南京奥林匹克体育中心体育馆钢结构工程施工技术.doc

南京奥林匹克体育中心体育馆钢结构工程施工技术摘要：本文介绍了南京奥林匹克体育中心体育馆钢结构屋盖的深化设计、制作和安装全过程，并详细阐述了本工程的关键技术和难点。关键词：钢结构 大跨度 桁架 制作 安装 一 工程概况      南京奥林匹克体育中心体育馆项目是南京市委、市政府“十六”期间的大型城市基础设施重点建设项目，是南京市的形象工程和窗口工程，全市人民极为关注。建成后，能承接国际国内大型体育运动会，南京“十运会”期间将在体育馆举办一系例比赛，将在十运期间发挥很重要的作用。整个结构设计线条流畅，造型新颖别致。充分体现了现代建筑风格和新的都市风貌，对增强南京市整体发展后劲，改善南京市的投资环境具有特别重要的意义。v本工程位于南京河西地区，江东南路以西、纬八路以南、青石埂路以北，交通十分便利。南京奥林匹克体育中心体育馆为容纳16000人的大型体育馆，体育馆从功能上分为主馆和附馆，主馆有11000个固定席位、2800个活动席位，附馆有2200个固定席位。主馆呈椭圆形，主馆建筑面积130×104米，高34米，没有地下室。      该工程已于2004年顺利完工，工程质量得到了业主及工程界的一致好评。该工程整体效果图如图1。二 工程结构特点      基础为预应力钢筋混凝土管桩，主体为钢筋混凝土框架剪力墙结构，主馆屋面采用双曲面大跨度桁架钢结构，主桁架最大跨度104米，主桁架、侧墙桁架均为平面管桁架结构形式、桁架最大高度达6米，整个钢屋盖由20多榀主桁架、20榀侧墙桁架及横向次梁、支撑、檩条组成，总投钢量约2500吨左右。 主桁架两端定位采用焊接球固定于看台砼柱顶支座上，侧墙桁架定位采用落地形式，其上端与砼柱支座连接，下端采用焊接球与地坪混凝土基础支座连接。体育馆附馆屋面为跨度48米左右的管桁架结构，形式和支座节点做法同主馆屋面相同。南京奥林匹克体育中心体育馆轴测图如图2所示。       本工程的主要特点：主屋盖呈双曲面，各点标高不一，主要构件超重、超长，主桁架跨度较大，而且在屋盖内四周都是看台砼结构，在砼结构施工期间大型机械不能以常规方式在屋盖下进行作业，另外主桁架和侧桁架的最大安装标高都在40米左右，安装高度较高，吊装难度大，整个工程施工要求非常之高。三 关键技术1侧墙桁架上下弦杆377×12钢管，在其上端与屋盖连接处需根据图纸要求做成弧形，对于大口径钢管的弯曲，其曲率半径、钢管口径的几何形状及钢管壁厚减薄量的控制是本工程质量控制的重点。2. 本工程中由于构件较多，一些钢管壁厚相对较薄，焊接变形不易控制，所以控制焊接变形是本工程质量控制的重点。3.大口径钢管与钢管相接相贯节点的几何信息正确与否是相贯线切割的质量保证，相贯焊缝的焊接是本工程质量控制的重点。4 由于主次桁架截面较大，工厂无法拼装整体，需在现场散件拼装，如何保证现场拼装质量协调好拼装及安装的交叉作业是本工程组织协调重点考虑的内容。5.本工程构件吊装非常复杂，尤其是主桁架的吊装，由于主桁架单榀长度最长达104米、单榀重量最大达57吨，且受现场条件的限制，大型吊装设备无法进入安装区域，吊装难度极大，吊装方案的优劣直接影响到工程质量、工期和安全。因此选择经济可靠、快速并有可操作性的吊装方案，选配合适的吊机，确定合理的吊装顺序，就显得尤为重要。6.为实现屋盖整体曲面效果，各构件的定位、标高测量控制及安装校正是现场安装能满足设计要求的前提。7 本工程钢结构防腐,由于防火涂料和面漆需在现场安装后涂装,高空喷涂是一个难点。四 屋盖桁架现场拼装1 本工程屋盖外形为一空间球面，整个屋盖的长度、宽度及跨中拱高都非常之大，整个屋盖若需进行整体拼装是不可能的。所以，确定合适的拼装方案将显得格外重要，根据屋盖结构的特殊性以及现场的具体施工条件并结合本公司以往用于其它类似大型钢结构的实际施工经验，我们将采用以下拼装方案来完成整个屋盖的现场拼装。2 拼装方案：先将屋盖中心区域14榀主桁架、侧墙桁架在现场组装场地内分别进行平面整体拼装，考虑到主桁架长度太长，再把主桁架分2-3段运至吊装位置拼成整体进行吊装滑移，侧墙桁架整榀运至吊装位置进行吊装，其余屋盖分段在就近吊装位置进行分块整体立体拼装，最大限度地利用现场场地并保证拼装质量，以达到预拼装的目的，并满足吊装进度要求。3 拼装分块的合理划分首先必须满足分段的吊装要求以及现场场地的使用限制，同时并能够满足设计、结构体系的要求，所以屋盖拼装的分块划分合理与否将直接影响到整个施工质量。五 屋盖吊装      本工程安装总体方案为：采用高空滑移和吊车相结合的安装方案。屋盖中心区域内14榀主桁架采用高空滑移进行滑移到位，其余屋面桁架合理进行分段划分，根据现场吊车能力划分成若干小分段，在地面拼装区域进行整体拼装，再拆开用炮台车运输到起吊位置用二台150吨履带吊进地吊装，侧墙桁架直接用一台150吨履带吊进行吊装，这样将大大有利于施工进度及施工安全。1、屋盖桁架吊装分段的划分根据现场场地条件及吊车能力，将整个钢屋盖桁架划分为37个吊装分段，即整个屋盖为37个吊装单元，其中1-13分段为高空滑移分段，其余均为直接用吊车吊装分段。2、 屋盖分段吊装顺序 根据屋盖的结构体系以及现场的具体施工条件，并能满足施工进度计划要求，确定屋盖分段的吊装。 吊装原则要求：a先吊装滑移主桁架分段，后吊侧墙桁架部分分段。b先吊馆内分段，后吊馆外悬挑分段。 吊装顺序：（以分段编号定）吊装顺序原则上以分段编号顺序进行吊装,先吊装滑移1-13主桁架,然后用150吊车吊装14、15、屋面桁架分段，再吊装16-31侧墙桁架分段、32、33、34屋面桁架分段、最后吊装36、37侧墙桁架。六 临时支架的拆除方案1 待屋盖整体安装焊接完成，交监理验收合格后，方可拆除临时支架。2 临时支架拆除顺序为中间向两边间隔拆除。3 临时支架拆除前，先用钢丝绳、手拉葫芦系在主加劲桁架的下弦杆上，以防支撑点拆除后引起支架的晃动而造成事故。支架应力释放时应对称进行，支撑模板应用氧割缓慢割除。4 由于临时支架高度较高（最高约30m），支架拆除的安全工作尤为重要。为便于支架的安全快速有效拆除，采用150吨履带吊或40吨汽车吊进行吊离的方案，先分别把滑移轨道进行吊离，然后再拆除支架，吊点设在支架上端向下约1/3支架高度左右，先把支架下端割除约1000mm左右，再用150吨履带吊或40吨汽车吊进行提升，移走下端割除的支架，松掉上端手拉葫芦和钢丝绳，然后吊钩进行缓放，平移到空地处，将支架下端着地，吊车后退，缓缓放下临时支架，重复以上操作步骤，从而完成整个支架的安全拆除。（注：吊车的选择应根据临时支架的自重经合理计算进行确定）七 结语本文介绍的南京奥林匹克体育中心体育馆，其弧形桁架的拼装难度及施工过程中定位精度、焊接变形的控制较为罕见。吊装方案的划定，吊装分段的合理性、安全性、稳定性的计算、吊装工况的设计、高空焊接工艺焊接残余应力的处理以及整体屋盖支架的拆除都充分体现了我们公司的实力。这一工程的顺利完工可供同类型工程参考。