楊嗣信:奧運(yùn)工程施工新技術(shù)

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北京市政府專業(yè)顧問、08奧運(yùn)工程專家組組長楊嗣信教授

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、 國家體育場
二、 國家游泳中心
三、 國家體育館
四、 老山自行車館
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

第一部分 奧運(yùn)工程概況

此次奧運(yùn)會(huì)，我國計(jì)劃使用37個(gè)比賽場館，奧運(yùn)建設(shè)項(xiàng)目分布在北京及沈陽、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)場館,其中新建場館12個(gè)，改擴(kuò)建場館11個(gè)，臨時(shí)場館8個(gè)，總建筑面積約108萬平米。

北京奧運(yùn)場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：

比賽場館及相關(guān)設(shè)施共36項(xiàng)；

訓(xùn)練場館共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

國家體育場、國家游泳中心、國家體育館 、五棵松體育館 、北京射擊館 、老山自行車館 、順義水上中心、北京大學(xué)體育館、中國農(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 、國家會(huì)議中心 、豐臺(tái)壘球場 、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 、奧體中心體育館 、英東游泳館 、老山山地自行車場、首都體育館 、北京射擊場飛碟靶場 、北京工人體育場 、北京工人體育館 、奧林匹克公園曲棍球場 、奧林匹克公園射箭場 、朝陽公園沙灘排球場 、五棵松棒球場 、老山小輪車賽場 、鐵人三項(xiàng)賽場 、城市公路自行車賽場 、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A、大鵬館 、自劍中心馬術(shù)訓(xùn)練場 、奧體中心體育場練習(xí)場、體育館附館1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)場地 、奧體中心曲棍球練習(xí)場 、清華大學(xué)體育館、游泳跳水館 、中國人民大學(xué)游泳館、世紀(jì)館 、北京語言大學(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練習(xí)場海淀體育場、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體育館、朝陽體育中心田徑場昌平田徑場、游泳池

附件3

奧林匹克公園中心區(qū)、奧林匹克森林公園 、場館周邊市政道路、專項(xiàng)工作

第二部分 主要奧運(yùn)工程新技術(shù)介紹

一、國家體育場：

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m2

長：330m；寬：280m；高：40.7~69.2m

座席數(shù)：110000個(gè)

頂部開口：182m×124m

設(shè)計(jì)特點(diǎn)：

主體鋼結(jié)構(gòu)：

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

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。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)，酷似中國瓷器裂紋和“鳥巢”形狀，而得名“鳥巢”。

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4萬噸，其中桁架1.4萬噸，組合柱約1.3萬噸，次結(jié)構(gòu)1.2萬噸，樓梯馬道等0.5萬噸。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)：

國家體育場的屋面由鋼結(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,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、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門的研究課題，采取有效的預(yù)控措施，現(xiàn)場焊接難度大，焊材總消耗量約兩百噸。

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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