杨嗣信:奥运工程施工新技术

北京市政府专业顾问、08奥运工程专家组组长杨嗣信教授

　　目    录

　　第一部分       奥运工程概况
　　第二部分      主要奥运工程新技术介绍
　　一、  国家体育场（鸟巢工程）
　　二、  国家游泳中心（水立方工程）
　　三、  国家体育馆
　　四、  老山自行车馆
　　五、  北京科技大学体育馆
　　六、  五棵松体育馆
　　第三部分     奥运工程其它新技术
　　第四部分      结束语

第一部分       奥运工程概况

　　此次奥运会，我国计划使用37个比赛场馆，奥运建设项目分布在北京及沈阳、秦皇岛、天津、青岛、上海 6 个城市。其中27个项目的比赛安排在北京的31个场馆,其中新建场馆12个，改扩建场馆11个，临时场馆8个，总建筑面积约108万平米。

　　北京奥运场馆主要集中在城市的北部和西部，分为四个区域，一个中心区，就是奥林匹克公园中心区，另外三个是西部社区、大学区和北部风景旅游区。

　　其中：

　　比赛场馆及相关设施共36项（见附件1）；

　　训练场馆共24项（见附件2 ）；

　　奥林匹克公园及市政基础设施共4项（见附件3）。

　　附件1

　　国家体育场、国家游泳中心、国家体育馆 、五棵松体育馆 、北京射击馆 、老山自行车馆 、顺义水上中心、北京大学体育馆、中国农业大学体育馆、北京工业大学体育馆 、北京科技大学体育馆、奥林匹克公园网球中心 、国家会议中心 、丰台垒球场 、北京航空航天大学体育馆 、北京理工大学体育馆 、奥体中心体育场 、奥体中心体育馆 、英东游泳馆 、老山山地自行车场、首都体育馆 、北京射击场飞碟靶场 、北京工人体育场 、北京工人体育馆 、奥林匹克公园曲棍球场 、奥林匹克公园射箭场 、朝阳公园沙滩排球场 、五棵松棒球场 、老山小轮车赛场 、铁人三项赛场 、城市公路自行车赛场 、奥运村 、奥运村北部区 、数字北京大厦 、媒体村一期 、媒体村二期

　　附件2

　　北京体育大学训练馆A和B、游泳馆、田径馆、综合馆、田径场A（长投）、大鹏馆 、自剑中心马术训练场 、奥体中心体育场练习场、体育馆附馆1号、2号、3号场地 、奥体中心曲棍球练习场 、清华大学体育馆、游泳跳水馆 、中国人民大学游泳馆、世纪馆 、北京语言大学体育馆 、北京交通大学体育馆 、北京师范大学附属实验中学体育馆 、二十一世纪游泳馆 、首钢篮球中学 、北京联合大学、首都体育学院游泳馆、田径馆、大学生体育馆、田径场首都师范大学体育馆木樨园综合训练馆、游泳馆、光彩体育馆工人体育场练习场海淀体育场、体育馆、海淀体育中心综合馆北京八中体育馆、游泳馆月坛体育馆、综合训练馆、地坛体育馆宣武广安体育馆石景山体育馆朝阳体育馆、朝阳体育中心田径场昌平田径场、游泳池

　　附件3

　　奥林匹克公园中心区、奥林匹克森林公园 、场馆周边市政道路、专项工作

第二部分   主要奥运工程新技术介绍

　　一、国家体育场（鸟巢工程）：

　　工程概况：

　　建设地点：奥林匹克中心区

　　赛时功能：田径、足球

　　外部形状：椭圆形马鞍状

　　建筑面积：25.8万m2

　　长：330m；宽：280m；高：40.7~69.2m

　　座席数：110000个

　　顶部开口：182m×124m

　　设计特点：

　　（一）主体钢结构：

　　国家体育场屋盖结构的平面投影为椭圆形，顶面为比较平坦的马鞍曲面。屋面开口近似椭圆形，由两条椭圆线段和两条圆弧线段合成。

　　看台为RC结构，外部围护结构为钢结构。 RC结构与钢结构完全脱开。钢结构由24根组合钢柱及24榀屋顶桁架组成，形成网络状（斜交）网架结构，酷似中国瓷器裂纹和“鸟巢”形状，而得名“鸟巢”。

　　结构主桁架上弦杆与屋面次结构的杆件截面尺寸均为1000×1000mm；下弦杆的主要截面尺寸为800×800mm，在靠近组合柱位置局部为1200×1000mm；组合柱与立面次结构构件的截面尺寸均为1200×1200mm。

　　钢结构总重约4万吨，其中桁架1.4万吨，组合柱约1.3万吨，次结构1.2万吨，楼梯马道等0.5万吨。钢板厚度﹥34mm时采用Q345；当﹥36mm时采用Q345GJ；少量采用Q460、Q460ML钢材。

　　主桁架、次结构及组合柱均采用焊接箱形截面，杆件之间主要采用焊接连接。

　　（二）组合钢柱:

　　主体结构周边共24根钢格构柱支撑，每根钢格构柱由2根1200×1200mm2箱形钢柱和1根菱形钢柱组成（顶、底部厚钢板90-100mm；其它厚50-80mm）。

结  构  柱

　　（三）钢结构节点

　　主结构均为大截面箱型构件，节点在空间汇交多根杆件；次结构节点复杂多变、规律性少。

钢结构节点示意图

　　(四) 屋面膜结构：

　　国家体育场的屋面由钢结构和膜结构共同组成。膜结构可分为屋面围护结构、声学吊顶。屋面上层维护结构采用单层ETFE膜材，下层声学吊顶采用单层PTFE膜材，屋盖开口的内环桁架里面采用防水的PTFE膜。

　　ETFE膜厚度为250微米，无色透明，透光率≧87%。抗拉强度≧50N/mm2,弹性模量≧965N/mm2。

　　PTFE下弦声学吊顶膜材料的吸声率≧70%，透光率≧30%。

　　（五）巨型悬挑梁

　　楼板用无粘结预应力混凝土,大挑梁用有粘结预应力混凝土,用7φs5(φs15)钢绞线,A=139mm2,等级1860N/mm2;

体育馆内部看台

　　钢结构施工技术:

　　（一）施工难点

　　钢结构与混凝土结构施工交叉作业，施工难度大。

　　由于杆件组拼的桁架均为曲面，且设计要求曲线变化平滑自然，对焊工水平、焊接设备、组拼胎架要求高。

　　钢结构现场组拼、安装精度要求高，精度控制难度大。

　　针对钢结构复杂多变的曲线、曲面造型，计算机模拟制作、安装工况难度大。

　　杆件空间交汇角度小，局部超厚钢板焊接、高强钢Q460钢焊接、铸钢件焊接等纳入专门的研究课题，采取有效的预控措施，现场焊接难度大，焊材总消耗量约两百吨。

　　部分钢构件组拼而成的刚架为不规则曲面，对此巨型钢结构组拼和安装实施三维测量控制，组拼、安装的难度大。

　　大跨度巨型钢结构屋盖，支撑数量多，分布面积大，卸载实施控制难度大。

　　钢结构防腐处理难度高。

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　　（二）安装单元划分

　　主结构共划分为258安装单元，其中：平面桁架163个单元，24个空间桁架单元，72个钢柱安装单元。安装单元空间桁架最大重量为163t，平面桁架94t，最大长度为42m。

　　（三）安装分区划分

　　根据钢结构总体安装方案确定的分阶段对称安装原则，将钢结构安装划分Ⅰ、Ⅱ两个分区，Ⅰ区范围为P21钢柱~P8钢柱区域， Ⅱ区范围为P9钢柱~P20钢柱区域。

　　（四）主结构安装顺序

　　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。总体上分为三个阶段八个区域，第一阶段安装1、2区域；第二阶段安装3、4区域，第三阶段安装5、6、7、8区域。

　　（五）次结构安装顺序

　　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。

　　在支撑塔架卸载之后安装顶面次结构。

　　（六）支撑塔架

　　支撑塔架塔身：四肢取外径为351的无缝钢管，接地下部四节间为Φ351×16，上部其他杆件为Φ351×12；水平面内腹杆取Φ219×8，斜向面内腹杆取Φ180×6，四肢对角线竖面内腹杆取Φ140×4。

　　塔架连系桁架：弦杆取Φ219×8，腹杆取Φ140×6。

支 撑 塔 架 示 意 图

　　（七）卸 载

　　在鸟巢的建设过程中，主体钢结构的重量主要由78根临时搭建的钢柱支撑，卸载就是将这78根支柱产生的78个受力区域，在整体、分级、同步的前提下缓慢而又平稳地拆除，让鸟巢由被外力支撑的状态，变成完全由自身支撑。

　　78个受力点根据需要分布在鸟巢的外圈、中圈和内圈上，外圈24个，中圈24个，内圈30个。卸载过程分为7个大步骤，每个大步骤又包括5个小步骤，按位置顺序依次是：外圈、中圈、内圈、中圈、内圈。

　　每小步的卸载分三个环节:

　　第一环节,升起千斤顶,使它与垫块共同支撑;

　　第二环节,撤去钢柱顶端的第一层垫块,此时这个区域的受力完全由千斤顶支撑；

　　第三环节,千斤顶缓慢下降,一直降到第二层垫块的高度,此时该点的受力再次由钢柱与千斤顶共同承担.

　　二、国家游泳中心（水立方工程）：

　　工程概况：

　　建设地点：奥林匹克中心区

　　赛时功能：游泳、跳水、水球等比赛

　　建筑面积：8.7万m2

　　高：31m（地下两层，地上五层）

　　正方形面积：177×177m

　　座席数：91000个

　　设计特点:

　　国家游泳馆又名“水立方”，由于其墙面、屋面、内外、上下均采用了充气膜结构，因此犹如滴水的效果，由此命名“水立方”。

　　屋面及墙体结构均为钢管球型焊接网架结构，屋顶7.7m厚，墙体约3m厚，用不同规格钢管通过钢球节点焊成大小不同的6－－7角形的蜂窝形平面，看上去颇不规则，实际上有规律的。

　　膜结构：

　　“水立方”是世界上最大的膜结构工程，除了地面之外，外表都采用了新型钢膜结构体系，由一系列类似于细胞、水晶体的延性多面体空间钢框架结构单元和ETFE材料（乙烯-四氟乙烯共聚物）充气薄膜共同组成。目前世界上只有三家企业能够完成这种膜结构。

　　膜结构非常轻巧，具有较强的隔热功能和良好的自洁性 ，其去湿防雾功能对游泳运动尤为重要；另外，修补这种结构也非常方便。

膜结构的充气装置

　　ETFE膜材料是一种柔性材料，延展性好，自重轻，屈服强度可达50N/ mm2，而密度仅为1.75g/cm3。本工程ETFE气枕均由3层或4层ETFE膜构成，每层膜的厚度在100至250微米之间。

　　国家游泳中心工程ETFE屋面及立面装配系统为我国第一个采用ETFE膜材料作为立面维护体系的建筑，它的应用填补了国内空白。

　　施工技术

　　屋面钢结构采用“高空散装”工艺，支搭满堂红脚手架，用钢管扣件脚手架及安德固脚手架。扣件脚手架1200×1200×1200 mm，卸载点为400×400×600 mm（步距）顶部用“U形托”托住100×100mm木方@400中－中上铺双层木方，木方上再铺钢板。

　　（一）节点支撑布置

　　卸载点布置及荷载值详图

　　荷载为4t以下时节点位置支撑架详图

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　　（二）墙体脚手架布设

　　外侧墙双排单立杆，外墙内侧及内墙两侧采用3排单立杆脚手架，纵距1200mm，排距1200mm，大横杆步距1200mm，小横杆间距≤1000mm；脚手架高度约35m，设连墙杆（3600×1200 mm），下方另设大眼安全网。

　　（三）安德固（ ADG ）系列模块式脚手架简介

　　ADG 系列脚手架采用居世界领先地位的法国ENTREPOSE ECHAFAUDAGES技术，由CRAB 模块和模板支撑构成。CRAB模块由水平杆、立杆和对角拉杆分别在横向、纵向和竖向构成一个三维结构单元，再由该结构单元重复组合，形成三维空间架体。脚手架架设高度最高达100米，最大承载力6吨/杆，架体最大纵距为3米、步距为2米，最大支撑单元体承载力达40吨。

　　安德固脚手架优点：

　　兼容性好、拆装便捷；

　　可以构成超大尺寸，超高、悬挑等特殊结构；

　　采用低碳合金结构钢，刚性和韧性好；

　　自锁连接功能，搭接安全性强；

　　采用热镀锌工艺，使用寿命长；

　　自重轻，约是扣件式钢管脚手架整架重量的2/3 ；

　　整架结构按照“钢结构设计规范”设计和安装，科学、可靠、安全；

满  堂  红  脚  手  架

安德固（ ADG ）系列模块式脚手架

安德固脚手架接头

　　（四）预应力梁(后张法)

　　三 、国家体育馆

　　工程概况

　　建设地点：奥林匹克中心区

　　赛时功能：竞技体操、蹦床、手球等

　　外部形状：单向波浪形

　　建筑面积：8.1万m2

　　比赛馆：114×144.5m；热身馆：51×63m

　　屋盖高度：38~43m--34~28m

　　座席数：18000个

　　设计、施工和材料选用完全由国内技术人员完成

　　设计特点

　　（一）下部结构采用钢筋混凝土框架剪力墙结构与型钢混凝土框架钢支撑相结合的混合型结构体系。

　　（二）屋盖采用造型新颖、结构先进的大跨度空间结构体系--双向张弦空间网格结构体系。

　　钢屋架上弦为正交正放的平面桁架（球节点）；下弦为预应力张拉索，穿过钢支撑（垂直撑杆）下端的双向索夹节点，形成双向空间张索网，长向有18榀桁架，其中每边有2榀为非预应力桁架；短向有14榀桁架，其中每边有2榀为非预应力桁架 。

屋盖网络结构图

　　（三）钢屋架的上弦（上层）即空间桁架的上弦面内杆件均为圆管（无缝钢管）ф159×6－ф480×24，下弦面内所有杆件为轧制或焊接矩形管350×200×8×8－450×275×25×20；上弦焊接球节点，下弦采用相贯节点，撑杆为219×12圆管，最长达9.25m，钢索采用挤包双护层大节距扭绞型缆索，索端为铸钢节点。

桁架铸钢节点

预应力钢索交会点

　　施工技术

　　钢屋盖施工的总体思路为：地面分段组装、高空整榀拼装、同步积累滑移、分步对称张拉。本项目建成后将成为国内外同类结构中跨度最大的双向张弦结构，施工技术新颖，施工难度大。

　　（一）地面拼装：

　　地面拼装桁架总长145m，高10 m。对拼装场地、拼装尺寸及焊接变形控制等要求高。

地  面  拼  装  图

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　　（二）钢屋盖液压带索同步积累滑移施工工艺

　　高空积累滑移同步控制施工技术，能精确地控制滑移过程中的位移和变形，同时解决了土建和钢屋架的交叉作业施工。但如何解决安装、就位，带索滑移和滑移过程中索对钢屋架的受力影响是本工程的一个难点。

　　1、数控滑移及技术措施

　　滑移概述：

　　在东侧的主体结构端搭设南北向的胎架，使用吊车将分段桁架在高空平台上组装成单榀整体；在7轴（北边）及24轴（南边）处设置滑移通道，在16轴（中间）处沿东西方向搭设临时平台，在临时平台上设置两滑道。两榀桁架及连接构件在胎架上组装成整体后，利用四条滑道、采用计算机控制的液压同步推进设备，往西侧方向滑移8.5米；再进行第三榀主桁架组装，如此循环，直至13榀主桁架及其连接杆件全部滑移安装到位。最后，第14榀桁架在胎架上组装。

　　共设四个滑道，滑移过程三个支撑点支撑滑移桁架。

滑 移 顺 序 图

　　滑移要点

　　桁架与滑轨接触部分均采用钢板接触滑动磨擦方式 。支座处两滑道采用2[16b及50kg/m重型钢轨。

　　跨中两滑道采用H500×300×10×16及50kg/m重型钢轨。

　　东侧拼装平台可满足两榀拼装，除第一次滑移外，每次只拼装一榀桁架，拼装平台上增设四条短滑轨，滑移过程总有一榀桁架是五点留在胎架，等待与拼装桁架连接。

　　滑移一次只滑移一个柱距8.5 m，分两阶段，先滑1.2m将桁架下弦腾空，在二层平台上安装撑杆和索，再滑移7.3m，拼装下榀桁架。

　　滑移采用直接就位，轨道通长布置，在滑移到最终就位距离柱头位置100mm后，停止滑移，将滑动支座处轨道割除，安装好滑动支座，桁架直接滑移到滑动支座上固定。

　　本工程采用液压爬行器作为推进驱动设备。液压爬行器为组合式结构，一端以楔型夹块与滑移重型轨道连接，另一端以铰接点形式与滑移胎架或构件连接，中间利用液压油罐驱动爬行。系统安装完成后，需要进行系统调试，并按照20%压力递增分级加载，确认安全后开始滑移。

　　液压爬行器

　　滑移流程：

　　第一步：滑移轨道预埋件设置；

　　第二步：滑移轨道布置、铺设；

　　第三步：液压同步滑移系统设备安装、调试；

　　第四步：桁架逐榀累积滑移；

　　第五步：桁架支座就位，滑移设施（轨道、液压爬行器等）拆除。

　　2、预应力施加技术

　　预应力施加分三级，第一级施加80%，第二级施加100%，第三级微调。

　　第一级张拉千斤顶由两边往中间移动。

　　第二级张拉千斤顶由中间往两边移动。

　　流程图如下：

预应力施加流程图

　　（三）施工过程中监测技术

　　四、老山自行车馆

　　工程概况：

　　建设地点：北京石景山区

　　赛时功能：步枪、手枪和移动靶项目

　　外部形状：蝶形

　　建筑面积：3.3万m2

　　钢屋盖直径：149.5m

　　建筑高度：69.21m

　　座席数：6000个

　　钢屋盖设计特点

　　钢屋盖为球型节点网架结构，支在10.35m高的钢人字柱上（球绞可转动支座），网架为正放四角锥杆接球节点，网格尺寸约4m，总重量570T。

　　中心钢网壳安装技术

　　施工方法采取“逐圈外扩，分步提升”的方法。

　　提升系统采用由绞磨牵引的独脚拔杆系统（土方法），先在地面上组装好直径为40米的内圈网壳，用8根拔杆提升到一定高度后，将网壳四周接扩至直径72米（安装中圈）。在此范围内再安装中圈拔杆14根，提升到一定高度再向外圈扩接安装第三圈网壳达103米直径，依此类推，安装第四圈网壳达125米直径（安装外圈），重量为520T，共分6次完成提升就位。

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　　五、北京科技大学体育馆

　　工程概况

　　建设地点：北京科技大学

　　赛时功能：柔道、跆拳道

　　建筑面积：2.5万m2

　　座席数：固定4068个、临时3956个

　　钢屋盖设计特点

　　比赛馆之屋盖为正交正方桁架式螺栓球节点，网架钢管间直接相贯的焊接点节桁架；游泳馆钢屋盖为正交斜放桁架式螺栓球节点网架，网架杆件采用直缝高频管或无缝钢管，D≥140mm，Q345B级钢，<140mm为Q235；钢球为45#钢，高强螺栓为40Cr，桁架钢管Q345B无缝钢管，钢板为Q235。

　　钢屋盖施工技术

　　1、比赛馆和游泳馆的钢屋盖均采用地面拼装、土法（拔杆）提升 施工技术。（比赛馆网架拔杆平面布置图）

网架施工区域划分图

比赛场馆网架拔杆西立面布置图

　　2、网架吊点设置

　　六、五棵松体育馆工程

　　主要内容

　　一、工程简介

　　二、施工组织的实施

　　三、屋面钢桁架深化设计

　　四、滑移辅助措施设计

　　五、屋面桁架滑移

　　六、桁架卸载

　　七、钢结构质量控制情况

　　1.工程简介

　　工程概况

　　五棵松体育馆将作为北京2008年奥运会篮球比赛场馆，占地面积20000m2,可容纳观众约1.8万人。五棵松体育馆结构地上6层（含1个夹层），地下1层，檐高高度为37.3 m，主体结构为钢筋混凝土框架，屋架结构为120m双向正交鱼腹式空间钢桁架体系。

　　屋面钢桁架总重量约3500t，桁架为双向对称布置，间距为12m，共有26榀。桁架截面形式为上弦水平、下弦鱼成变高度鱼腹式，支座处高均为6.3m，跨中高最从6.3～9.3m不等。桁架上下弦和腹杆杆件截面为箱形和H型，所用钢材材质为Q345C，最大板厚为50mm。屋面桁架共有20个支座，其中屋架结构四角的支座为固定铰支座，其余16个支座为滑动球铰支座。

　　工程特点及难点

　　（1）施工时结构受力体系改变大

　　本工程屋面桁架是由双向正交的平面桁架组成的空间桁架体系。构件在安装滑移过程中，由于空间体系尚未形成，原双向受力，在安装过程中为单向受力体系，对结构的受力体系有所改变，因此施工时必须采取相应加固措施，保证施工过程中结构的应力与挠度在许可的范围内。

　　（2）结构跨度大

　　本工程中桁架的跨度为120m。同时钢桁架双向受力，施工时要尽量保证空间的整体性，因此桁架在制作运输分段时，将主桁架分为24m左右的制作单元，利用本工程北侧的拼装场地进行拼装。

　　（3）结构双向布置、其桁架下弦存在空间关系

　　由于桁架结构设计为双向受力体系且下弦为鱼腹形状，存在空间关系，地面拼装、高空拼装空间关系控制难度较大。

　　（4）单件体型大，构件重

　　本工程桁架单件体型大，桁架两端高度在6.3～9.3m之间，构件的单重较大，最重单榀桁架的重量达到165t。

　　（5）钢结构加工、安装焊接技术难度较大

　　由于本工程屋面钢桁架上下弦杆件多采用焊接箱形和H型，一级焊缝较多，构件加工制作及现场安装焊接要求较高。同时，由于构件截面存在部分厚板，焊接时需考虑厚板焊接工艺。

　　（6）滑移胎架设计难度较大

　　由于桁架总重量较大，支撑胎架单点最大荷载达到3000KN且滑移施工荷载为非固定荷载，滑移施工胎架设计分析难度较大。另外滑移措施结构多与混凝土结构存在关系，相关措施设计较为复杂。

　　（7）由于桁架总长120m，分为十次滑移，滑移同步控制难度较大。

　　2.施工组织的实施    编制施工方案

　　总计编制了各种施工方案28份。

　　施工组织设计、焊接方案、加工制作方案、上部埋件吊装方案、下部埋件吊装方案、柱间支撑吊装方案、临时支撑塔架安装方案、桁架地面组装方案、桁架分段吊装方案、桁架高空拼装方案、滑移方案、屋面滑移指挥控制方案、测量控制方案、钢结构施工监测方案、安全施工方案、冬期施工方案、施工用电方案、紧急预案、试滑移方案、东西控制室安装方案、c~d跨补裆桁架施工方案、钢结构防雷方案、检验批划分专向方案、卸载方案等等。为钢结构施工提供了全面的技术指导。

　　总体思路

　　屋面钢结构的工序概括起来：

　　分段加工－－工厂预拼－－现场地面整拼－－分段吊装－－高空拼装－－单元滑移－－拼装滑移更替－－拼装结束－－滑移到位－－整体卸载

　　滑移系统配置

　　A、总体布置原则

　　由计算得出桁架支撑点的反力值，得出摩擦力，配置爬行器的规格及套数。满足钢屋盖滑移单元滑移驱动力的要求，使每台液压爬行器受载均匀。

　　B、滑移承重系统配置

　　本工程中设置3组共6条滑移轨道，其中：①、⑥轴线的砼梁上分别设置2条轨道，各配置一组（2台）TJG-1000型液压爬行器；在③/④轴线的中间设置2条临时轨道，配置一组（4台）TJG-1000型液压爬行器。

　　3. 屋面钢桁架深化设计  深化设计

　　屋面钢桁架的详图转化实际上是一次二次设计的过程，由于施工采用三滑道滑移施工，使得部分中滑道附近的部分杆件不能满足滑移施工施工要求，因此在详图设计的过程中就对此类构件进行了加固，加固了144根杆件。改造之后的模型及计算结果经设计院校核获得认可。

　　4.滑移辅助措施设计   高空拼装平台设计

高空拼装平台整体照片

　　中滑道设计

　　中滑道胎架格构柱穿楼板、看台处理措施：

　　为了避免中滑道胎架立柱的荷载直接传递到混凝土看台及楼板上造成破坏，胎架主肢穿楼板时,用预留孔洞或开洞的办法，孔洞大小为350mm*350mm，一个胎架构柱四个孔洞 。

　　中滑道部分钢柱下为软垫层，由于软垫层不能提供支承力，经设计验算得知仅凭混凝土板不足以承载。因此，柱传递的荷载通过“转换柱脚”将荷载分散到0.00米平台以下的剪力墙,然后传递至混凝土基础。

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　　（1）边滑道槽形梁改造

　　将混凝土结构中柱顶槽形梁进行刚度加强后，在其单肢上铺设钢轨作为边滑道。

　　（2）控制室处补裆桁架

　　由于C、D轴线间的槽型梁为单肢，轨道无法铺设，所以此处加设一补裆桁架，使之在满足滑移要求前提下，保证结构安全。

　　（3）树桩支撑和托梁设计

　　对于中滑道位置的屋面桁架下弦标高不一致的特点，我们选用了四棱锥与长方形托盘组合的设计来找平标高。

　　5 .屋面桁架滑移

　　滑移措施

　　（1）为了减小摩擦力，在所有轨道表面，均匀的涂抹黄油。

　　（2）滑移托梁和树桩支撑的底部焊接滑移挡块作为滑移限位器。

　　（3）滑移同步控制精度：液压同步滑移控制精度为±5mm。同步控制中的容栅传感器。

　　（4）滑移过程监控措施：根据预先通过计算得到的滑移顶推工况各顶推点反力值，在计算机同步控制系统中，对每台液压爬行器的最大顶推力进行设定。当遇到顶推力超出设定值时，液压爬行器自动采取溢流卸载，以防止出现顶推点荷载分布严重不均，造成对结构的破坏。

　　（5）滑移速度控制

　　液压滑移备系统的推移速度取决于，泵站液压油流入爬行器油缸所用时间，因此滑移速度是可以控制的。在本工程中，滑移最大速度约10m/h。

　　滑移情况

　　10次滑移全部完成：

　　首次滑移于2006年4月16日实施；

　　第二次滑移于2006年4月25日实施；

　　第三次滑移于2006年5月4日实施；

　　第四次滑移于2006年5月12日实施；

　　第五次滑移于2006年5月22日实施。

　　第六次滑移于2006年5月31日实施。

　　第七次滑移于2006年6月9日实施。

　　第八次滑移于2006年6月16日实施。

　　第九次滑移于2006年6月23日实施。

　　第十次滑移于2006年7月19日实施。

　　滑移过程监测

　　变形监测目的：

　　变形监测主要指监测滑移和卸载后过程桁架的挠度，滑移过程中检测的目的是为了检验施工验算分析得出的计算结果与实际施工情况的偏差，为下一步施工提供数据和警示。

　　监测方法：

　　挠度的监测，在拼装平台桁架采用水准仪测量，已滑移的桁架采用全站仪反射贴片功能进行测量。

　　监测结果：

　　经统计，滑移完成后桁架挠度情况正常，三滑道支撑状态下，60m桁架挠度平均值15mm，最大值24mm，与设计计算值28mm吻合。

　　应力监测目的：

　　监测的主要目的是通过现代化的监测技术，来监测滑移和卸载两个阶段屋面桁架体系和支撑胎架体系的结构应力变化情况，确保施工安全万无一失。

　　监测的方法：

　　使用光纤光谱应变传感器来测量钢结构的应变，通过计算公式导换成杆件的应力值，再将已测得应力值与计算分析的应力值对照，从而分析钢结构的应力状况是否为良性。

　　监测结果：

　　现有布置167个应力见测点，16个温度补偿监测点，整个钢结构施工过程未出现报警，监测应力最大值131Mpa（规范许用应力为250Mpa，计算分析值为144Mpa），位于南侧桁架3，出现在第8次滑移过程中。

　　6.卸载

　　卸载流程简介

　　卸载施工总体思路：

　　屋面滑移施工将整个屋架的标高抬高了50mm，因此卸载过程实质就是先将整个屋面标高降低50mm，然后再让中滑道自然下挠的过程。

　　卸载施工主要步骤：

　　1、拆除槽形梁处滑动托梁，释放掉屋架槽形梁上压力。

　　2、中滑道所有支撑标高同步下降50mm。

　　3、边滑道完全卸载。

　　4、中滑道完全卸载。

　　卸载施工方法

　　槽形梁上的滑移支座卸载

　　第1步施工程序：

　　（1）将千斤顶架设在混凝土柱顶的滑移托梁下方，同步向上顶起10mm，抽出滑移托梁下的钢轨。

　　（2）在桁架底座下垫2块20mm厚钢板和2块10mm厚钢板。

　　第2步施工程序：

　　（1）使用备用千斤顶逐个将槽形梁上的滑移托梁顶起10mm；

　　（2）将滑移托梁下的轨道抽出，然后降下千斤顶，拆除滑移托梁。

　　（3）最后将柱顶上的千斤顶顶起，抽出桁架底座下10mm的钢板，回落千斤顶。

节点示意流程图（1）

节点示意流程图（2）

节点示意流程图（3）

节点示意流程图（4）

节点示意流程图（5）

节点示意流程图（6）

　　中滑道11个支座下降50mm

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　　第1步施工程序：

　　将千斤顶倒换至中滑道，将滑移托座同步顶起5mm，抽出托座下钢轨。

　　第2步施工程序：

　　将千斤顶回落50mm, 用钢板垫实。回落后，南北各有2个支座就位。回落时，为保证安全，分5次逐次回落，每次约下降10mm。

节点示意图

　　边滑道卸载

　　第1步施工程程序：

　　将道柱顶滑移托梁顶起5mm，抽出滑移托梁下的钢板垫块。

　　第2步施工程序：

　　（1）将千斤顶回落50mm，桁架周边支座全部到位；考虑到卸载安全，卸载采用分级卸载，每级卸载10mm。

　　（2）滑移托梁拆除。

　　（3）周边支座与桁架底座进行焊接（除结构四个角柱支座），使支座达到受力状态。

　　中滑道卸载采用等距卸载法卸载，9个卸载点等距卸载，先达到卸载位置的千斤顶自然放松。共卸载约150mm，分为15级卸载，每级卸载10mm。

卸载完毕后屋面各测点的挠度

　　7.质量控制情况

　　材料验收

　　钢材采购及复检：

　　2006年1月10日已完成4818吨，共61种规格，所有零星配套材料于3月7日已全部进厂，总计进场材料约5018吨。

　　按照有关标准和设计要求进行了试验和复试，共进行各种规格的钢材原材复试 29 批次，所代表批量2329吨，试验和复试结果全部合格。

　　共进行焊材复试7批次，代表批量60.7 吨；高强度螺栓复试 29 批次，总代表批量51297套 ；高强螺栓摩擦面抗滑移系数试验3批，代表钢结构吨位4508t。

　　五棵松体育馆钢结构工程所使用的钢板、高强度螺栓及焊材，由总包和监理工程师进行见证取样和送检工作，全部进行了第三方检测试验。

　　检验批验收

　　截止到目前，钢结构加工、安装共完成各类检验批709个，其中工厂加工部分共计432个，现场安装部分277个。各检验批均通过监理工程师的验收，验收资料齐全。

　　焊缝无损检测情况：

　　自检检测单位：工厂部分由加工单位检测，安装部分由深圳生富检测公司检测，第三方检测单位由甲方委托北京质量监督站第一检测所。

　　现场已焊焊缝10064条，自检一次合格9992条，自检一次合格率99.28%；第三方检测按规定抽查5%，抽查一次合格率100%。

第三部分    奥运工程其它新技术

　　1、深基坑护坡技术；

　　2、高性能混凝土（含大体积混凝土）；

　　3、直螺纹钢筋接头及高效钢筋；

　　4、模板新技术；

　　5、预应力钢结构及施工、安装新技术；

　　6、渗透结晶型防水涂料；

　　7、膜结构应用；

　　8、施工过程中监测技术。

第四部分 结束语

　　以上所讲内容，只是我作为专家组成员，多次参加研讨搜集的资料。这些内容可以说是冰山一角，还有许多未涉及到的新技术、新材料、新工艺，等待大家以后阅读这方面的专业文章，再进一步全面、系统地掌握。

　　例如体现“绿色奥运、科技奥运、人文奥运”三大理念的，在奥运村第一次全面采用世界最先进的太阳能光热系统；在五棵松文化体育中心等场馆采用中水处理和雨水再收集技术等等，大家根据各自的专业各取所需。

　　不足之处，请大家批评指正！