北京某大型体育场改扩建工程施工新技术应用概述

北京某大型体育场改扩建工程施工新技术应用概述**体育中心体育场工程的整体改造包括拆除部分原有看台结构、加固保留结构、增设耗能支撑体系、在原结构上部扩建钢结构等。其施工创新技术有：无损性拆除技术，不损伤保留结构；耗能支撑在新老结构上共同使用，提高建筑整体抗震性能；利用吊车高空精确就位安装下部无支撑的屋面大跨度钢梁；大面积看台采用聚脲弹性体防水材料，将防水层与装饰面层合二为一等。本工程各项目标圆满完成，并提前竣工，环保效益好。**体育中心体育场位于北京市**体育中心的园区西侧，建筑面积为34975m2，建筑高度43m，可容纳观众36000人。它在第二十九届北京奥运会期间承担现代五项马术和跑步两个比赛项目，将见证现代五项男女两块金牌的产生。奥运会赛后将成为一个环境更为良好、设施更为齐全的国家运动员训练基地及全民健身场所。体育场由国家体育总局奥运会场馆和国家队训练设施建设管理办公室建设，设计单位为北京**建筑设计研究院，总承包单位为中建**工程股份有限公司。1工程概况本工程抗震设防烈度为8度，设计使用年限为50年．建筑耐火等级为二级，屋面与看台防水等级为Ⅱ级，结构安全等级为一级。采用钢筋混凝土框架结构及钢结构，基础形式为独立基础和筏形基础(坡道)。本工程通过拆除部分原有看台结构、对保留结构进行加固、增设耗能支撑体系、在原结构上部扩建钢结构等方式，完成了对原体育场的整体改造，实现了增加观众人数及使用面积的目的．共实施无损性拆除面积达到7300m2，加固面积达到16000m2，扩建面积达到19000m2。在满足建筑体量及结构安全的同时，又增加了各个机电安装系统．同时采用了如遮阳百叶、聚碳酸酯板材、光伏玻璃等一批节能环保的新型材料，增加了建筑物的使用性和舒适感。2施工概况2．1施工特点和难点2．1．1时间紧、工期压力大本工程属于奥运比赛场馆开工较晚的一个工程，于2006年3月30日开工，并且要承担2007年9月的“2008好运北京”测试赛，整个合同工期仅为511d，而且要完成拆除、加固、新建等多个分部的施工，时间相当紧张，工期压力极大。2．1．2改扩建工程施工条件受限本工程为改扩建工程，拆除、保留、加固、新建等多种类型并存给施工带来了很大的难度。场内的塑胶跑道及外环的高架平台均为保留结构，使得位于两者之间的改扩建工作在垂直运输、材料转运、施工方法选择等诸多方面难度较大。2．1．3环保及绿色施工要求高本工程占地面积大，虽然建筑面积仅为34975m2，但整个现场的占地面积达到近9万m2，必须严格按照《奥运工程绿色施工指南》实施管理，在施工过程中建立完善的环境管理体系，将工程施工对整体环境的负面影响减小到最低程度，确保绿色施工。2．1．4安全管理要求高本工程涉及到拆除工程、高大脚手架工程、钢结构吊装工程等多个危险性较大的工程，同时场区面积较大，易产生的死角较多，必须加强施工过程中的安全管理，确保不发生伤亡、火灾、机械事故。2．1．5确保比赛及转播功能本工程承担现代五项马术及跑步的比赛项目，对场地特别是马术场地有特殊的要求，既要保证奥运会时马术比赛的正常使用，又要兼顾到赛后改造为足球场地的要求。为保证赛时转播的效果，增设了如体育场地照明、LED电子显示屏、场地扩声、网络通讯等很多配套系统，必须确保这些系统正常稳定的使用。2．2施工技术创新应用窑(1默)扮通过无损性拆狱除技术对原结方构进行分离，愈并不损伤保留映结构。为最大纳程度地利用原常结构，设计提短出了无损性拆保除的要求，既布要拆除部分构握件，又要不损葡伤保留结构使腿其可以继续使曲用。替(2匙)泰耗能支撑在新陆老结构上共同羽使用，提高建裂筑整体抗震性牛能。耗能支撑吧加固技术主要迷利用阻尼器吸惩收地震产生的干能量，显著增鸡强原结构抗震乎能力。本工程漫设疼置糊4堆8慎组耗能支撑分犁别与原结构及所新建结构相连箩，并综合采用苏粘钢、增大截狡面等多种加固置方法，满足结亩构增层的需求父，提高了结构局抗震能力。勾(3真)舍钢结构外形复供杂，施工难度末大。体育场钢遍结构属于复杂傲的空间结构，朵造型新颖独特队，因新老两套净轴线控制网存摩在一定偏差，榴所有构件均需蒸依靠空间坐标讲点定位，并建榨立三维模型进明行构件深化。嗽屋面后部设有办预应力拉索结菜构，须根据仿校真计算确定张蚀拉时间、顺序抱、次数及张拉蔬力的大小等具续体参数。唐(4汪)乘屋面大跨度钢稻梁在下部无支稀撑状态下，利忽用吊车进行高商空精确就位安已装。屋面大跨耽度罩棚悬挑钢饮梁受场地条件犯及原结构承载胁力的限制，利鱼用胎架安装无细论从结构安全向、时间及经济殃效果上均不合智理。利用预应环力钢结构自身赠平衡的原理，谣在跨度怨40m笼的悬挑结构采盒用端部无支撑萄在国内并不多菊见。国(5钞)蚕大面积看台采悠用聚脲弹性体椒防水材料，将剥防水层及装饰糊面层合二为一喂。由于体育场荐看台阴阳角多凤，各类防水材跟料极易产生空熊鼓，且长期暴蚀露于室外，面泡层保护层也易态开裂，如何综潜合解决防水性新能及面层开裂禽一直是困扰体狂育场施工的难牧题。本工程采所用的看台防水饰装饰一体化技疼术将防水与装斜饰合二为一，钥是对解决这一车难题进行的一猎次全新尝试。极(6驱)级将足球与马术盏两种不同的比丝赛需求相结合刊的特殊场地。惠奥体体育场承龙担着奥运会现伞代五项马术和础跑步的比赛任钞务，跑步原塑筛胶跑道能够满棍足比赛的需求轧，而如何将足封球场地改造为申马术场地，同痒时还要在赛后呈简便地还原为安足球场是一大羞难题。旗2革．志3铃施工部署揪2困．队3陷．贱1价施工流水段的缝划分班根据工程现场鸽的实际情况以单及结构的特点霉，体育场由东弊、西、南、北馋四个看台以及鸡四个旋转坡道兽组成，故将其肃分为两个施工情区域独立平行针施工估，蚀A攻区由东、北看孩台及东北、东塞南两个旋转坡弓道组成货，键B汪区由西、南看枯台及西北、西辆南两个旋转坡航道组成。为保肚证施工进度要烂求，在具体的筑实施中，又将仗两个施工分区匹根据施工缝划庆分为若干施工章流水，具体见见图肉2乓。鼠2勿．午3飞．绍2第施工工艺流程揪本工程涉及拆竖除工程、加固逼工程、混凝土木结构工程、钢烛结构工程、机警电安装工程及阀众多的弱电工避程和体育设施德的改造和新建葱，工程量较大备，工序较多，界专业分包涉及禾面广。填因此必须综合粗部署，统筹安夸排，充分考虑粱各分部分项工零程的工序衔接恐、资源配备及痰进度安排。根皂据现场实际情船况及工序安排珍，将整个施工青阶段划分沉为滤5滥个主要施工阶私段进行控制，屯每个阶段具体胞安排如下。巷(1鹿)惭前期准备阶段动：做好现场总洽平面布置工作树、外界的协调派工作、项目资攻源的调配工作逢、前期技术准咬备工作；建立而项目管理各项喝制度及联络机悦制：编制施工情进度计划、材滤料进场计划、塔劳动力进场计完划和机械设备虽进场计划及相托应的分包进场盖计划等；针对砌拆除工作编制也详细的拆除作毅业方案，并按述要求组织专家赖论证。哨(2接)两结构拆除阶段乎：首先进婶行砍Ⅲ示段的无损性拆著除定及阁Ⅳ铅段的破坏性拆该除工作，其次匠进穷行介I密段钢罩棚的拆律除工作挥及份Ⅱ景段破坏性拆除钉工作，最后进朋行甲I甩段无损性拆除羽工作，各段的俭隔墙及装修拆批除工作同步进图行。狱(3边)拉结构加固及新盯建结构阶段：肌每段拆除完成罪后，随即进行辩结构加固和新探建结构的施工疲。新建田径练想习场配套用房重由于开工时不狠具备开挖条件掠，定尽于亩200息7类年初开始插入犯施工。机电安匪装工程预埋预杠留工作、钢结唇构的加工制作混及预留预埋随拔结构的施工同冷步进行。趋(4增)汗安装及装饰施角工阶段：第一蓝次结构验收后衬适时插入机电蚂各专业的管线器安装及砌体、惑抹灰等初装修夜工作，结构施蓬工完毕后插入议外装修及室内粒精装修工作：惧各专业管路、张线路敷设完成维、设备安装完坦成后，进入调却试验收阶段。愉(5性)尖竣工验收阶段贸。羽3那施工中主要创群新技术饼3易．发1厉无损拆除施工馋技术读体育场始建沿于呆198罢9惩年，原结构体娱系为混凝土框亦架结构，分东垦西看台、东西占高架平台和南器北高架平台等胸部分。其中西鞭看台地上三层则，东看台地上所二层：东西看鸣台一层层高均秋为米5系．刃0m孤，二层均为斜锣池座看台，层鬼高攀为谁1舞3务．匪6学5股～外1融6筛．映10m扭。西看台中部营池座看台上设啄置局部三层房羡屋，层高坑为受3姿．脖4m快，房屋上部设板置平板网架钢企罩棚。东西高辞架平台均为一惹层，层高喇为锄5摔．贩0m杏。南平台中部买设置六层混凝踢土框架结构记鸣分牌。膨3页．杜1尘．舅1宏需拆除部分泻(1渡)争拆除四个体育坝场入口处原高摸架平台梁、板桶、柱及部分柱还基础，新建入保口高架平台：寒(2井)籍拆除东西看关台哪C丙、奉D垄轴间一层外挑杯部分及其间走水廊，新建混凝礼土梁、楼板，侵进行结构封堵局：枯(3贞)槐拆除东西看台哀二风层爪B跟、恨C辱轴间池座看台愧梁板核：屈(4拐)序拆除西看台全新部三层和屋面丽钢罩棚；态(5低)成拆除东西看召台李C镇轴炒线抛5齿．书000m璃标高以上的原栽混凝土铲柱危(蛾图邪3时至遗5怜)邪。御3嚷．辱1辉．浊2定拆除施工弯根据设计要求宿，在拆除过程振中，对于要保假留的原结构不咐能有任何的损辅伤和破坏。在落本工程需要拆如除部分中，难揪点和重点的部奇分是拆除东西借看台二朵层炭B惩、螺C玉轴间池座看台途的梁、板、柱维。往3漆．程1酿．列2委．钞1差吊车吊拆佩根据现场情况稠，看台的高度政由欠1帐3略．般65m革变化狱到巧1冻6辜．嫂10m舱，慎C挂轴外悬挑部分林看台外挑日6m兴，丑C唤-次D耽轴之间的通道代宽真8m烛，这样可选择诱用吊车作为卸对除的主要工具押，利用吊车的旷吊装能力固定违看台结构的构躬件，在悬吊的铁情况下，对所长有梁、板、柱喊分块切割，然晕后分块拆除。凝分块的大小，祝要根据吊车的排能力进行计算纤，因此吊车的吉选用成为了一摄个重要特的前提。我们魄选带用害50心t蜓的履带吊，它爪的车身长什7m顶，支宽铺4检．烛5m浊，底在寒C选轴鉴和廊D劣轴之间欧8m阔的通道中完全讽有回转的空间危，而且履带吊爽能够悬吊重物蜜移动，它在工恩作幅度惹18m猫时，吊卸的重归量提是劲4趣．孤77创t弊。这些条件决各定看台梁、板县的分块金为洽2翼～因15族t恐。盘吊车吊拆时，长在分块与原结愁构分离的一刹赌那会有一个向毫下的冲力，这黄个冲力会比它蛋自身的重力兽大俊1吹．惹1效～养1枝．宿5狡倍。因此预先喂计算好每一个嫂分块的重量，赌在分离时根据璃吊车性能表的念显示加载，这欢样就不会产生灯过大的偏差，信使每一块在分挥离瞬间都能平贵稳地吊卸。误在吊装时，对蠢板采用四点吊阵装，对梁采用否两点吊装，对怖柱采用一点吊竞装。吊拆的方哨案节省了大量独脚手架的搭设吗，同时也解决央了高空拆除的需难禁题趣(宇图剃6夫、重7孝)彻。察3雀．睛1灭．薯2炎．圣2嫁静力切割粗吊车吊拆方案翁的确定，为静娇力拆除方案的罢确定奠定了基冒础。静力切割锐方案的确定首拆先满足设计的龟要求，其次是馋满足保留结构纯的要求，最后菌是满足环保的式要求。施工中骂根据不同的部虫位，采取了不值同的金刚石锯拳切工具进行切渔割，效果良好沉。其施工工艺雄流程如下。捉(1乔)串第一流水施工善：护栏板的切刚割诞→吵C想轴外悬挑梁的钳切有割构→黑收边梁的切济割茧→奇C务轴外看台板的滨切割。窗(2喂)协第二流水施工挥：定C蛛轴框架梁的切竞割鸟→声B够→供C疑轴看台板的切盘割阁→吉B购→浊C垮轴框架梁的切争割。涉切割前，首先布要根据吊车的括吊装能力以及娱现场的情况把遥原结构拆除的挡梁、板、柱分每块，再根据不暗同的结构构件么分别采用金刚应石圆盘锯、金裕刚石手持锯和违薄壁钻以及金愉刚石绳锯等金垫刚石锯切工具戚静力切割是劳片动强度最低的冷机械化操作工返种，在一定的足作业层面上，肾不但施工效率帐高，而且可大党大减少操作人颜员，有利于综庸合经济效益的崇提高。它不但泊解决了环保问犬题，而且无震乡动、无灰尘、融无污染、无噪湿声；在成本上书节约了大量的熟支撑材料，在止质量上未对原加结构产生扰动东，在施工进度伪上大大提高了帝效躬率恐(葵图侨8印．圣9参)粱。活通过综合利用天各类金刚石工谣具进行分块切迹割、整体吊装砌的施工方法，全本工程梁、板谱、柱等构件的袍拆除完全达到宝无损性的目标浴，且施工效率酷高，全部拆除牺工作历尽时璃2辨个月，施工过舟程中噪声小．塔无扬尘产生。从构件拆除完毕规后，经国家工腊业建筑诊断与佛改造工程技术乡研究中心检测弹，结果表明，虎采用无损性拆尾除对原有结构委没断有造成明显损挥伤和变形，满岂足了结构改造弟加固的要求。辈3殃．骂2卖耗能支撑安装纷技术暴本工程东西看钞台底层为框架康一钢支撑结构胖，上部为钢框椒架结构，抗震缝设防类别属于损乙类建筑，抗食震设防烈度罚为龄8爪度，建筑物场巩地类别剥为术Ⅲ构类，抗震等级侦为一级。由于叨本工程为改造渣加固工程，原裳结构基础及首视层的框架梁柱微部分保留，部光分采用增大截山面法加固后使皂用，但依靠结俯构自身不能满洞足抵抗地震荷菊载的需要，因把此采取了消能根减震的设计理躺念。辽耗能支撑加固惕技术主要解决棕东西看台的抗涉震不足问题，目也是本工程加虾固改造中的难颗题和重点，通隶过设置耗能支易撑体系来达到陵消除地震荷载连的目的。共设孙置烛4蛋8接组耗能支撑体窃系，其中沿径悼向布六置阀3泊2昏组，沿环向布词置旧l盾6掏组，每组耗能饱支撑体系由耗纤能支撑构件及赞与之相连接的荷钢立柱、混凝溉土柱梁或钢梁咽柱组成。舟耗能支撑在布瓶置上分为环向直耗能支撑和径催向耗能支撑，蓄径向耗能支撑汗两侧立柱与原拨结构柱连接，偿顶部与新建劲瓦性混凝土梁连纽接；环向耗能脖支撑与周边连忆接的均为原结休构，两边是原蚁结构框架柱，短上下是原结构移的框架完梁叼(寇图匆1败O猴、故11躺)厘。耗能支撑与流原结构框架柱蛮相连采逐用栽M1涂6激化学锚栓连接锯，与原结构框蒜架梁连接采用卧包钢加固法，桂同时采用沿了字M1帝4洁通栓。资耗能支撑的所近有构件均进行瑞了检测．对关倍键构件阻尼器冤进行了七项主乔要检查，其中幅外观、基本性闯能试验、最大头行程检验、静晌力液压试验四畏项进行了全面杆普查，阻尼器挣性能规律性试鸣验、时变性试海验、过载试验建按痛照拿3将％的比例抽柳查提3浇个；各项性能目指标均符合设屑计要求。并对窃现场安装进行调了验收，构件跳安装正确，外普观美观，符合欢设计要求。词耗能支撑加固巡技术在本工程据中的应用，取坛得了良好的综虑合效果。它不兔仅有效地解决撞了原有结构抗够震的问题；增仍强了建筑的整情体刚度，为上衬部扩建结构提路供了良好的基妥础，减少了上份部结构的用钢悄量；同时耗能鹅支撑为一个开脏敞式的构件，挽便于建筑的空晶间利用。鹊3浸．怪3馋钢结构施工技能术皮本工程通过在僵原结构基础上原扩建，达到了北增加功能用房劫以及看台数量岔的目的，改扩胞建部分主要集飞中在东西看台斯两侧，在保留腊原一层以下结芬构及部分池座辟看台并进行加杂固的基础上，孟增加旬了肿3刺层钢结构层快、毛2水层钢结构看台督及屋面悬挑罩拉棚。每侧看台笨由衫2订0摔榀钢框架、屋坑面悬挑梁及屋馋面尾部的预应衫力拉索结构组乒成，钢结构总坚量师约毙5300款t搁。钢材材质主裳要金有筝Q235辱B院、学Q345懒B趣及约Q345GJ赏C乓等。整个建筑愚最高终点咳4犬2炭．肤262m但，钢结构有三众个区域与原混焦凝土结构进行舅连接，分别是锯两跨钢柱柱脚醒以及看台斜梁触下傲端释(蝇图霸1您2太、乡13幻)反.母哲钢结构整体施文工流程饺因吊车行走线征路宽度受限，辽且最外侧钢柱俯向外倾斜．无怎法实现吊车的凭来回移位，故立采取从一端推稿进的安装方式技，每一跨的所悄有构件全部安造装完毕后再向披下一跨推进吊早装。宿首先按照施工就分区和先后顺辩序对东西两侧据的高架平台进醉行加固，验收拔合格后，闸将采lOO视t暮履带吊吊装到萌5m逐高的高架平台转上进行组装，渗做好吊装准备瓣。构件按照施哑工顺序进场验层收、拼装。英钢结构的钢柱鼓以及看台大梁黑要与原有的混扰凝土进行连接批，先在原有混弯凝土连接部位惹植筋、埋设预义埋件，然后安曲装钢柱、钢梁颗、池座看台梁厘、楼座看台梁集、拉索、屋面技悬挑梁。唤3僚．逮3过．嫌2舌铜结构安装骑东西两侧看台阳同时开始安装兴，从南侧向北科侧推进，先安芳装叨C允轴钢柱的第一催节及看台钢梁所．再安而装村D孝轴钢柱第一节栏及先与顾C榜轴钢柱的连系补钢粱，形成稳泡定的空间结构率．在此过程中诵拉设缆风绳对执钢柱进行临时条固定。继续安伸装卧C抚、撒D脖轴钢柱的第二红节及连系钢梁筹，再安装看台咸钢梁，然后安趁装拉索，最后抄安装悬挑钢梁桌及次梁袋3耽．畅3垫．恒3苏悬挑屋面梁高依空就位安装搂根据结构的自份身特点，采用扯了钢梁和支撑敌管整体在地面淡进行拼装、整顾体吊装就位的妨方式，节省了掩大量的胎架费慢用，避免了大暴量的交叉作业多施工，不仅降蚕低了成本，而古且节约了工期询。籍3叶．留3避．欣4光拉索施工怒拉索位于每榀搏悬臂的尾部，村共赢4贝0默根，拉索规格矮为哈ф香5×逮30驰1赴。拉索与前段产的悬臂结构共引同组成稳定的海受力体系。在鱼地面上将拉索康、节点板和撑路杆拼装在一起杰，利用卷扬机漏吊装就位，采艘用销轴固定在她钢梁及钢柱的拔连接耳板上，婆先安装位于梁怨尾部的固定端书，再将撑杆一网端固定，调整敏节点板的标高第位置，最后安唐装位于柱根尖部的张拉端。饲为保证钢结构赢的安装精度以端及结构在施工限期间的安全。触并使钢索张拉夫的状态与设计骗要求相符，必尚须对钢结构的辜安装精度、张捡拉过程中钢索获的拉力及钢结冻构的应力与变策形进行监测。谎3毛．汪4跪大跨度悬挑钢陶梁端部无支撑椅安装技术脑本工程屋面结芝构采用了预应思力拉索、悬挑槽钢梁及支撑杆惕共同受力的结冬构体系，每边运屋辅面务2超0免榀，通过连系尸梁形成双曲面沉的整体，结构贝外形十分轻盈黑，其中最关键见的工序便是悬瞎挑钢梁的就位局安装。受到场隐地及施工时间宰的限制，本工岂程摒弃了传统料的搭设胎架高牵空就位的安装饼方式，采取了姜较为大胆的端不部无支撑高空亦就位安装方式湾，悬挑钢梁下杨部不设支撑，吃在起吊状态下股，通过吊车调赏节安装精度，疲并利用结构自荒身受力稳定的舞特点完成安装彩。愈(1蜻)袋安装前要确定只屋面大梁的吊藏点，在吊点处幼焊接吊装耳板凡，并准备钢丝狼绳、卡环及其梁他小型工具。阁安装屋面大梁该前，本榀的看滩台大梁、尾部感的钢柱和拉索屡等应安装、焊弓接完毕，且拉动索要初步张拉留完毕，保证前汤段屋面悬挑大雁梁安装后自身疾结构的安全性呢。拆(2皮)薯为便于构件的云运输，悬挑大雅梁分两段进场弓，然后在现场杰地面拼装，最贝后整体吊装。逝拼装时采用高状约且600mm舱的拼装马凳，活马凳选用槽钢公制作。每段用倍两个马凳进行音支撑，钢梁采舰用卧式进行拼伙装。披(3逗)搭屋面悬挑大梁忽安装的一般方样法是，先安装格钢管支撑杆，匪然后在悬挑的希端部搭设支撑义架对悬臂进行收临时支撑，安添装就位调整后巡拆除支撑架。绳但在本工程中碎，若采用临时搭支撑，则严重澡影响下部看台奸的施工，并且甘费用大大增加肾。所以采用大园梁和支撑一起摸进行吊装、利加用自身受力体弦系稳定、采用许吊车对大梁进殖行校正的安装遭工艺。废(4苹)望屋面悬挑大梁诱是本工程钢结晨构中最长、最久重的构件之一逐，其安装就位条高度约压43m迎，悬挑总长度唱达到狠42m外，其连接形式陕为一端与斜柱耐刚接、中间由检一个钢管支撑依，钢管两端均谊铰接。由于各狱种不确定性，粗给悬挑大梁的票测量校正带来有一定难度。在喝钢梁和支撑就维位后，要对支睛撑杆进行调节因以确保悬挑大螺梁的就位精度裕，本步骤的调毫节是保证安装灯精度的关键所念在。温此种施工方法拒，不但节约了芬脚手架支撑的倦费用，在质量队、安全、进度皆以及影惑响其他工序上愤都达到圆