shè)置臨時(shí)支撐胎架，支撐體系的設(shè)置必須經(jīng)過嚴(yán)格的工況分析和受力計(jì)算。
    （3）大跨重型結(jié)構(gòu)的吊裝：主拱跨度大，節(jié)點(diǎn)復(fù)雜，拼裝精度要求高，分段吊裝時(shí)吊裝高度高，工作半徑大。同時(shí)，主拱吊裝時(shí)間長，會(huì)受溫度變化而產(chǎn)生收縮變形，施工困難，必須重點(diǎn)研究分析。
    （4）現(xiàn)場焊接：本工程中既含有φ1000*60厚壁鋼管、最大斷面為2100*500及鋼板厚度達(dá)85mm的箱型梁，又有鑄鋼球及各種鑄鋼節(jié)點(diǎn)，結(jié)構(gòu)類型多樣。整個(gè)屋蓋系統(tǒng)除局部位置采用銷接外，其余部位均采用焊接連接，現(xiàn)場焊接工作量相當(dāng)大。而高空焊接、厚壁鋼管焊接及鑄鋼件的焊接更加大了焊接難度。
    （5）鋼屋蓋系統(tǒng)整體卸載：安裝時(shí)，屋面和主拱荷載由臨時(shí)支撐系統(tǒng)承擔(dān)，安裝完成后，屋面臨時(shí)支撐胎架需進(jìn)行拆除，主拱和屋面形成整體穩(wěn)定體系。
    3. 施工工期
    2003年11月15日開始加工制作，2004年2月15日加工完畢；2003年12月30日開始吊裝第一根箱型梁，2004年4月6日吊裝完最后一根箱型梁；2004年3月6日開始吊裝第一段主拱，2004年5月17日東區(qū)主拱合攏，5月27日西區(qū)主拱合攏；2004年6月25日開始卸載，26日卸載完畢，總安裝工期148天。
    4. 施工技術(shù)
    （1）總體方案
    在總體施工思路的選擇上，根據(jù)南京奧體主體育場鋼屋蓋系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式、構(gòu)件類型、尺寸、重量和變形、工期要求、現(xiàn)場場地條件及其他實(shí)際情況，通過經(jīng)濟(jì)對(duì)比分析、工況分析，同時(shí)考慮到設(shè)計(jì)要求、施工安全，最終選用“一套支撐胎架，兩組吊機(jī)”的作業(yè)方案，“分區(qū)安裝、齊頭并進(jìn)”的施工原則。
    在吊裝方案選擇上，根據(jù)構(gòu)件單體重、作業(yè)半徑大、起吊高度高的特點(diǎn)，選用600t和300t履帶吊作為主吊機(jī)，150t履帶吊和M440塔吊作為輔助吊機(jī)分區(qū)安裝、齊頭并進(jìn)的施工方法。由于本結(jié)構(gòu)為空間馬鞍型組合結(jié)構(gòu)，構(gòu)件的空間方位、角度及重心均不相同，為保證吊裝及就位準(zhǔn)確、平穩(wěn)，所有箱型梁和主拱吊裝前均要根據(jù)三維模型通過平衡滑輪和倒鏈來進(jìn)行角度調(diào)節(jié)，并根據(jù)計(jì)算機(jī)準(zhǔn)確計(jì)算得出的重心確定吊點(diǎn)的位置。吊裝順序?yàn)椋篤形支座預(yù)埋件——屋面支撐胎架——V形支撐前支撐柱——箱型梁——V形支撐后支撐柱、環(huán)型梁、連系梁——屋面支撐——M桿——主拱——檁條、天溝梁、馬道，屋面系統(tǒng)與主拱的安裝順序均由低往高進(jìn)行，保證了屋面體系和支撐胎架體系的整體穩(wěn)定性。
    （2）主拱安裝
    主拱組裝完成后，分段吊裝就位。吊裝順序?yàn)椋簭膬啥讼蛑虚g。由于主拱采用臥式連續(xù)拼裝法，所以吊裝前要進(jìn)行翻身，翻身時(shí)采用雙門滑輪，以減少翻身過程中的沖擊。吊裝前通過葫蘆來調(diào)節(jié)主拱的空間角度，確保高空對(duì)口就位準(zhǔn)確無誤。
    對(duì)于大跨度拱，其溫度變形和溫度應(yīng)力是較大的，故設(shè)置合攏段，合攏段的長度根據(jù)合攏時(shí)的實(shí)際測量尺寸來進(jìn)行下料。在從兩端往中間安裝主拱的過程中，逐段消除安裝誤差，合攏前要進(jìn)行連續(xù)觀測，確定溫差對(duì)拱身的影響，選擇合適的時(shí)間及合攏溫度，低溫安裝就位，符合合攏溫度時(shí)定位焊接，焊接時(shí)兩人對(duì)稱連續(xù)施焊。
    （3）鋼屋蓋系統(tǒng)整體卸載
    本工程的卸載過程既是拆除支撐胎架的過程，又是結(jié)構(gòu)體系逐步轉(zhuǎn)換過程，在卸載過程中，結(jié)構(gòu)本身的桿件內(nèi)力和臨時(shí)支撐的受力均會(huì)產(chǎn)生變化。卸載時(shí)，既要確保安全、方便施工，又不能改變?cè)O(shè)計(jì)意圖，對(duì)構(gòu)件的力學(xué)性能產(chǎn)生較大的影響。為了保證卸載時(shí)相鄰支撐胎架的受力不會(huì)產(chǎn)生過大的變化，同時(shí)保證結(jié)構(gòu)體系的桿件內(nèi)力不超出規(guī)定的容許應(yīng)力，避免支撐胎架內(nèi)力或結(jié)構(gòu)體系的桿件內(nèi)力過大而出現(xiàn)破壞現(xiàn)象，保證結(jié)構(gòu)體系可靠、穩(wěn)步形成。 根據(jù)支撐胎架的布置及結(jié)構(gòu)本身與支撐胎架的受力情況，將支撐胎架分為9個(gè)區(qū)，每區(qū)分級(jí)同步卸載。卸載的分級(jí)大小和卸載順序根據(jù)結(jié)構(gòu)計(jì)算和工況分析得出的結(jié)果進(jìn)行，先小后大，先拆主拱支撐胎架，然后拆屋面支撐胎架，由高到低、由內(nèi)到外、東、西同步、共分20步進(jìn)行。卸載時(shí)，通過可調(diào)節(jié)支承裝置（螺旋式千斤頂），按多次循環(huán)、反力控制與位移控制相結(jié)合的原則，來實(shí)現(xiàn)荷載平穩(wěn)轉(zhuǎn)移。
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