钢结构综合项目施工新关键技术.doc

钢构造施工新技术1、钢构造发展概况钢是一种铁碳合金，人类采用钢构造历史和炼铁、炼钢技术发展是密不可分。最早在公元前左右，在伊拉克两河流域就浮现了初期炼铁术。 国内也是较早创造炼铁技术国家之一，早在战国时期，国内炼铁技术已很盛行了。公元65年（汉明帝时代），已成功地用锻铁为环，相扣成链，建成了世界上最早铁链悬桥兰津桥。此后，为了便利交通，跨越深谷，曾陆续建造了数十座铁链桥。其中跨度最大为17（清康熙）建成四川泸定大渡河桥，桥宽2.8m，跨长100m。除铁链悬桥外，国内古代还建有许多铁建筑物，如铁塔等，当前依然存在。所有这些都表白，咱们中华民族对铁构造应用，曾经居于世界领先地位。 欧美等国家中最早将铁做为建筑材料当属英国，但直到1840年此前，还只采用铸铁来建造拱桥。1840年后来，随着铆钉连接和锻铁技术发展，铸铁构造逐渐被锻铁构造取代，随着1855年英国人创造贝氏转炉炼钢法和1865年法国人创造平炉炼钢法，以及1870年成功轧制出工字钢之后，形成了工业化大批量生产钢材能力，强度高且韧性好钢材才开始在建筑领域逐渐取代锻铁材料，自1890年后来成为金属构造重要材料。20世纪初焊接技术浮现，以及1934年高强度螺栓连接浮现，极大地增进了钢构造发展。除西欧、北美之外，钢构造在前苏联和日本等国家也获得了广泛应用，逐渐发展成为全世界所接受重要构造体系。 由于国内长期处在封建主义统治之下，束缚了生产力发展，1840年鸦片战争后来，更沦为半封建半殖民地国家，工业落后，古代在铁构造方面技术优势早已丧失殆尽。国内在19才建成了钢铁厂，年产钢只有0.85万吨。新中华人民共和国成立后，随着经济建设发展，钢构造曾起过重要作用，如第一种五年筹划期间，建设了一大批钢构造厂房、桥梁。但由于受到钢产量制约，在其后很长一段时间内，钢构造被限制使用在其她构造不能代替重大工程项目中，在一定限度上，影响了钢构造发展。自1978年国内实行改革开放政策以来，经济建设获得了飞速发展，钢产量逐年增长。自1996年超过1亿吨以来，始终位列世界钢产量首位，更达到创纪录2.2亿吨，逐渐变化着钢材供不应求局面。国内钢构造技术政策，也从“限制使用”改为积极合理地推广应用。所有这些，为钢构造在国内迅速发展创造了条件。钢构造以其独特优越性在建筑工程中得到广泛应用，特别是高层、超高层、轻型钢构造，大跨度构造等应用比较多。这是由于钢构造有许多长处，如强度高、塑性、韧性好、重量轻、材质均匀、制作简朴、施工以便、工期短、节能环保、综合技术经济指标优、建筑造型美观、抗震性能好等长处。固然它缺陷是耐火度不够，耐腐蚀性差，造价稍高等。但综合来评估，钢构造长处多，缺陷易克服。它仍是构造体系中最重要一种构造形式，将被越来越广泛注重和使用。2、钢构造应用状况钢构造应用于高层、超高层建筑中在南方某些大中都市中，高层、超高层建筑如雨后春笋般拔地而起，由于外资工程兴建，建筑用钢材发展，高层、超高层建筑应用钢构造越来越多。如在上海浦东开发区建设中，高层建筑钢构造发展特别迅速。现已建成上海金茂大厦，为框- 筒构造，混合材料，高度420m ，地上88 层，地下3 层。在北京、深圳等地高层、超高层建筑中，大都采用了钢构造建筑。当前在高层、超高层建筑中应用体系大体有三种。一种是混凝土构造， 一种是钢构造，另一种就是两种体系构成混合构造。在这种混合构造中因发挥了钢构造长处而克服了钢构造缺陷，应用比较多。当前钢构造应用形式重要有：(1) 作为钢框架与混凝土核心筒构成受力构造体系，这是高层混合构造中惯用形式。(2) 作为劲性骨架与混凝土一起构成受力构件，涉及钢管混凝土，这种混合构造兼有钢与混凝土两者长处，整体强度大，刚性好，抗震性能好。当采用外包砼构造形式时更具备良好耐火和耐腐蚀性能。混合构造构件普通可以减少钢量15 % 20 % ，还可减少支模，施工以便、迅速，因而混合构造在高层，超高层建筑中所占比重较多。应用于大跨屋盖体系中。某些工业厂房、仓储库、停车场、集市等建筑设施，由于空间高，跨度大，其她体系难以满足规定，故而选用钢网架，悬索，壳体，桁架，膜构造等形式作为这些大跨构造屋盖系统。随着国外钢构造新技术、新产品不断引进和应用，采用轻钢构造体系使工程总造价低于钢筋混凝土或砖混构造体系，且施工工期缩短50 %以上。当前，在经济发达地区新建大跨设施中基本采用了钢构造，在内陆地区也有某些采用钢构造，随着人们对钢构造结识，将会越来越被注重和采用。3、钢构造发呈现状（1）钢构造发展物质基本据关于资料记录，当前，国内钢产量已超过1. 2 亿吨，成为世界上钢产量之大国，同步，钢材品牌、规格与质量日益提高， 国内钢材市场已从过去卖方市场转变到买方市场，这为大力推广运用钢构造技术奠定了坚实物质基本。（2）钢构造发展技术政策 国内建筑技术政策中，特意提到“发展钢构造(含预应力钢构造) ，对于超高层建筑构造、大跨空间构造或大跨重载工业厂房等，可采用钢构造；对于大跨空间屋盖系统，可选用钢网架、网壳、悬索、壳体、膜构造等，加速推广轻钢构造”。又提到“研究推广组合构造和混合构造，充分发挥不同构造材料性能。依照建筑物各自特点，可采用两种以上构造材料构成组合构造，如由型钢、钢筋、混凝土构成劲性钢筋混凝土，由钢管和混凝土构成钢管混凝土等。且在一种建筑物上可采用两种及以上构造形式构成混合构造，如采用钢筋混凝土作为高层建筑核心筒，采用钢框架构造作为外柱与其相连”。并且国内政府提出了从“节约钢材”转变成合理使用钢材，从“限制使用钢构造”到“大力发展钢构造”政策转变。建设部在修订国内“建筑业推广应用10 项新技术”中，初次列入了钢构造新技术，充分阐明国内钢构造发展已经具备了非常好政策大环境。 钢构造是一项绿色环保建筑产业。钢构造材料可再生运用，减少大气污染物。钢构造废弃料可回炉、再生运用。对同样规模建筑物，钢构造建造过程中有害气体(CO2) 排放量只相称于钢筋混凝土构造65 %。工业化生产，现场施工周期短，最大限度减少了施工工地对环境影响。钢构造工程一半以上工期是工厂加工制作，现场工期可缩短50 %以上，同步工地因很少使用砂、石、土和水泥等散料，而从主线上避免了尘土飞扬，污染环境问题。钢构造体系可以带动其她“节能环保”型建筑材料推广应用，钢构造体系由于连接灵活性，各种“节能环保型”围护材料都可以采用。（3）钢构造新技术重要内容A高层钢构造新技术 依照建筑高度和设计规定采用框架、框架支撑、筒体和巨型框架构造，其构件可采用钢、劲性钢筋混凝土或钢管混凝土。钢构件质轻、延性好，可采用焊接型钢或轧制型钢，合用于超高层建筑。劲性钢筋混凝土构件刚度大，防火性能好，合用于高层建筑或底部构造。钢管混凝土施工简便，仅用于柱构造。B空间钢构造技术空间钢构造自重轻、钢度大、造型美观、施工速度快。以钢管为杆件球节点平板网架、多层变截面网架及网壳等是国内空间钢构造用量最多构造形式，在设计、施工方面均达到国际先进水平，有专门设计、施工和检查规程，并可提供完整CAD软件，除网架构造外，空间构造尚有大跨悬索构造、索一膜构造、大跨空间钢管桁架构造等。C轻钢构造技术随着着轻型彩色钢板制成墙体和屋面围护构造构成新构造形式，由厚4mm以上钢板焊接成轧制大断面薄壁H型钢墙梁和屋面檩条，园钢制成柔性支撑系统和高强螺栓连接构成轻钢构造体系，柱距6 9 m ，跨度可达到30 m 或更大，高度可多达10 m ，并可设轻型吊车。用钢量20 30 kg/ m2。现已有原则化设计程序和专业化生产公司，产品质量好、安装速度快、重量轻、投资少，施工不受季节限制。合用于各种轻型工业厂房。D钢混凝土组合构造技术以轻钢或钢管与混凝土构件构成梁、柱承重构造为钢混凝土组合构造，近年来应用范畴日益扩大，合用于承受较大荷载多层或高层建筑框架梁、柱及楼盖，工业建筑柱及楼盖等。E高强螺栓连接与焊接技术 高强螺栓通过摩擦力来传递应力，由螺栓、螺母和垫圈3 某些构成。高强螺栓连接具备施工简便、拆除灵活、承载力高、抗疲劳性能和自锁性好、安全性高等长处，工程中已取代了铆接和某些焊接，成为钢构造制作及安装中重要连接手段。在车间内制作钢构件，厚板应采用自动多丝埋弧焊、箱型柱隔板应采用熔嘴电渣焊等技术。现场安装施工中应采用半自动焊技术和气体保护焊药芯焊丝及自保护药芯焊丝技术。F钢构造防护技术 钢构造防护涉及防火、防腐、防锈，普通在防火涂料解决后无需再做防锈解决，但在有腐蚀气体建筑中尚需做防腐解决。 国内防火涂料种类较多，如TN 系列、MC 10 等，其中MC10 防火涂料具备防火、防腐功能。防腐防锈涂料有醇酸磁漆、氯化橡胶漆、氯橡胶涂料及氯磺化涂料等。在施工中应依照钢构造形式、耐火级别规定及环境规定选用适当涂料及涂层厚度。 随着经济和科学技术迅猛发展，钢构造技术日新月异，某些新型构造体系如住宅钢构造体系、预应力构造体系、张弦顶构造、膜构造等处在研究开发和推广应用阶段；某些新型高效材料如轧制H 型钢、冷弯型钢、压型钢板、耐火钢、不锈钢正在积极推广。（4）当前存在问题及对策A钢构造设计力量薄弱 从全国范畴来看，制约国内钢构造发展和推广应用最大问题是设计力量薄弱。当前国内绝大某些设计院没有专业化钢构造设计人员，绝大多数构造设计工程师对钢构造设计不熟悉，主观上不接受钢构造方案，进行某些钢构造设计，也由于设计水平不高，体现不出钢构造优越性，客观上也阻碍了钢构造推广应用。鉴于这种不利状况，政府主管部门、行业协会、设计院、科研院所及高等院校应加强钢构造技术人才培养，一方面对既有钢构造设计技术培训， 提高整体素质，逐渐在设计院(所) 配备一定数量钢构造专业设计人员；另一方面对在校钢构造专业设计学生强化钢构造专业学习和培养，造就一批高档工程技术专门人才。B钢材品种、规格和质量有待于提高 当前，国内普通钢材生产能力不不大于市场需求，但具备竞争力真正可以满足市场各种需求生产能力局限性一半。钢构造用钢品种选取面小，惯用品种(Q235) 与国外大多数国家惯用品种相比，设计参数相差很大，无法接轨；高效、经济断面钢材，如H 型钢、冷弯型钢、钢管等规格不齐全，不配套，使用率较低；某些特效钢材，如耐大气腐蚀钢、不锈钢、耐火钢及低合金高强度钢还没有进入实质应用阶段；超厚钢板还存在着严重质量问题。总之国内建筑钢材在品种、规格和质量方面还存在局限性，在一定限度上制约了钢构造发展和推广。一定要积极开发新品种和规格，提高产品质量，学习国外先进技术，缩小与国外发达国家差距，逐渐与国际接轨，更好地推动国内钢构造发展。提高国内钢构造制作、安装水平，规范钢构造市场改革开放以来，国内从事钢构造加工制作、安装厂家和施工队伍诸多，但真正具备技术实力，可以承办大型、复杂钢构造工程单位很少，大某些都是设备简陋、技术水平低、小作坊作业小单位，其工程质量低劣，甚至导致不少钢构造安全隐患，同步采用低价竞争不合法手段，扰乱了钢构造市场，影响钢构造发展和推广。钢构造技术在国内建筑技术领域是一项新技术，当前国内已形成了完整成套技术、焊接技术、高强螺栓技术、现场安装技术等，每项技术都应有专门技术人员和操作人员来实行，这些专门人员必要通过培训、考核、持证上岗；对钢构造加工制作厂家和安装公司实行资质审核，项目经理和技术负责人持证上岗，规范招、投标制度，整顿钢构造市场，勉励和支持条件比较好公司进行技术创新，提高技术水平，构成专业化钢构造制造、安装队伍，裁减某些不合格公司。（5）钢构造应用A.多、高层建筑钢构造：用于宾馆、饭店、办公大楼等多层和高层建筑。 金茂大厦 上海环球金融中心 上海证券大厦B.高耸钢构造例如：电视塔、微波塔、通讯塔、输电线塔、石油化工塔、水塔烟囱等。 青岛电视塔（232米） 黑龙江电视塔（336米）C.桥梁钢构造由于钢桥建造简便，易于修复，因而钢构造广泛用于中档跨度和大跨度桥梁。 南浦大桥 杨浦大桥D.移动钢构造钢构造不但重量轻，还可以用螺栓或其她便于拆装手段来连接，因而非常合用于需要搬迁构造，如装配式房屋、活动车库和各类起重机等。 E.轻型钢构造用于中、小型房屋、小型仓库等。 4、钢构造新发展钢构造是一种具备较大优势建筑构造，随着人类在经济和科学技术方面不断发展和进步，在钢构造领域也获得了不少新进展。构造用钢新发展：国内外在高性能钢材应用方面获得不少新进展，其中涉及高强度高性能钢、低屈服点钢和耐火钢开发和应用等。重要有：Q235、Q345、Q390、Q420 Q490、Q590 构造和构件计算研究和改进：计算和测试手段越改进，就越能反映构造和构件实际工作状况，从而合理使用材料，发挥经济效益，保证构造安全。构造形式革新和应用：在全国各地修建了大量大跨空间构造、网架和网壳构造，张弦桁架、悬挂构造也有诸多应用实例；直接焊接钢管构造、变截面轻钢门式刚架、金属拱型波纹屋盖等轻钢构造已遍地开花；钢构造高层建筑也在不少都市拔地而起；钢-混凝土组合构造和混合构造也有了广泛应用；还建造许多索膜构造罩棚和建筑小品；钢和混凝土组合构件应用：充分运用钢强度高、宜受拉，混凝土宜受压，发挥各自优势，是一种合理构造。优化原理应用：构造形式优化、截面形式优化、计算机辅助设计、绘制钢构造施工详图。发展钢构造施工工艺：加强自动化水平，提高安装质量。5、钢构造实例*上海金茂大厦工程（1）工程概况金茂大厦位于上海浦东陆家嘴金融贸易区，工程占地面积23万m2，地下三层、地上八十八层，建筑面积约29万m2，金茂大厦建筑总高度为4205m，为当前已建工程国内第一、亚洲第二、世界第三高度。金茂大厦是一幢集办公、旅馆、购物、娱乐、餐饮、休闲于一体综合性大楼。其152层为办公楼，5387层是五星级金茂凯悦大酒店，距地面340米88层是观光层；裙楼某些有6层，内设大小宴会厅、百货商场和休闲娱乐等；6万m2三层地下室内设有各类大型机电设备、服务设备、地下停车库和食街。整幢大楼如一座综合性社区。其总投资约45亿人民币。金茂大厦基坑面积近2万平方米，基坑开挖深度约20米，主楼基本承台为4米厚。13500立方米00高标号大体积混凝土，主楼泵造混凝土高度达到3825米，在2426层、5557层、8587层有三道外伸桁架将核心筒与八根巨型往连接成一种整体。工程构造设计独特，并获世界构造工程协会颁发国际建筑构造设计最高奖。金茂大厦建设吸引了众多国内外承包商青睐，上海建工（集团）总公司携日本大林组、法国西宝公司、香港其士集团，一举中标总承包该幢大楼建筑施工，开创了国内大型公司集团初次总包具备国际影响大型建筑，也初次实践了运用总包总管理总协调手段和高新施工技术完毕了该幢大楼，为上海浦东地区及外滩沿线增长了新景观。 （2）应用新技术状况商品砼和散装水泥应用技术该技术应用于地下持续墙，钻孔灌注桩，基坑围护、支撑，主楼核心商、复合巨型柱。楼板等工程部位。应用总量达到了157000立方米。金茂大厦使用商品砼用散装水泥。机械上料、自动称量、计算机控制技术，外加剂和掺合料“双掺”技术，搅拌车运送和泵送浇筑技术，不但提高了土建施工生产机械化和专业化限度，并且增强了施工现场文明原则化限度。并创下了一次性泵送混凝土3825米高度世界记录。 粗直径钢筋连接技术金茂大厦核心筒和巨型柱模板均采用定型加工钢大模，因此在核心筒与楼面梁钢筋连接处，主楼旅馆区环板与核心筒钢筋连接处，巨型柱与楼面梁钢筋连接处，采用锥螺纹连接施工技术。整个工程锥纹接头共计58296只，通过对接头实验及抽检成果均符合A级水平。新型钢筋冷轧锥螺纹工艺从七个方面改进了钢筋冷轧锥螺纹工艺：改进刀具、滚丝轮材质；改进了工具夹；增长自动定位装置；设立滚动上料架；端头冷解决，提高强度，保证A级接头原则。使应用达到了高速、优质、低耗目。新型模板与脚手架应用技术金茂大厦主体构造层高变化多，还存在墙体收分和体型变化。共有32米、4米、52米等共8种高度，53层以上取消了原有井字型内剪力墙，墙体厚度由850毫米逐渐分四次收分至450毫米。特别在2426、5153、8587层设有三道外仲钢桁架，给模板脚手设计及超高层施工作业安全性带来了极大难度。为此，在主楼核心筒施工中，自行设计制造了“分体组合自动调平整体提高式钢平台模板体系”。与国外先进模板比较，各项性能毫不逊色，同步节约成本约1000万元人民币。成功地完毕了高空解体和组装，创新地采用了电脑自动调平技术控制系统提高施工技术，及采用全封闭模板体系，使施工安全可靠，操作简便、创造了一种月施工13层施工速度。电脑自动调平技术已获得国家专利（专利号：ZL1）。该模板体系研究和应用成果已获得上海市科技进步一等奖。在巨型柱施工中，创新设计制造了“跳提式爬模系统”，成功地解决了巨型柱施工时。上部钢梁已安装就位，老式模板脚手体系均无法圆满完毕混凝土施工后爬升问题。该体系创新设计了伸缩吊臂，斜面滑板，顶伸式伸缩架，翻转启动式附墙等一系列专门构件，使爬架能顺利跨越钢梁。通过这些新型模板脚手研究和应用，安全、可靠地完毕了主楼核心筒和复合巨型柱持续施工。经专家鉴定，该模板脚手体系技术水平达到了国际领先水平。建筑节能技术金茂大厦重要填充墙、防火分区隔墙等均采用空心砌块。其中，120mm厚砌块4901平方米，190mm厚砌块49742平方米，250mm厚砌块1098平方米，300mm厚砌块3493平方米。金茂大厦裙房屋面、主楼局部屋面也采用了屋面保温层。其中，裙房屋面约7500平方米，主楼局部屋面约2500平方米。 硬聚氯乙烯塑料管应用技术在金茂大厦裙房基本底板施工中，采用了国内初次浮现大面积静力释放层技术。100PVC管1184米，150PVC管511米。将地下水通过大面积滤水层集中排到集水井，再通过泵抽至地面来释放和消减地下水对底板浮力。此项技术在纵横交错盲沟中设立多孔PVC滤水管。大面积静力释放层技术应用，使裙房基本底板厚度仅为06米左右，而按老式设计基本底板厚度至少要1520米，比老式做法薄09m左右。粉煤灰综合运用技术金茂大厦主楼基本承台为C50高标号混凝土，方量13500立方米。在配合比设计中，咱们掺入了一定量磨细粉煤灰，发挥其“滚珠效应”以改进混凝土和易性，提高混凝土可泵性。并因而取代某些水泥，减少混凝土水化热。同步，在砌筑砂浆拌制过程中，也掺入一定量粉煤灰。粉煤灰用量约4500吨，达到节能、高效目。 建筑防水工程新技术设计规定在金茂大厦基本底板下施工防水层。防水材料采用美国胶体公司纤维装单夹防咸水CR膨润土防水膜、膨润土填缝剂和多用途膨润土粉粒。防水膜用于大面积铺贴，填缝剂和多用途粉粒用于嵌缝、弥补空洞。CR膨润上用量约23608平方米。CR型膨润土防水系列材料是一种柔性高强度聚丙烯纺织物和火山灰钠基膨润土复合物，它技术特点是：遇水膨胀，柔软、高强度，抗污染，抗老化。它应用，丰富和发展了国内防水材料种类，为此后新型防水材料研究和应用提供了实践经验。 当代管理技术与计算机应用金茂大厦工程信息量大、范畴广，针对这种状况，在施工管理过程中，计算机技术得到了广泛应用。财务管理、合同预算、人事档案管理、施工筹划管理、施工方案设计和编制、施工翻样图绘制、深化图纸设计等均采用了计算机管理软件。其她新技术应用在金茂大厦施工过程中，咱们还应用了“超大超深基坑支护技术”、“高精度测量技术”、“大型垂直运送机械应用技术”等一系列新技术。金茂大厦地下室开挖面积近2万平方米，基坑周长570米，开挖深度1965米，土方量达到了32万立方米，是上海地区软土地基施工中开挖面积最大，开挖深度最深基本。在基坑围护方面，咱们设计了空间桁架式全现浇钢筋混凝土内支撑技术，既保证了工程质量和安全，又缩短了施工工期，提高了经济效益。测量工作是工程建设中“眼睛”，特别在金茂大厦这样规模建筑物施工中，测量工作重要性就更显突出。咱们在施工中采用WILDT2经纬仪、DII600激光测距仪等高精度测量仪器，采用极坐标结合直角坐标法进行轴线放样，用天顶倒锥体法进行严格测量复核，用来回水准控制高程。针对钢和混凝土两种材料不同压缩、收缩和沉降，采用预先控制修正补偿，达到了较好效果。（3）经济效益与社会效益金金茂大厦推广应用新技术使咱们尝到了科技转化为生产力甜头。不但节约了能源和资源，并且获得了较好经济效益和社会效益。共计节支近2500万元。同步，通过新技术应用，大大推动了建筑业科技成果转化工程，培养了一批新技术应用人才，全面提高了建筑业职工队伍素质，带动了一批新兴科技产业和科技型公司形成和发展，运用市场经济规律，增进科技和经济紧密结合，显示出科技生产力巨大潜力。*国家体育场 (1)工程概况国家体育场位于奥林匹克公园中心区南部，主体建筑紧邻北京都市中轴线，并与国家体育馆和国家游泳中心相对于中轴线均衡布置。国家体育场主体建筑西侧为距景观路200米中轴线步行绿化广场，东侧是环境优美水面和湖边路，南侧临南一路，北侧临成府路，其中成府路在地下空间穿过用地（路面-7.8m）。国家体育场是北京奥林匹克公园内标志性建筑，也是北京最大、具备国际先进水平多功能体育场。国家体育场将成为奥林匹克运动留给都市宝贵遗产和都市建设新亮点。 (2)工程建设特点国家体育场作为北京奥运会主会场，既是运动员竞技场，世界体育文化交流中心，又是展示北京古都风貌，弘扬中华民族优良老式窗口，向世界描绘中华人民共和国经济腾飞、综合国力增强蓝图。国家体育场将充分体现绿色奥运、科技奥运、人文奥运理念及新北京、新奥运时代主题，将成为北京又一标志性建筑。国家体育场建设具备重大历史意义，世界瞩目。国家体育场工程以其独一无二大胆创新设计而成为世界民用建筑史上里程碑建筑，同步其建设实行汇集了诸多世界性难题，具备技术上挑战性、功能上综合性、时间上急迫性以及管理上复杂性等特点，针对其特定建筑形式无规律可循。国家体育场工程具备如下特点、难点。建设规模宏大4.5万吨用钢量，30万m2建筑面积，将近300m屋盖跨度为世界奥运场馆建设项目所罕见，被市政府拟定为一号工程。构造型式复杂国家体育场外观形象优美纯净，外观即为建筑物构造，立面与构造达到完美统一。构造组件互相支撑，形成网格状构架，好像由树枝编织成鸟巢。不但曲线形杆件、马鞍状曲面无法用简朴方程定位，每根钢杆件截面尺寸、断面形式也逐渐变化，局部扭曲，钢构造加工安装、测控定位难度相称大。主次杆件支撑体育场看台放射状混凝土框架构造与环绕它们并形成主屋顶空间钢构造完全分离，交叉作业多、施工组织复杂。屋顶采用可开合构造，由两片75m70m可滑动屋盖构成，机械传动装置复杂，支撑钢架加工精度、变形控制原则规定极高。屋盖主桁架及巨型钢柱间设立了气垫膜和可启动膜，且形成具备防雨、通风换气、采暖等功能双层膜构造，膜材形状多边、节点构造复杂、安装固定困难。上述特点使国家体育场建设成为世界性难题。建设工期短建设周期仅为三年，钢构造施工图纸设计深化、委托加工周期长。建设原则规定高a.设计原则高国家体育场专业系统及体育设施设计先进，选用材料、设备、设施均为当今世界最新产品，科技含量高。b.验收原则高建设验收原则规定严格，综合调试、体育场地、体育设施技术原则必要与IOC、SPOC、BOCOG及国际单项体育联合会最新技术原则相一致；工程建设及工艺质量验收原则除了符合规范及国家最高质量验收原则“鲁班奖”规定外，还应与国际接轨，满足体育场馆建设关于国际技术原则规定。c.管理原则高国家体育场建设过程中实行信息化管理，实现现场管理远程实时监控、计算机模仿操作、资源共享、无纸化办公；工程建设过程中对人、机、料等各项资源实行精准动态控制，以保证资源最优整合；为了体现奥运会“新北京、新奥运”时代主题，绿色奥运、科技奥运、人文奥运三大理念将融入工程建设各个阶段、各个环节。d.季节性施工时间长、难度大国家体育场建设过程将跨越3个冬季、3个雨期，针对易受季节影响分某些项工程量大特点，特别是钢构造焊接作业、混凝土施工等，需依照其所处季节及施工阶段，进行季节性施工办法研究，作出相应施工方案。依照北京地区气候条件，除须考虑冬雨季外，还应针对风沙、高温等因素建立反映机制，为保证工程进度提供有力支持。e.钢构造施工难度大钢构造与混凝土构造施工交叉作业，必要从工期、造价、质量、安全等方面综合考虑，选取最优施工方案。钢构造工厂加工、现场组拼制作、吊装、焊接、安装测量、工况计算与实现难度极大：钢构件呈不规则形状，局部扭曲，截面不断变化，加工难度大；由于杆件组拼桁架均为曲面，且设计规定曲线变化平滑自然，对焊工水平、焊接设备、作业平台（场区）规定很高，难以实现；超重、大跨度、不规则钢构造吊装就位是国家体育场工程施工最难点，堪称建筑业上世界难题，因而安装设备、安装工艺选取是成功核心；国家体育场工程重要钢构件大量采用厚钢板，焊接温度使钢构件产生变形以及局部应力集中而导致杆件承载力减少是厚钢板焊接易产生弊病，并且屋盖杆件局部超厚钢板必要实行高空焊接作业，因而工程焊接拼装难度极大，必要将厚钢板焊接纳入专门研究课题，采用有效预控办法，保证建造质量；由于国家体育场重要钢构件为不规则曲线，钢构件组拼而成网架为不规则曲面，无章可循，因而对如何对巨型钢构造安装实行三维测量控制，以保证整个壳体钢构造现场安装精准度、可靠性和安全性难度大，特大构架运送、吊装过程中变形控制相称复杂；针对钢构造复杂多变曲线、曲面造型，必要通过计算机模仿制作、安装工况。由于曲线、曲面很难用方程式表达，因而工况计算、建模工作量大。f.钢筋混凝土构造质量原则高砼工程170m超长楼板混凝土收缩裂缝控制，以及2. 5m厚基本承台厚大体积混凝土温度裂缝控制，是一种严峻课题。 框架构造混凝土表面质量必要达到清水混凝土效果，特别是框架构造外排高空斜柱现浇混凝土施工质量控制难度很大。g.预制混凝土看台板施工难度大表面应达到装饰砼效果，看台板加工、运送、吊装就位难度大。 h.膜构造施工难度大钢构造屋顶采用了可充气气垫膜以及可启动膜构造，膜材形状多变、用量大，膜单元与钢构造杆件连接构造复杂。对于如此大量气垫膜、可启动膜构造施工安装，国内既没有类似工程以供借鉴，更没有成熟工法、规范原则作为有效根据，仅仅依托在参照国外相似工程做法基本上自主编制施工工法，用于指引施工、检查工程质量。这些对于工程技术人员来说无疑具备很大挑战。(3)钢构造工程工程分析国家体育场钢构造工程概况钢构造和屋面系统建筑状况工程0.00处绝对标高为45.50m，屋面呈双曲面马鞍型，东西跨度构造相对标高为66.87米，南北跨度构造相对标高为40.01米。体育场看台某些屋架上下弦由膜构造填充，中间比赛场某些设立滑动屋面。钢构造和屋面系统构造定位和构成国家体育场主体钢构造分为主构造、次构造和移动屋盖三某些。主构造由一系列空间桁架环绕着内部碗状坐席旋转而成；次构造为镶嵌在主构造上弦多边形网格内一系列交叉杆件；移动屋盖跨越整个构造开口空间，由对称两某些构成，可以沿着主构造上固定轨道启动和关闭。主构造、次构造、膜构造划分和各自特点主构造由钢格构柱和主桁架构成，共24组，钢格构柱由3根箱形截面柱构成，钢柱高度通长，主桁架屋盖矢高12米。次构造由主桁架之间支撑，钢格构柱柱间撑、钢性环梁以及滑动屋面，其中滑动屋面矢高为7.5米。膜构造布置在桁架上下弦，上弦底部用透明ETFE气垫膜来填充；下弦下部用半透光、可启动PTFE气垫膜。起到不同功能作用。构件也许截面形式钢构造构件以8.58.5m、0.750.75m箱形截面为主，涉及构成钢格构柱单柱、桁架弦杆、钢性环梁构成杆件。见构造模型图及局部剖面图 构造模型图 局部剖面钢构造施工特点难点分析a.箱形构件制作箱形构件是工程重要构件形式。当前，国内100mm以内板厚箱形构件加工工艺比较成熟，在许多工程中得以应用，如北京工商银行大楼、城建大厦、辉煌大厦、摩根大厦、银泰中心等，这是实现该工程基本和保障。保证构件质量是整个钢构造工程质量和进度控制基本，拟定满足规定钢构造制作厂家，加强构件制作质量控制是重要内容。b.箱形构件起弧和起拱 屋面为双曲面马鞍形，构件多成曲线状，普通加工下料难以精准控制，必要采用计算机模仿建立模型，对每根构件进行分析，拟定精确起拱和起弧尺寸。c.桁架制作该工程桁架属于悬臂构造，上下弦带弧形、角度，主次杆件连接复杂，尺寸变化很大，对制作和安装带来很大难度。d.多角度箱形相贯节点制作 受建筑效果需要，构件交叉形成网状。从构造角度看，存在箱形构件非直角相贯状况，见图，并且节点是受力重要部位，该处制作较难，是工程技术控制重点之一。e.屋面滑动轨道（直线或曲线）制作精度控制 滑动屋面由两某些构成，规定实现可靠滑动，对轨道加工质量原则规定很高，应按照道桥规范规定和原则制作。f.屋顶刚性环梁制作 刚性环梁约束整个桁架体系，环梁与桁架均成斜角连接，连接节点解决要满足精度和刚度规定。g.钢构造吊装吊装机械选取：吊车是工程最重要施工机械，起重能力和构件吊装顺序、构件分割密切有关。即起重能力要满足每个吊次构件重量。工程拟采用履带吊车和塔吊结合，保证覆盖所有构件安装范畴。钢格构柱、桁架、次构造和刚性环梁整体吊装顺序。h.钢格构柱吊装 钢格构柱安装分段安装。刚性环梁吊装：地面连接，整体提高，暂时支撑固定。或者地面连接，分段提高局部。桁架吊装：主桁架采用分段吊装，空中连接。滑动屋面安装：滑动屋面安装采用分段吊装，空中连接方式。