楊嗣信:奧運(yùn)工程施工新技術(shù)

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北京市政府專(zhuān)業(yè)顧問(wèn)、08奧運(yùn)工程專(zhuān)家組組長(zhǎng)楊嗣信教授

目 錄

第一部分 奧運(yùn)工程概況
第二部分 主要奧運(yùn)工程新技術(shù)介紹
一、 國(guó)家體育場(chǎng)
二、 國(guó)家游泳中心
三、 國(guó)家體育館
四、 老山自行車(chē)館
五、 北京科技大學(xué)體育館
六、 五棵松體育館
第三部分 奧運(yùn)工程其它新技術(shù)
第四部分 結(jié)束語(yǔ)

第一部分 奧運(yùn)工程概況

此次奧運(yùn)會(huì)，我國(guó)計(jì)劃使用37個(gè)比賽場(chǎng)館，奧運(yùn)建設(shè)項(xiàng)目分布在北京及沈陽(yáng)、秦皇島、天津、青島、上海 6 個(gè)城市。其中27個(gè)項(xiàng)目的比賽安排在北京的31個(gè)場(chǎng)館,其中新建場(chǎng)館12個(gè)，改擴(kuò)建場(chǎng)館11個(gè)，臨時(shí)場(chǎng)館8個(gè)，總建筑面積約108萬(wàn)平米。

北京奧運(yùn)場(chǎng)館主要集中在城市的北部和西部，分為四個(gè)區(qū)域，一個(gè)中心區(qū)，就是奧林匹克公園中心區(qū)，另外三個(gè)是西部社區(qū)、大學(xué)區(qū)和北部風(fēng)景旅游區(qū)。

其中：

比賽場(chǎng)館及相關(guān)設(shè)施共36項(xiàng)；

訓(xùn)練場(chǎng)館共24項(xiàng)；

奧林匹克公園及市政基礎(chǔ)設(shè)施共4項(xiàng)。

附件1

國(guó)家體育場(chǎng)、國(guó)家游泳中心、國(guó)家體育館 、五棵松體育館 、北京射擊館 、老山自行車(chē)館 、順義水上中心、北京大學(xué)體育館、中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)體育館、北京工業(yè)大學(xué)體育館 、北京科技大學(xué)體育館、奧林匹克公園網(wǎng)球中心 、國(guó)家會(huì)議中心 、豐臺(tái)壘球場(chǎng) 、北京航空航天大學(xué)體育館 、北京理工大學(xué)體育館 、奧體中心體育場(chǎng) 、奧體中心體育館 、英東游泳館 、老山山地自行車(chē)場(chǎng)、首都體育館 、北京射擊場(chǎng)飛碟靶場(chǎng) 、北京工人體育場(chǎng) 、北京工人體育館 、奧林匹克公園曲棍球場(chǎng) 、奧林匹克公園射箭場(chǎng) 、朝陽(yáng)公園沙灘排球場(chǎng) 、五棵松棒球場(chǎng) 、老山小輪車(chē)賽場(chǎng) 、鐵人三項(xiàng)賽場(chǎng) 、城市公路自行車(chē)賽場(chǎng) 、奧運(yùn)村 、奧運(yùn)村北部區(qū) 、數(shù)字北京大廈 、媒體村一期 、媒體村二期

附件2

北京體育大學(xué)訓(xùn)練館A和B、游泳館、田徑館、綜合館、田徑場(chǎng)A、大鵬館 、自劍中心馬術(shù)訓(xùn)練場(chǎng) 、奧體中心體育場(chǎng)練習(xí)場(chǎng)、體育館附館1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)場(chǎng)地 、奧體中心曲棍球練習(xí)場(chǎng) 、清華大學(xué)體育館、游泳跳水館 、中國(guó)人民大學(xué)游泳館、世紀(jì)館 、北京語(yǔ)言大學(xué)體育館 、北京交通大學(xué)體育館 、北京師范大學(xué)附屬實(shí)驗(yàn)中學(xué)體育館 、二十一世紀(jì)游泳館 、首鋼籃球中學(xué) 、北京聯(lián)合大學(xué)、首都體育學(xué)院游泳館、田徑館、大學(xué)生體育館、田徑場(chǎng)首都師范大學(xué)體育館木樨園綜合訓(xùn)練館、游泳館、光彩體育館工人體育場(chǎng)練習(xí)場(chǎng)海淀體育場(chǎng)、體育館、海淀體育中心綜合館北京八中體育館、游泳館月壇體育館、綜合訓(xùn)練館、地壇體育館宣武廣安體育館石景山體育館朝陽(yáng)體育館、朝陽(yáng)體育中心田徑場(chǎng)昌平田徑場(chǎng)、游泳池

附件3

奧林匹克公園中心區(qū)、奧林匹克森林公園 、場(chǎng)館周邊市政道路、專(zhuān)項(xiàng)工作

第二部分 主要奧運(yùn)工程新技術(shù)介紹

一、國(guó)家體育場(chǎng)：

工程概況：

建設(shè)地點(diǎn)：奧林匹克中心區(qū)

賽時(shí)功能：田徑、足球

外部形狀：橢圓形馬鞍狀

建筑面積：25.8萬(wàn)m2

長(zhǎng)：330m；寬：280m；高：40.7~69.2m

座席數(shù)：110000個(gè)

頂部開(kāi)口：182m×124m

設(shè)計(jì)特點(diǎn)：

主體鋼結(jié)構(gòu)：

國(guó)家體育場(chǎng)屋蓋結(jié)構(gòu)的平面投影為橢圓形，頂面為比較平坦的馬鞍曲面。屋面開(kāi)口近似橢圓形，由兩條橢圓線(xiàn)段和兩條圓弧線(xiàn)段合成。

看臺(tái)為RC結(jié)構(gòu)，外部圍護(hù)結(jié)構(gòu)為鋼結(jié)構(gòu)。 RC結(jié)構(gòu)與鋼結(jié)構(gòu)完全脫開(kāi)。鋼結(jié)構(gòu)由24根組合鋼柱及24榀屋頂桁架組成，形成網(wǎng)絡(luò)狀網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，酷似中國(guó)瓷器裂紋和“鳥(niǎo)巢”形狀，而得名“鳥(niǎo)巢”。

結(jié)構(gòu)主桁架上弦桿與屋面次結(jié)構(gòu)的桿件截面尺寸均為1000×1000mm；下弦桿的主要截面尺寸為800×800mm，在靠近組合柱位置局部為1200×1000mm；組合柱與立面次結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面尺寸均為1200×1200mm。

鋼結(jié)構(gòu)總重約4萬(wàn)噸，其中桁架1.4萬(wàn)噸，組合柱約1.3萬(wàn)噸，次結(jié)構(gòu)1.2萬(wàn)噸，樓梯馬道等0.5萬(wàn)噸。鋼板厚度﹥34mm時(shí)采用Q345；當(dāng)﹥36mm時(shí)采用Q345GJ；少量采用Q460、Q460ML鋼材。

主桁架、次結(jié)構(gòu)及組合柱均采用焊接箱形截面，桿件之間主要采用焊接連接。

組合鋼柱:

主體結(jié)構(gòu)周邊共24根鋼格構(gòu)柱支撐，每根鋼格構(gòu)柱由2根1200×1200mm2箱形鋼柱和1根菱形鋼柱組成。

結(jié) 構(gòu) 柱

鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)

主結(jié)構(gòu)均為大截面箱型構(gòu)件，節(jié)點(diǎn)在空間匯交多根桿件；次結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)復(fù)雜多變、規(guī)律性少。

鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)示意圖

(四) 屋面膜結(jié)構(gòu)：

國(guó)家體育場(chǎng)的屋面由鋼結(jié)構(gòu)和膜結(jié)構(gòu)共同組成。膜結(jié)構(gòu)可分為屋面圍護(hù)結(jié)構(gòu)、聲學(xué)吊頂。屋面上層維護(hù)結(jié)構(gòu)采用單層ETFE膜材，下層聲學(xué)吊頂采用單層PTFE膜材，屋蓋開(kāi)口的內(nèi)環(huán)桁架里面采用防水的PTFE膜。

ETFE膜厚度為250微米，無(wú)色透明，透光率≧87%?？估瓘?qiáng)度≧50N/mm2,彈性模量≧965N/mm2。

PTFE下弦聲學(xué)吊頂膜材料的吸聲率≧70%，透光率≧30%。

巨型懸挑梁

樓板用無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土,大挑梁用有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土,用7φs5(φs15)鋼絞線(xiàn),A=139mm2,等級(jí)1860N/mm2;

體育館內(nèi)部看臺(tái)

鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù):

施工難點(diǎn)

鋼結(jié)構(gòu)與混凝土結(jié)構(gòu)施工交叉作業(yè)，施工難度大。

由于桿件組拼的桁架均為曲面，且設(shè)計(jì)要求曲線(xiàn)變化平滑自然，對(duì)焊工水平、焊接設(shè)備、組拼胎架要求高。

鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)組拼、安裝精度要求高，精度控制難度大。

針對(duì)鋼結(jié)構(gòu)復(fù)雜多變的曲線(xiàn)、曲面造型，計(jì)算機(jī)模擬制作、安裝工況難度大。

桿件空間交匯角度小，局部超厚鋼板焊接、高強(qiáng)鋼Q460鋼焊接、鑄鋼件焊接等納入專(zhuān)門(mén)的研究課題，采取有效的預(yù)控措施，現(xiàn)場(chǎng)焊接難度大，焊材總消耗量約兩百?lài)崱?/p>

部分鋼構(gòu)件組拼而成的剛架為不規(guī)則曲面，對(duì)此巨型鋼結(jié)構(gòu)組拼和安裝實(shí)施三維測(cè)量控制，組拼、安裝的難度大。

大跨度巨型鋼結(jié)構(gòu)屋蓋，支撐數(shù)量多，分布面積大，卸載實(shí)施控制難度大。

鋼結(jié)構(gòu)防腐處理難度高。

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