国家体育场钢结构工程主结构安装方案

1、【国家体育场工程】 【钢结构工程主结构安装方案】PAGE 编制依据规范、规程及标准序号名称编号1钢结构设计规范GB50017-20032建筑钢结构焊接技术规程JGJ81-20023钢结构制作安装施工规程YB9254-954钢结构工程施工质量验收规范GB50205-20015工程测量规范与条文说明GB50026-936建筑工程测量规程DBJ01-21-20007建筑施工安全检查标准JGJ59-998建筑工程施工现场供用电安全规范GB50194-939北京市建筑工程施工安全技术规程DBJ01-62-200210建筑工程施工质量验收统一标准GB50300-200111国家体育场钢结构工程施工质量验收

2、标准施工图纸及有关文件国家体育场钢结构设计施工图2004年12月审查通过的国家体育场工程施工组织设计其它序号名称编号1建筑结构长城杯工程质量评审标准DBJ/T01-69-20032建筑长城杯工程质量评审标准DBJ/T01-70-20033北京城建集团国家体育场工程总承包管理体系文件2003版4国家体育场钢结构工程焊接工艺评定方案2005.55关于施工方案编制规定的通知工程概况工程简介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，最高点高度为68.5m，最低高度为40.1m。屋盖中间开洞长度为18

3、5.3m，宽度为127.5m。主桁架围绕屋盖中间的开口放射型布置，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洞口。为了避免出现过于复杂的节点，4榀主桁架在内环附近截断。用分段直线代替主桁架空间弯扭曲线弦杆，减少构件的加工难度。将腹杆倾斜角度控制在60左右，网格大小尽量均匀，上下弦节点对齐，具有较好的对称性。桁架柱、弦杆与腹杆形成完整的桁架，腹杆主要连接于外柱与立面次结构的交点。腹杆轴线与内外柱轴线在同一平面内，腹杆宽度为1200mm，与菱形内柱同宽。在屋盖上弦采用膜结构作为屋面围护结

4、构，屋盖下弦采用声学吊顶。主场看台部分采用钢筋混凝土框架剪力墙结构体系，与大跨度钢结构完全脱开。屋盖主结构的杆件均为箱型构件，其中，主桁架断面高度为12m，上弦杆截面为1200mm1200mm1000mmX1000mm，下弦杆截面为1000mm1200mm800mmX800mm，腹杆截面基本为600mmX600mm，主桁架沿洞口斜角交叉布置。桁架柱为三角形格构柱，每根格构柱由两根1200mmX1200mm箱型外柱和一根1200mm1200mm菱形内柱组成，腹杆截面为1000mm1200mm。桁架柱上端大、下端小，上端与主桁架相连，下端埋入钢筋混凝土承台内，并将屋盖荷载传至基础。除菱形内柱下端（

5、标高1.500m）上部采用了Gs20Mn5V铸钢件外，屋盖主结构主要采用Q345D、Q345GJD及Q460E钢材，其中Q460E低合金高强度钢材在国内民用建筑中首次使用。本工程主结构约为21700吨，其中桁架柱约为10500吨，主桁架约为11200吨,次结构约11700吨,楼梯与马道约5000吨,本工程合计钢材总计约41800吨。工程特点、难点工程特点本工程作为国家标志性建筑，2008年奥运会主场馆，其主结构特点十分显著，具体如下：（1）构件体型大，单体重量重作为屋盖结构的主要承重构件，桁架柱最大断面达25m20m，高度达67m，单榀最重达500吨。而主桁架高度12m，双榀贯通最大跨度145

6、.577+112.788m，不贯通桁架最大跨度102.391m，桁架柱与主桁架体型大、单体重量重。（2）节点复杂由于本工程中的构件均为箱型断面杆件，所以，无论是主结构之间，还是主次结构之间，都存在多根杆件空间汇交现象。加之次结构复杂多变、规律性少，造成主结构的节点构造相当复杂，节点类型多样，制作、安装精度要求高。（3）工期紧本工程量大，但安装工期相当短，工期紧,与土建施工交叉作业,平面场地紧张.（4）焊接量大本工程工地连接为焊接吊装分段多，现场焊缝长度长，加之厚板焊接、高强钢焊接、铸钢件焊接等居多，造成现场焊接工作量相当大，难度高，高空焊接仰焊多。（5）冬雨季施工本工程主结构吊装时间需跨越冬季

7、和春节，所以存在冬雨季施工，施工难度较大。工程难点（1）工程组织难度大主结构吊装时，土建施工还未结束，现场组装正在大面积开展，故存在多方施工交叉作业现象。加之，现场场地狭小，施工场地布置、构件运输及大型吊机行走路线等受到很大限制。同时，本工程结构复杂，各吊装分段之间相互关联，必须按一定顺序进行组装、吊装，否则将出现窝工现象。各施工方需合理协调、统筹管理，工程组织难度大。（2）构件翻身、吊装难度大为降低组装难度，本工程中的桁架柱将采用卧拼法，主桁架将采用平拼法（内圈主桁架立拼除外），故拼装结束后、吊装前必须进行翻身工作。由于构件体型较大，重量重，翻身时吊点的设置和吊耳的选择难度较大，特别是桁架柱

8、的翻身，吊耳在翻身和吊装时的受力有所变化，需考虑三向受力。同时，翻身过程中的稳定性比较难控制。由于桁架柱和主桁架的分段口均为箱型断面，分段吊装时存在多个管口对接的问题，对于箱型断面，要保证多个管口的对口精度，难度巨大。起吊时，必须调整好分段构件的角度和方位，而对于体型大、重量重的构件，角度调节相当困难，吊装难度大。（3）高空构件的稳定难度大由于本工程采用散装法（即分段吊装法），分段吊装时，高空构件的风载较大，在分段未连成整体或结构未形成整体之前，稳定性较差，特别是桁架柱的上段和分段主桁架的稳定性较差，必须采用合理的吊装顺序（尽量首尾相接、分块吊装）和侧向稳定措施（如拉锚、缆风绳等）。（4）焊接

9、难度大本工程中既有薄板焊接，又有厚板焊接，既有平焊、立焊，又有仰焊，既有高强钢的焊接，又有铸钢件的焊接，焊接工作量大。薄板焊接变形大，厚板焊接熔敷量大，温度控制和劳动强度要求高。而高空焊接、冬雨季焊接的防风雨防低温措施更使得焊接难度增大。（5）安装精度控制难由于施工过程中结构本身因自重和温度变化均会产生变形，而且支撑胎架在荷载作用下也会产生变形，加之，结构形体复杂，均为箱型断面构件，位置和方向性均极强，安装精度受现场环境、温度变化等多方面的影响，安装精度极难控制，施工难度大。施工时必须采取必要的措施，提前考虑好如何对安装误差进行调整和消除，如何进行测量和监控，使变形在受控状态下完成，以保证整体

10、造型和施工质量。（6）质量要求高，施工难度大本工程无论是外观质量，如外形尺寸、焊缝外观，还是内在质量，如焊缝质量等级、焊接残余应力消除等，都要求相当高，而现场施工条件差。同时，对于大跨度空间结构，温度变形和温度应力较大，为此，设计确定了分块合拢和合拢温度，操作难度大。施工部署施工区域划分根据施工总承包合同以及土建施工分区情况，结合钢结构总体安装方案确定的分阶段分区域对称安装原则，将钢结构安装划分I、II两大施工区域，I区范围为C21立柱C8立柱区域，II区范围为C9立柱C20立柱区域，如下图所示。图3.1-1 钢结构施工分区图根据总体安装思路，每个施工区域选用1台800t履带吊和1台600t履

11、带吊进行主结构的吊装。其中，800t履带吊布置在外环，负责桁架柱、外圈主桁架及部分中圈主桁架的安装，600t履带吊布置在内环，负责内圈及部分中圈主桁架的安装。所以，根据800t履带吊和600t履带吊承担的任务，又将每个施工区域分成内外两个小吊装分区，具体见下图：图3.1-2 钢结构吊装任务分工图施工组织国家体育场钢屋盖结构复杂，造型新颖，举世瞩目，施工难度极大，作为体育场工程的核心，钢结构工程是整个体育场工程的重中之重，体育场工程的总体安排必须以钢结构的安装为统筹主线，钢结构详图设计、加工制作、现场拼装等必须围绕现场安装工作来进行。另外，由于工期紧，钢结构工程需与混凝土看台交叉作业，而且制约着

12、基座工程的开始乃至整个工程的竣工，因此，需要建立一个以总包为核心、完善有效的钢结构组织管理体系，对钢结构工程进行全面系统的管理，以保证总体施工的顺利实施。由于本工程钢结构分成两大施工区域来进行加工和安装，所以，在施工组织上，不但要建立总包钢结构组织管理体系，进行统筹管理、统一协调。同时要建立分区专业钢结构项目部组织管理机构，实施对钢结构施工班组和作业人员的具体管理及钢结构施工过程中的各项管理工作，以确保各项技术要求、质量要求及安全要求等能够贯彻落实到实际施工当中，确保各项工作按预期的目标进行。总包钢结构组织管理体系 作为国家体育场的总承包方，总包应建立总包钢结构组织管理体系，以实施对钢结构各分

13、工单位的管理和钢结构施工过程的宏观管理。根据本工程钢结构特点，总包钢结构组织管理体系具体如下：专业项目部管理组织机构 专业钢结构项目部是该工程钢结构的具体实施单位，钢结构各项工作目标的实现都建立在专业钢结构项目部的具体施工和管理工作之上。由于钢结构在整个国家体育场的特殊地位，专业钢结构项目部的各项工作会对整个工程产生重大的影响，为此，需建立专业钢结构项目部管理机构，具体如下：图3.2 专业项目部管理组织机构 为保证国家体育场钢结构工程的统一管理和指挥，专业项目部管理组织机构要服从总包钢结构的统一管理，统一协调，并各自承担各施工分区的施工任务和各项管理工作。施工总体程序根据本工程钢结构的结构特点

14、及2004年12月审批通过的钢结构安装施工组织设计等，本工程主结构安装采用散装法。即桁架柱和主桁架散件出厂，运至施工现场，在施工现场进行地面拼装，然后分段进行吊装。由于本工程主结构主要由桁架柱和主桁架组成，且、区钢结构180旋转对称，马鞍型屋面东西高、南北低，桁架柱和主桁架分段重量重，安装高度高，主桁架纵横交错，所以在施工总体程序的选择上，必须遵循以下原则：（1）、区主结构安装要对称同步（180旋转对称），并尽早形成安装区域局部稳定单元；（2）要先低后高，先柱后桁架；（3）要保证构件拼装顺序以及前、后吊装分段的搭接关系，以保持吊装工作的整体连贯性，避免吊机闲置和窝工现象的出现；（4）要尽量减少

15、前、后吊装分段的对口数量，降低安装难度；（5）尽量减少吊车工况的变化及吊车的行走路程，以保证安全和整个工程的进度。（6）要保证主导施工路线的作业时间，确保工程按期完工。（7）要考虑现场实际情况，包括场地条件、土建施工进度、地面拼装进度及加工制作进度。根据以上原则，在施工总体程序上，将主结构安装分为三个阶段六个步骤，先安装南北方向桁架柱，后安装东西方向桁架柱，内外主桁架的安装穿插进行，具体如下：第一阶段步骤一：进行区P2、P1、P24(区P14、P13、P12)桁架柱的安装；步骤二：外环进行区P23、P22、P21桁架柱及P24、P1、P2对应的外圈主桁架（区P11、P10、P9桁架柱及P14、

16、P13、P12对应外圈主桁架）的安装，内环进行南北方向内圈主桁架的安装；步骤三：外环进行区P3、P4、P5桁架柱(区P15、P16、P17桁架柱)的安装，内环进行南北方向中圈主桁架的安装和合拢；第二阶段步骤一：外环进行区P6、P7、P8桁架柱及对应外圈主桁架(区P18、P19、P20桁架柱及对应外圈主桁架)的安装，内环进行东西方向内圈及部分中圈主桁架的安装；步骤二：外环进行东西方向中圈主桁架的安装和合拢；第三阶段外环进行四个角部区域外圈和中圈主桁架的安装及屋面的整体合拢。因现场安装受多方施工条件的制约，所以在总体施工程序上必须充分考虑前后各工序间的搭接关系，具体施工程序如下：图3.3 主结构总

17、体施工程序施工方法本工程钢结构跨度大、构件体型庞大、重量重，无法整榀桁架进行吊装，而其它施工方法在某种程度上均存在不足，依据2004年12月审批通过的钢结构安装施工组织设计等，本工程主结构安装仍沿用散装法。即桁架柱和主桁架散件出厂，运至施工现场，在施工现场进行地面拼装，搭设施工用支撑塔架分段进行吊装，待屋面主结构形成整体后，支撑塔架再整体同步卸载。根据吊装分段情况和吊机作业半径，每个施工分区选用1台800t履带吊和1台600t履带吊进行主结构的吊装。其中，800t履带吊布置在外环，负责桁架柱、外圈主桁架及部分中圈主桁架的安装，600t履带吊布置在内环，负责内圈及部分中圈主桁架的安装。施工进度计

18、划钢结构总工期包括详图设计、材料采购、构件制作、现场安装、支撑塔架卸载等在内的作业时间。本工程由于前期准备期时间不足,起吊期仓促，因此，必须合理地安排每道工序的作业时间及每根构件的吊装时间。为确保国家体育场总体施工进度，钢结构工程主结构的安装进度计划表严格以总包提供的进度大纲为基准。同时，在钢结构安装实施过程中需要上道工序包括土建施工单位、钢结构加工单位密切配合，为保证现场安装进度，特作如下相关要求：（1）钢结构详图设计、构件加工和现场拼装的顺序必须严格按现场钢结构安装顺序进行。（2）钢结构详图设计、构件加工和现场拼装进度必须满足现场连续吊装的要求。（3）施工现场应尽可能多、尽可能早提供钢结构

19、施工场地和工作面，避免钢结构安装受场地条件的制约而影响吊装进度。（4）要严格控制构件加工制作质量和现场拼装质量。（5）要实行倒班作业，特别是现场焊接工作，保证厚板一次焊接完毕。（6）要提供足够的施工用电，特别是施工高峰期的用电和夜间照明用电。（7）要保证劳动力资源的数量和质量。（8）要求合理利用资源，避免资源浪费。（9）由于前道工序(非安装阶段)的延误,安装进度表将作调整并上报总承包审定。钢结构工程总体进度计划表见附表一(共四页)。主要资源计划设备资源配置计划（1）主要施工设备表序号设备名称及型号规格数量配 置用途施工时间1800吨履带吊CC48001台主臂/副臂：54m/42m、60m/54

20、m超起：22*260tmax桁架柱、外围主桁架吊装2005.92006.52800吨履带吊LR18001台主臂/副臂：56m/35m、56m/63m超起：22*350tmax桁架柱、外围主桁架吊装2005.92006.53600吨履带吊CC28002台主臂/副臂：60m/36m超起：1117*300tmax内圈主桁架吊装2005.102006.44300吨履带吊2台桁架柱翻身、散装杆件吊装2005.92006.5550吨履带吊2台卸车、配合吊装2005.92006.5650吨汽车2台水平运输2005.92006.57交直流焊机60台焊接2005.92006.58CO2气体保护焊60台焊接200

21、5.92006.59碳弧气刨10台清根2005.92006.510焊条烘箱8台焊条烘烤2005.92006.511温控箱8台预热，热处理2005.92006.512螺旋千斤顶320台50吨级整体卸载2006.32006.713手拉葫芦10只20吨级构件姿态调整2005.72006.1014电加热器8组构件预热2005.72006.6（2）测量和监测设备序号机械设备名称型号数量来源1全站仪TCRA12014台自备2经纬仪T24台自备3电子水准仪DNA032台自备4水准仪NA24台自备5测温仪6套自备6超声波探伤仪JTS-72台自备8超声波探伤仪LISN521台自备9超声波探伤仪CTS-20001

22、台自备10涂层测厚仪EPK60BF2套自备11调频通话机5km 通话能力40自备(3)主要施工设施表序号名称数量来源1支撑塔架80组租赁及自制2锚件购买及自制3吊具购买及自制4稳定支撑及拉撑自制5施工用爬梯自制6施工操作平台自制劳动力计划（1）总体劳动力配置根据钢结构安装工作量，主结构安装时，总体劳动力需求如下：作业面吊车司机起重工测量工铆工焊工架子工油漆工电工后勤人员安装一线3206307010102安装二线3153070102安装三线3206307010102安装四线3153050102项目部管理人员40小计1270121202404020840总计562（2）劳动力使用动态计划表吊车司机

23、起重工测量工铆工焊工架子工油漆工电工后勤人员合计2005年8月1日31061020105220862005年9月1日93012501204058403142005年10月1日1250121202404058405272005年11月1日1270121202404058405472005年12月1日1270121202404058405472006年1月1日1270121202404058405472006年2月1日12701212024040208405622006年3月1日12701212024040208405622006年4月1日12701212024040208405622006年5月

24、1日12701212024040208405622006年6月1日9701212024040208405592006年7月1日9701212024040208405592006年8月1日9601212024040208405492006年9月1日350125012040208203232006年10月1日3206506040202202212006年11月1日0206203020202201382006年12月1日000000202527合计工月(人.月)141870174150029905902501125657192劳动力动态曲线图：施工准备技术准备（1）工程技术及施工管理人员熟悉、审查工

25、程图纸和有关资料，勘察施工现场。（2）要调查研究，收集必要的资料，包括自然条件和当地的技术经济资料，如气象资料、地方材料、建筑构配件的供应等。(3) 要编制详细施工预算。（4）编制详细的专项施工方案和施工作业设计，并做好技术交底等各项工作。（5）根据焊接接头形式、母材材质、所用焊材及焊接方法等具体情况做好焊接工艺评定工作和现场焊接方案。（6）设计大量的使用用临时设施及工、卡具。现场准备由于本工程施工现场比较狭窄，工期紧，钢结构安装受到一定的影响。同时，本工程钢结构吨位量大，构件多且体型大，不但需要大量的构件堆放场地和组装场地，而且要求现场畅通，确保大型吊车的进退场、行走路线和大型构件的进场。因

26、此，工程现场必须进行场地平整，清除施工障碍，修筑道路，接通施工用水管道、用电线路，保证构件运输、转弯的畅通。外环道路能够满足800t履带吊吊装、行走，内环道路能满足600t履带吊吊装、行走。为了便于工程文明施工管理，同时结合本工程现场条件，将生产区、办公区与生活区严格分开，设办公用房1500m2，各类仓库1000 m2， 构件堆放场地7000m2，且各区根据自身特点制定不同的管理制度。施工总平面布置为保证现场施工顺利进行，现场施工总平面布置需要遵循以下原则：（1）在满足施工的条件下，尽量节约施工用地；（2）在满足施工需要和文明施工的前提下，尽可能减少临时建设的投资；（3）在保证场内交通运输畅通

27、和满足安装对构件需求的前提下，最大限度的减少场内运输，特别是减少场内二次搬运；（4）符合施工现场卫生及安全技术要求和防火规范。根据现场场地、钢结构的施工顺序及其它实际情况，拼装场地和吊机行走道路要按时间分阶段提供。本工程施工总平面布置见施工总平面布置图。场区交通组织针对构件体型大、现场车辆多及现场情况复杂等特点，合理安排构件运输线路和场区交通组织十分重要，以避免出现道路堵塞现象。为保证正常施工和道路畅通，要求在场地西北侧预留不小于11m宽、6m高的通道（可利用混凝土看台结构通道）。体育场内、外设置吊机行走环道，道宽：外环30m，内环28m。根据目前体育场外围出入口情况，在东西两侧设计三条构件运

28、输用通道。具体见施工总平面布置图附图ZJG-004。安装施工临时用电计划现场用电包括现场施工用电和生活用电两大部分，其中现场施工用电又包括现场设备用电和现场照明用电，现场设备用电根据现场施工设备数量和额定功率来计算，并根据使用情况（使用频率和使用时间）考虑一定的折减系数，现场照明用电则应考虑整个施工现场的照明和加班作业这一实际情况。由于该工程工期短，焊接工作量大，施工时需要大量的焊机。工程开工后，现场用电量相当大。故工程开工前，必须事先布置一定数量和容量供电点（变压器），以满足现场施工用电的要求和一定的用电安全储备。施工用电量计算具体如下：（注：下表未含拼装作业用电）项目或设备名称额定功率数量

29、合计功率焊机30kW120台3600kW空压机24kW8台192kW焊条烘箱5kW4台20kW生活用电150kW1项150kW现场照明100kW1项100kW总用电需求量:P=1.10.6192/0.65+0.5(3600+20)+0.8150+1.0100=2428KVA现场生活用电使用独立的三相五线制电缆由现场接驳点引至生活区；现场施工用电由一级配电箱引至施工区，再由二级配电箱引至施工作业面内，电缆靠边悬空挂设，配电箱内需设置自动空气开关、漏电开关，各配电箱必须作重复接地，现场所有设备实施一机、一闸、一漏电开关制，由专人负责管理，以确保施工用电安全。同时，安排好现场用电的平面和空间布置，以

30、满足施工现场地面及高空焊接的用电合理分配需求。劳动力准备项目管理班子按要求成立，施工作业人员按工种、数量根据劳动力计划表准时到位。特种施工人员要具备相应的资质证书，其中焊工还要经过统一考试录用。由于本工程的焊接难度大，要求高，要在现场安装单位中选80名焊工进行仰焊、立焊培训。所有工人进场施工前必须进行安全、技术教育。机具准备现场施工机械特别是大型吊机如800吨、600吨、300吨吊车必须按要求进场，计划800t履带吊在9月1日开始进场，在9月15日前完成组装，具备吊装能力。吊机进场前，现场运输道路、大型吊机行走道路按要求敷设完成，满足设计压力要求。现场需要的工器具按施工机具表要求数量准备。材料

31、准备除支撑胎架外，主结构安装时，需用大量措施用材，如吊耳、工卡具、操作平台、钢丝绳、卡环、卸口、缆风绳等，为保证安装工作的顺利进行，所有这些材料的采购工作必须在开吊前完成，并落实到位。施工工艺桁架柱吊装工艺桁架柱截面大，高度高，单体重量重，单根桁架柱的最大重量大500多吨，高度达67m，整根吊装难度极大，且既不经济，又不安全。根据桁架柱的重量分布及目前市场上的吊车资源，采用分段安装的方法,分段断口设置于桁架柱直线段断口。为确保桁架柱的整体制作和安装进度,将桁架柱直接在拼装胎架上整体立体拼装，分段焊接完成。因受运输条件限制而进行的制作分段节点,在安装分段线位置采用对接连接板固定，使桁架柱在胎架上

32、形成整体。桁架柱拼装完成，并经验收合格后，摆放于吊装前指定的位置，桁架柱的吊装采用双机抬吊，旋转立直，主吊车回转就位的吊装方法。下段桁架柱就位后采用刚性支撑与就近的混凝土结构进行拉接，上段桁架柱在下段桁架柱完成对口焊接后吊装，就位并采用柔性拉索与混凝土结构进行拉接，确保每个分段在安装过程中及立面次结构安装前的稳定。在桁架柱安装过程中设置两个作业面，其中一个在北侧的第一标段，桁架柱安装顺序为P2-P1-P24-P23-P22-P21，然后P3-P4-P5-P6-P7-P8；另外一条作业线设置在南侧的第二标段，桁架柱安装顺序为P14-P13-P12-P11-P10-P9，然后P15-P16-P17

33、-P18-P19-P20，钢楼梯柱、钢楼梯及立面次结构的安装，应在桁架柱安装完成后及时跟进安装。桁架柱分段本工程中的桁架柱为三角形断面组合柱，主要由一根菱形内柱和两根箱型外柱组成，内、外柱之间设有箱型腹杆，两外柱之间则设有箱型立面次结构。桁架柱断面上大下小，上端与主桁架相连，下端则与柱脚相接。为保证吊装进度和安装质量，桁架柱分段时必须依照如下原则进行：（1）分段长度和重量必须满足吊机性能要求；（2）分段后，各吊装分段必须为具有一定整体性和刚度的空间实体，能满足吊装时的受力要求；（3）分段位置尽量避开节点区，包括桁架柱内部节点及与立面次结构和内楼梯梁交叉节点；（4）确保上部弯扭段为一整体安装分段

34、，避免高空对接弯扭接口；（5）要尽量保证桁架柱内两外柱之间的立面次结构能随桁架柱一起吊装；（6）分段位置要尽量避开厚板区域、高强钢区域、不等厚区域及扭转区域；适当将制作分段与现场分段位置结合；（7）菱形内柱与箱型外柱的分段口尽量在同一高度，以方便安装对口，确保安装质量；（8）要尽量减少分段数量，以加快安装进度。根据以上原则，对桁架柱进行了初步分段，并将在深化设计过程当中对桁架柱的分段进行分段点细化，兼顾制作与安装的方便性。初步桁架柱分段位置见附图。根据以上原则，将桁架柱分为二段，即：柱下段、柱上段。各桁架柱分段见桁架柱分段示意图（附图ZJG013019），分段重量及分段安装顶点标高见下表：序号

35、桁架柱编号分段本体重量(t)安装段顶部标高(m)吊装重量备注1P1(P13)上段25040.746263含柱间次结构2下段22823.550262含柱间次结构3P2(P14)上段24142.831254含柱间次结构4下段21024.985242含柱间次结构5P3(P15)上段24148.238254含柱间次结构6下段23930.8412687P4(P16)上段24055.0452538下段26535.3462889P5(P17)上段23161.03724410下段24541.53526411P6(P18)上段25565.60326812下段25142.43127013P7上段25267.122

36、26514下段23846.65625715P8(P20)上段25665.60326916下段26143.55828017P9(P21)上段24561.30725818下段24737.729266含柱间次结构19P10(P22)上段24355.04525620下段26135.26628421P11(P23)上段23148.238244含柱间次结构22下段26030.54127623P12(P24)上段22442.831237含柱间次结构24下段24827.63526925P19上段25267.12226526下段23246.656245附注： eq oac(,1)吊装重量本体重量安全设施、平台、

37、爬梯重量（3t）吊具重量10t（吊环、扁担、钢丝绳）本体重量13t； eq oac(,2)吊装重量中含铸钢件、外柱节点牛腿重量，以及部分柱含柱间次结构重量(详见上表备注)。吊机选择桁架柱整体重量重，起吊高度高，作业半径大，为此，在进行桁架柱的安装时需采用特大型吊机。根据分段吊装工艺和最大分段重量（约288t），选用2台800t履带吊场外进行桁架柱的吊装。其中1台LR1800型负责I区桁架柱吊装，一台CC4800-1型负责II区桁架柱吊装。LR1800型800t履带吊选用SDWB工况，具体性能见下表：工况配置主臂56米，仰角88，副臂35米，超起配重350吨工作半径（m）202224262830

38、32额定吊重（t）394367340318295275256吊钩重量（t）12121212121212允许吊重（t）382355328306283263244CC4800-1型800t履带吊选用SWSL工况，具体性能见下表：工况配置主臂54米，仰角88，副臂42米，超起配重260吨工作半径（m）20222426283032额定吊重（t）308308308308308304285吊钩重量（t）13.513.513.513.513.513.513.5允许吊重（t）294.5294.5294.5294.5294.5290.5271.5根据桁架柱翻转直立过程中的重量分配，辅助吊车的最大允许吊重为173

39、 吨，起重控制半径设定为10米，因此对辅助吊车的选择为CC2000型300吨吊车，选用42米主臂，起重性能如下表：工况配置CC2000 ，主臂42米，250吨吊钩起重半径（m）8101214161820额定吊重（t）203179140110917666吊钩重量（t）4444444允许吊重（t）199175136106877262吊装索具的选用桁架柱最重吊装段为：G=288t，根据桁架柱形状及分段重量、长度、起吊方法及吊机性能等，采用吊耳吊装。为满足受力要求，吊耳应设置在桁架柱的节点区。其中，上段柱应设在内柱柱顶、外柱与腹杆相交的节点。下段柱应设在内外柱与腹杆相交的最上面的节点处，具体见下图。为

40、便于吊装和考虑到桁架柱的外观质量要求，上段柱吊耳都设在柱顶外表面，下段柱吊耳都设在内外柱的内侧。每段柱吊装都设置三个吊点，由于桁架柱吊装段重量大，所以在每个吊点上设置两个吊耳，用双股钢丝绳，以减少吊装索具分担的拉力。吊耳的设计不但要满足受力要求，还要考虑吊耳的方向能满足构件翻身和吊装两个工况的受力。安装时增设固定杆安装时增设固定杆受起吊重量限制,部分次结构后装受起吊重量限制,部分次结构后装图5.1.3 桁架柱吊点设置示意图根据吊耳的布置情况初选一定长度的钢丝绳，钢丝绳的长度要满足不同吊点之间所挂钢丝绳起吊时的夹角不大于60，然后进行受力分析，算出钢丝绳的荷载分配情况，然后查钢丝绳参数表，选择合

41、适的钢丝绳。为保证桁架柱吊装时的平衡以及就位时的准确对口，需要采用滑轮组或稳定平衡索来调节某一个或多个吊点到吊钩的距离。此时，还需考虑滑轮组的承载能力和滑轮组中所用钢丝绳的承载能力。吊耳、钢丝绳等吊装用工装具设计详见“吊装用工装件设计方案”桁架柱拼装及吊机站位由于桁架柱的安装分段重量均达过了275吨，因此该类构件的安装属于超大型构件的安装，对于起重设备的定位和起吊、落钩等一系列的位置都必须进行细化。而且本工程的桁架柱位置沿整个体育场的周边布置，因此所有桁架柱均采用大型履带吊在外围进行安装，由于采用的大型履带吊均选用了超起性能，而且超起配重的回转半径大于22米，如果采用全位置的回转，则外围的场地

42、要求和构件的安装半径都较大，因此在外围的桁架柱安装过程中，桁架柱的拼装位置将给予详细的规划，避免大型履带吊的全位置回转和安装半径过大。受吊机负荷行走的限制，应按照总平面布置图的要求就近进行桁架柱拼装，拼装完成后，进行脱胎和翻身工作，翻身后应使得桁架柱距离安装位置最近，以满足吊车安装就位的作业半径。构件脱胎摆放位置及吊车站位详见附图ZJG-001003。安装顺序与工艺流程根据现场场地条件、吊机的搭配及施工任务的分工情况，整个钢结构工程的施工分成两大施工区域，两大施工区域“分区安装、齐头并进”，具体见主结构平面及立面安装顺序图。桁架柱安装安排在两个阶段四个步骤内进行，第一阶段第一步：A区P2、P1

43、、P24(B区P14、P13、P12)；第一阶段第二步：A区P23、P22、P21（B区P11、P10、P9）；第一阶段第三步：A区P3、P4、P5(B区P15、P16、P17);第二阶段第一步：A区P6、P7、P8(B区P18、P19、P20)。桁架柱安装工艺流程：下段桁架柱脱胎下段桁架柱翻身下段桁架柱吊装吊装就位临时固定找正调整点焊及焊接固定（确保安全后）吊机松钩与柱脚焊接（确保安全后）上段柱吊装（顺序同上）。桁架柱安装工艺措施桁架柱在安装过程中，均采用独立悬臂安装的顺序。由于桁架柱从下至上成发散的趋势，即头重脚轻。为控制桁架柱在安装阶段的精确定位和焊接过程中的变形，必须在桁架柱与主桁架连

44、接前做好必要的工艺措施： （1）桁架柱吊装前应将桁架柱从胎架上水平吊出，吊装时要保证桁架柱的平衡，避免对胎架产生碰撞，桁架柱脱胎后应放在桁架柱吊装时吊机指定站位点的作业半径范围内。（2）在确定吊点和进行钢丝绳配置时，应先通过计算准确定出吊装分段的重心，然后再确定吊点和钢丝绳配置。吊装时，要保证内柱与地面垂直，吊钩处于分段重心的正上方。（3）在桁架柱柱脚安装阶段，要控制柱脚端口的水平度，确保上段桁架柱在与柱脚对口时不需要过大的外力即能精确定位。（4）因桁架柱采用卧拼法，故吊装前要进行翻身。桁架柱翻转直立时，利用一台300t履带吊配合800t吊车进行，详见下图。同时，应根据施工图中的截面尺寸和初步

45、的节点设计，计算各分段的重心位置和上下吊点的荷载分配情况。图5.1.6-1 桁架柱翻身示意图图5.1.6-2 桁架柱翻身示意图（5）为保证施工安全及便于操作，沿桁架柱内柱环向设置一圈操作平台，并在相隔一段距离设置上环向平台的楼梯。桁架柱吊装时在接口处须设操作平台，操作平台由环向平台搭设引出，安全操作平台详细设置见“安全施工措施方案”。（6）吊装时，下段桁架柱与柱脚之间、上下段桁架柱之间应设置工装件，以确保各管口的对口精度，且避免桁架柱受力情况下的焊接。（7）因桁架柱菱形内柱与地面垂直，角度方向容易控制，故吊装就位时，应先进行内柱的对口工作，并确保内柱的垂直度、标高及轴线偏差符合标准要求。（8）

46、在桁架柱的焊接过程中，采用对称焊接，并在加强焊工培训的同时，强调焊工换位焊接，在焊接打底阶段加强桁架柱偏位的检测，及时纠正因焊接引起的偏移。焊接完2/3以后，方可松钩。焊接工艺详见“焊接方案”。（9）桁架柱吊装后，相邻桁架柱之间的立面次结构应随即进行吊装，以增加桁架柱的侧向稳定性。（10）与混凝土结构的临时拉撑，在结构未形成整体稳定体系之前不得拆除。（11）桁架柱吊装数据详见附图ZJG-020021。桁架柱安装稳定措施外围桁架柱在安装过程中，均采用独立悬臂安装的顺序，且由于桁架柱从下至上成发散的趋势，即头重脚轻，因此桁架柱在安装阶段的稳定性非常重要。因此对桁架柱的安装过程进行了模拟分析,具体分

47、析的内容主要有:桁架柱在分段安装过程中，不设临时支撑时构件的最大变形和应力状态；桁架柱在分段安装过程中，根据每个分段情况与混凝土结构情况就近设置水平拉撑，桁架的变形和应力情况及所需要提供的拉撑力。对于以上分析的内容主要考虑了以下几种荷载组合：自重+0.2自重；自重+0.2自重+径向风载（0.45kN/m2）；自重+0.2自重+侧向风载（0.45kN/m2）；自重+0.2自重+径向风载（0.3kN/m2）。其中考虑的施工活载为0.2自重, 径向风载和侧向风载的取值按规范取用,下图中方向一定义为径向风载,方向二定义为侧向风载:在没有设置水平支撑时最不利工况为：桁架柱自重+0.2自重+径向风载（0.

48、45kN/m2）自重+0.2自重+侧向风载（0.45kN/m2）无侧向支撑P1第一阶段第二阶段第一阶段第二阶段最大变形（mm）最大应力（MPa）最大变形（mm）最大应力（MPa）最大变形（mm）最大应力（MPa）最大变形（mm）最大应力（MPa）2.44.41419.32.25.41321.5P7第一阶段第二阶段第一阶段第二阶段最大变形（mm）最大应力（MPa）最大变形（mm）最大应力（MPa）最大变形（mm）最大应力（MPa）最大变形（mm）最大应力（MPa）725640122946133.9203127水平约束点水平约束点底部杆件铰接根据以上数据，必须在桁架柱安装过程中增加水平方向的约束。

49、因此在设置了水平约束的计算模型,基本假定为桁架柱柱脚铰接,所设置的水平约束点均设置在内柱节点上,以P7（最高桁架柱）为例具体的约束点如下水平约束点水平约束点底部杆件铰接图5.1.7-1 单榀桁架安装过程模拟计算模型通过计算机模拟分析，得出出各工况组合中对于水平约束的最大反力如下表：下段水平约束上段水平约束最大拉力最大压力最大拉力最大压力P1103KN-134KN475KN0KNP7470KN0KN853KNOKN其他轴线桁架柱按插值法确定的荷载数值如下(桁架柱按高度1/4对称):下段水平约束上段水平约束最大拉力最大压力最大拉力最大压力P2164KN-111538KN0KNP3225KN-89K

50、N601KNOKNP4286KN-66KN664KNOKNP5347KN-44727KNOKNP6408KN-22KN790KNOKN根据以上计算结果，在桁架柱安装过程当中，需要在第一道下部水平支撑位置承受拉力和压力的刚性撑杆,在上部支撑位置设置仅承受拉力的拉索。拉撑设置位置根据桁架柱分段位置和混凝土楼层结构的布置的形式，对于P23、P24、P1、P2、P3、P11、P12、P13、P14、P15设置与就近的第五层混凝土结构，P4、P22、P10、P16设置与就近的第六层混凝土结构，其余的设置在第七层混凝土结构上，具体位置见拉撑平面布置图。以P13为例，拉撑设置的平面和立面图如下：外围混凝土斜

51、柱外围混凝土斜柱拉撑内柱图5.1.7-2 典型水平拉撑布置图从上图可以看出拉撑杆的附着位置，主要设置在混凝土看台结构外围的斜柱与环向梁的交叉位置，根据附着拉撑杆的最不利荷载及拉撑杆之间的角度，计算得具体布置的拉撑杆和拉索的最大荷载值如下表：下段水平约束上段水平约束撑杆一撑杆二拉索最大压力角度荷载角度荷载P1、P1342.1o70KN42.1o70KN60o546KNP2、P12、P14、P2419. 1o163KN80.9o54KN60o618KNP3、P11、P15、P2317.3o181KN46.1o54KN60o691KNP4、P10、P16、P2239.2o170KN35.2o187K

52、N60o763KNP5、P9、P17、P215.4o296KN28.7o58KN60o836KNP6、P8、P18、P2032.9o161KN17.8o286KN60o908KNP7、P1911.9o239KN11.9o239KN60o980KN对于撑杆一最大拉力为296kN，最大压力小于-111kN，以此荷载标准值设置的埋件。选用二级钢作为锚筋的最小截面要求：选择9根18，A=2289mm2, 锚固长度取600mm30d,满足拉力要求。锚板厚度选择25mm，尺寸为320X320mm。斜柱混凝土等级为C40，fc=19.5MPa。19.5X300X350=2047500N=2047.5kN28

53、6kN 满足压力要求。对于下段水平拉压撑杆选用325X12的钢管，Q235B钢材,截面特性为：A=11799mm2,I=14.4X107mm4,W=8.9X105mm3,i=110.7mm,g=92.629Kg/m。最大支撑长度18米，为统一截面和保证足够的安全储备，按最大计算长度和最大受力状态进行截面验算如下：=18000/110=163245X3=735KN，满足桁架上段在安装过程中的最不利要求。拉索下埋件形式与撑杆统一，298KN的抗拉能力，可以满足施工过程中的最不利拉力要求。安装质量控制点由于桁架柱下端与柱脚相连，上端与主桁架相接，且承受整个屋盖的荷载，所以其安装质量十分重要，桁架柱的

54、安装质量将直接影响主桁架的最终安装质量及顶面次结构的安装。因此，必须对影响桁架柱安装质量的因素进行测量控制，同时要对桁架柱的安装质量进行控制，具体质量控制点如下： 柱脚各管口的中心和标高；桁架柱内柱垂直度和桁架结构的相对间距；桁架柱侧弯、扭曲及牛腿的翘曲；上下段桁架柱的对口偏差、坡口角度和间隙；各分段口的焊接质量。主桁架吊装工艺主桁架吊装遵循分区对称安装原则，尽早形成独立稳定的区域，按照三个阶段八个区域的吊装顺序原则，进行详细的划分。主桁架的吊装分为内环主桁架吊装区域和外环主桁架吊装区域，其中内环主桁架共96个吊装单元，外环主桁架共86个吊装单元。具体施工时，I、II区同步使用1台800t和1

55、台600t吊车进行外环和内环主桁架的吊装。为充分利用现场场地条件，内圈主桁架提前吊装，与桁架柱吊装的第二个阶段同步进行，并尽早形成南北方向的稳定区域。同时确保内环600t履带吊尽早退场，并最终由外环800t履带吊进行屋面主桁架的分区合拢工作。主桁架吊装分段由于屋盖结构的复杂性，主桁架的吊装分段是一项十分繁琐的工作，分段时，不但要考虑分段重量和吊机工作性能，还要兼顾吊装顺序、支撑胎架的布置及顶面次结构的位置，具体分段原则如下：（1）分段重量要满足吊机性能要求；（2）要充分考虑吊装分段的吊装顺序和相互搭接关系；（3）要尽量避免前后吊装分段的接口数量过多；（4）要避免支撑胎架的过大偏心受力；（5）要

56、保证各吊装分段的稳定性；（6）要避免内外环吊机的闲置；（7）要避开顶面次结构；（8）牛腿悬挑长度不宜过长；（9）为方便桁架安装，分段口应垂直于地面，且上下弦分段点在同一平面内。根据以上情况，主桁架共分为182段，其中平面桁架共166段，立体桁架共16段。主桁架的具体分段及各段重量见“主桁架分段示意图”。吊机选用主桁架吊装选用2台800t履带吊和2台600t履带吊。其中一台LR1800型800t履带吊负责I区外环主桁架的吊装，一台CC4800-1型履带吊负责II区外环主桁架的吊装，2台CC2800型600t履带吊分别负责I、II区的内圈主桁架的吊装。根据吊重及作业半径，LR1800型800t履带

57、吊选用SDWB工况，具体性能参数见下表：工况配置主臂56米，仰角88，副臂63米，超起配重350吨工作半径（m）30343842485664额定吊重（t）21019718416615312996吊钩重量（t）12121212121212允许吊重（t）19818517215414111784CC4800-1型800t履带吊选用SWSL工况,具体性能参数见下表：工况配置主臂60米，仰角88，副臂54米，超起配重260吨工作半径（m）30343842465058额定吊重（t）249249232206185169142吊钩重量（t）13.513.513.513.513.513.513.5允许吊重（t）

58、235235218192171155128 CC2800型600t履带吊选用SWSL工况,具体性能参数见下表：工况配置主臂60米，仰角88，副臂36米，超起配重250吨工作半径（m）20222426303442额定吊重（t）180180176171160149109吊钩重量（t）8888888允许吊重（t）172172168163152141101吊装索具选用桁架吊装钢丝绳的选择方法与吊装桁架柱钢丝绳选择方法相同。由于主桁架单元的重量及外形尺寸相差比较大，所以要对主桁架按分段重量与外形进行归类，对同一类别的主桁架中最具有代表性的主桁架进行钢丝绳的设计。钢丝绳的选择按照不同类别的桁架单元的重量、

59、吊耳布置、外形尺寸等因素进行详细设计。尽量设计通用的钢丝绳，以减少钢丝绳的种类及数量。同样，为保证桁架吊装时的平衡以及便于就位时调整，需要采用滑轮组来调节某一个或多个吊点的绳长。吊装时，选用吊耳或专用吊具进行吊装，吊耳应设置在主桁架上弦杆的的节点区，如不设在节点区，则需对吊耳位置处的主桁架上弦杆内部进行加强。吊耳的设计不但要满足受力要求，还要考虑吊耳的方向能满足构件翻身和吊装两个工况的受力。吊耳、钢丝绳等吊装用工装具设计详见“吊装用工装件设计方案”。安装顺序与工艺流程根据吊装分段情况，主桁架吊装顺序见主结构吊装顺序示意图。主桁架吊装工艺流程：主桁架脱胎主桁架翻身摆放分段吊装就位临时固定校正调整

60、及稳定设施设置焊接吊机松钩相邻段吊装。主桁架安装工艺措施主桁架安装高度高，风载较大，在未形成分块稳定单元之前，主桁架分段安装单元的侧向稳定性较差，为保证主桁架的安装精确，确保施工过程的安全性，必须采用必要的工艺措施和侧向稳定措施： （1）主桁架吊装前应将其从胎架上水平吊出，吊装时要保证主桁架的平衡，避免对胎架产生碰撞，主桁架脱胎后应尽量放在主桁架吊装时吊机指定站位点的作业半径范围内。（2）因大部分主桁架采用平拼法，故吊装前要进行翻身。主桁架翻身时，选取合适的吊点，并应进行工况分析，避免产生过大的变形。（3）在确定吊点和进行钢丝绳配置时，应先通过计算准确定出吊装分段的重心，然后再确定吊点和钢丝绳