国家体育场钢结构施工过程模拟分析
土施工造成影响。在进行主桁架建模时，在设
置临时支撑塔架的位置均采用双K节点。双向主
桁架共• 计算分析表明，安装结构顺序对结构构件的变 形，内力有较大的影响，所以需对其进行详细 的施工模拟分析。运用有限元计算程序中将”
死单元“（丌参不整体结构分析的构件）逐次
• 为了准确反映结构在施工过程 中及施工完成后的受力状态， 在结构整体分析模型中将前述8 个主要安装步骤分为4个控制性 施工阶段： • 第1 阶段 :24 根桁架柱、立面 次结构，主桁架，里面楼梯吊 装完毕，主架上弦在临时支撑 塔架上方的施工分段处断开 ,形 成分段简支的十字交叉桁架。
• 第2 阶段 :主结构形成 ,临时支撑 塔架卸载。 • 第3 阶段 :顶面次结构不转角区立面次结构、楼
顶面次结构的内力不用钢量 ,可以作为减少结构用钢量的
手段之一。
• 3 顶面次结构板块内构件的安装顺序对构件内力有较大的 影响 ,在确定吊装方案时应考虑该因素的影响。 • 4 临时支撑塔架反力不钢结构卸载变形量的计算可以作为
临时支撑塔架设计不卸载变形控制的参考依据。
• 5 通过对肩部不顶面次结构后装引起的结构几何构型变化 进行了分析 ,提出对安装误差控制的措施。
1.1 确定钢结构安装方案的原则 1.符合现场实际情况，满足总体 施工进度要求。 2.控制吊装单元的重量减少对超 大型吊装设备的需求。 3.通过考虑施工顺序，实现结构 优化目标。 4.考虑到多家单位参不施工，尽 量减少相互影响。
临时支撑塔架布置
• 临时塔架的布置尽量均匀，对称。临时支撑塔 架丌宜过少。也丌宜过多，否则会对看台混泥
激活的技术，对钢结构在整个施工过程中进行 分析，模拟施工过程中刚度中变形和荷载的变 化情况。将整个施工过程分为若干个个主要阶 段，进行第N阶
• 段结构受力分析时，将在其后安装的单元称之 为”死单元“，这些单元是没有刚度不自重的。
在进行N+1阶段的受力分析时，在该阶段安装的
死单元被激活，恢复应有的刚度和自重效应。
6 国家体育场大跨度钢结构施工过程的模拟分析方 法可以作为其他大跨度结构设计时的参考。
国家体育场钢结构主要安装步骤
主要计算结果不分析
小结
• 1 本文针对国家体育场大跨度结构的特点 ,建议采用高空 散装法进行钢结构施工安装 ,并提出临时支撑塔架的布置 方案。 • 2 钢结构安装过程模拟计算表明 ,安装顺序对结构的内力 不用钢量有明显的影响 ,采用临时支撑塔架卸载后再安装 顶面次结构的方式 ,可以改善整体结构的合理性 ,降低屋盖
国家体育场钢结构施工过程分析
主讲人：熊戈
引言
在国家体育场设计中进行大跨度钢结构施工 过程模拟分析的主要目的是在综合考虑总工期 要求、现场安装条件以及结构优化的基础上 ,提
出大跨度钢结构施工顺序建议 ,并从结构设计的
角度提出对钢结构现场安装的技术要求。卸载 过程圆满成功是“鸟巢”建造的重要里程碑。
钢结构安装方案
梯柱的上半部分安装完毕。
• 第4 阶段 :膜结构、马道、音响设备、灯具、排 水管及各种管线全部安装完毕。
国家体育场钢结构主要安装步骤
国家体育场钢结构主要安装步骤
国家体育场钢结构主要安装步骤
国家体育场钢结构主要安装步骤
国家体育场钢结构主要安装步骤
国家体育场钢结构主要安装步骤
国家体育场钢结构主要安装步骤
钢结构作业—鸟巢
鸟巢研究报告鸟巢结构形式：“鸟巢”外形结构主要由巨大的门式钢架组成，共有24根桁架柱，现已完成20根桁架柱整柱及2根下柱吊装。
国家体育场建筑顶面呈鞍形，长轴为332.3米，短轴为296.4米，最高点高度为68.5米，最低点高度为42.8米。
传力途径：在保持“鸟巢”建筑风格不变的前提下，新设计方案对结构布局、构建截面形式、材料利用率等问题进行了较大幅度的调整与优化。
原设计方案中的可开启屋顶被取消，屋顶开口扩大，并通过钢结构的优化大大减少了用钢量。
大跨度屋盖支撑在24根桁架柱之上，柱距为37.96米。
主桁架围绕屋盖中间的开口放射形布置，有22榀主桁架直通或接近直通。
为了避免出现过于复杂的节点，少量主桁架在内环附近截断。
钢结构大量采用由钢板焊接而成的箱形构件，交叉布置的主桁架与屋面及立面的次结构一起形成了“鸟巢”的特殊建筑造型。
主看台部分采用钢筋混凝土框架一剪力墙结构体系，与大跨度钢结构完全脱开。
关键构造：鸟巢是一个大跨度的曲线结构，有大量的曲线箱形结构，设计和安装均有很大挑战性，在施工过程中处处离不开科技支持。
“鸟巢”采用了当今先进的建筑科技，全部工程共有二三十项技术难题，其中，钢结构是世界上独一无二的。
“鸟巢”钢结构总重4.2万吨，最大跨度343米，而且结构相当复杂，其三维扭曲像麻花一样的加工，在建造后的沉降、变形、吊装等问题正在逐步解决，相关施工技术难题还被列为科技部重点攻关项目。
“鸟巢”外形结构主要由巨大的门式钢架组成，共有24根桁架柱。
国家体育场建筑顶面呈鞍形，长轴为332.3米，短轴为296.4米，最高点高度为68.5米，最低点高度为42.8米。
为了有效控制构件的最大壁厚，减小焊接工作量，使连接构造比较合理，在设计中采用了高强度的Q460钢材。
Q460钢材，大多数人可能都不了解。
“鸟巢”结构设计奇特新颖，而这次搭建它的钢结构的Q460也有很多独到之处：Q460是一种低合金高强度钢，它在受力强度达到460兆帕时才会发生塑性变形，这个强度要比一般钢材大，因此生产难度很大。
简析国家体育场(鸟巢)钢结构安装工程质量管理及焊接技术
焊接１＝艺无成熟经验可借鉴。Ｑ４６０Ｅ—Ｚ３５
万方数据
厚板焊接技术应用研究（焊接性研究），目的是为Ｑ４６０Ｅ—Ｚ３５钢材焊接丁艺的合理选择与评定提供科学的依据．以指导钢结构工程Ｑ４６０Ｅ—Ｚ３５的焊接施上，这项工作存在极大的风险和难度。
１４０
ｍｍ铸钢共有１９个规格，设计用钢
２
２００８年第７期
屋盖主结构的杆件均为箱型构件．其中，主桁架断面商度为１２ｍ，上坛杆截面
为１２００ｍｍ×１２００ｍｍ～１０００ｍｍ×ｌ０００
ｍｍ．下弦朴截面为１
０００ｍｍｘｌ２００ｍｍ
＾，８００ｍｍ×８００ｍｍ．腹杆截面基本为６００
ｍ×６００ｍｍ．土桁架沿洞口斜角交叉布
２００８年第７期
３
万方数据
３几项典型焊接应用技术
３．１
Ｑ４６０Ｅ焊接性试验
焊接性是指钢材（材料）在限定的施工条件下，焊接成按规定设计要求的构件，并满足预定运营要求的能力。
（１）国产Ｑ４６０Ｅ—Ｚ３５钢在预热１５０℃情况下采用焊条电弧焊。其插销冷裂纹试验的临界断裂应力为６２０ＭＰａ。该材料对冷裂纹不敏感．从该材料的力学性能试验结果叮知．屈服应力为
置。桁架柱为ｉ角形格构柱．每根格构柱
由两根１２００ｍｍ×１２００ｍｍ箱型外柱和
图ｌ国家体育场钢结构剖面施上示意图及内景
量为４．２万吨．实际用钢５．３万吨。
鸟巢工程存在大量复杂的焊接节点．板件的厚度较大。板件之间的相巨约束显
著．大量焊缝集中，焊接应力较大，柱脚结构复杂．内部筋板多数要求全焊透焊接，焊缝纵横交错．施工场地狭窄．控制焊接
国家体育场“鸟巢”钢结构安装Ｔ程从２００５年１０月开始到２００６年１１月结束．历时１２个月。
体育馆钢结构工程工作总结
体育馆钢结构工程工作总结前言本文主要介绍体育馆钢结构工程的建设情况及工作总结，旨在对未来同类工程建设提供一定参考。
项目概述本次体育馆钢结构工程是为了满足当地体育运动需求而建设的，其总建筑面积为30000平方米，其中钢结构占总体积的70%。
本工程设计采用了先进的CAD技术、二次开发和BIM技术。
工程建设情况设计阶段设计阶段对于整个钢结构工程的施工而言，具有举足轻重的作用。
本工程选派了三家设计公司进行设计，最终由中国建筑设计院承担了此项工作。
在设计过程中，设计公司根据当地环境和体育馆建筑布局，选用了一系列高强度钢构材料进行建设。
结构设计采用了最先进的BIM技术进行模拟和优化，有效地避免了施工中的风险和错误。
施工阶段本工程的施工全部采用了现代化的钢结构工程施工技术，并且结合BIM技术，实现了施工过程的可视化和一体化。
工期为一年半，采用了分批施工的方式，先完成主体结构，然后进行钢结构覆盖，最后进行设备安装和内部装修。
在施工过程中，我们注重了施工的安全、质量、期限和成本控制。
为此，我们采用了内部管理制度，实现了严格的施工管理。
此外，我们还定期对施工质量进行检查和监控，确保施工质量和进度达到预期要求。
维护阶段自体育馆钢结构工程完工以来，我们按照维护计划进行定期检查和维护。
在日常维护中，我们结合BIM技术，实现了信息化管理，确保为用户提供最优秀的使用体验。
工作总结本次体育馆钢结构工程的建设，走过了一个漫长而又充实的历程。
通过此次工作，我们不仅积累了丰富的施工经验，更加信心也得到了提升。
成果展示本次钢结构工程建设中，我们利用BIM技术，精心设计、合理施工、严格监管、规范维护，完成了优质的建设工作。
问题反思然而，在此次工程中，我们也遇到了不少挑战和困难，如设计不合理、配合不协调、材料质量和工艺品控等问题。
这些问题督促我们在今后的钢结构工程建设中更加严谨，更加重视质量、安全、进度和成本的控制。
策略思考从本次体育馆钢结构工程建设中，我们深刻认识到，钢结构工程的建设需要有较高的技能和净志质，同时还需要有坚实的专业基础和出色的管理水平，注重技术创新和质量管理，并且关注环境保护，才能够在今后的建设中立于不败之地。
国家体育场的钢结构分析
学号：1241401010
班级：12室内
空间刚架结构。格构式刚架的梁、柱、腹板等构件均采用 由钢板焊接而成的箱形截面。沿体育场平面周边设置的24 根刚架住，柱距为37.958m。22榀刚架主结构、屋面及立 面的次结构、12组大楼梯及楼梯柱共同构成了“鸟巢”架—剪力墙结构体系， 与大跨度钢结构完全脱开。
*
国家体育场主桁架立面展开图
刚架柱
24根刚架柱为空间格构 式构件，由一根垂直的 菱形内弦和两根外向倾 斜的外弦以及内外弦之 间的腹杆组成。刚架柱 的外弦顶部连续扭转逐 渐成为刚架梁的上弦。 两个外弦柱之间利用次 结构对两侧刚架形成侧 向约束。
立面次结构
在格构式空间刚架结 构之间，沿屋顶和外 立面布置了次结构体 系。次结构的主要作 用是增强主结构的侧 向刚度，减小主结构 构件的平面外计算长 度，并为屋面膜结构、 排水沟、下弦声学吊 顶、屋面排水系统等 提供支撑条件。
空间刚架的布置
体育场屋盖中间 开有长轴185.3m， 短轴127.5m的洞 口。22榀刚架围 绕洞口呈放射状 布置，刚架梁为 直通或接近直通， 在洞口边缘邢成 由分段直线构成 的内环桁架。
*
国家体育场主桁架平面布置
*刚架弦杆在相邻
腹杆之间保持直 线，代替空间曲 线构架。在刚架 梁上下弦的节点 尽量对齐，腹杆 夹角一般控制在 60°左右，使网 格大小比较均匀 ，具有较好的规 律性。当刚架梁 上弦节点与顶面 次结构距离很近 时候，将腹杆的 位置调整至次结 构位置。
立面楼梯
立面楼梯
立面次结构的内侧设有12 组大楼梯。每组楼梯均由内 楼梯与外楼体构成，位于相 邻的3个桁架柱之间，是观 众从基座进入较高层看台的 通道。外楼体沿着立面次结 构盘旋而上，内外楼梯交叉 布置，支撑条件复杂。采用 梁式结构，与立面次结构截 面尺寸相同，为了与立面次 结构协调一致，大部分楼梯 柱继续延伸至主桁架上弦或 顶面次结构。
国家体育场鸟巢工程钢结构加工制作介绍
t＞80
Z15
Z25
Z35
4
鸟巢的关键技术问题——焊接
以人为本、科技为先
一、焊接关键技术；
㈠.焊接变形与残余应力控制 ㈡.高拘束条件下焊接热裂纹控制技术的应用 ㈢.高拘束条件下控制冷裂纹技术的应用 ㈣.高强超厚钢板焊接技术
Q460E高强度结构钢的焊接试验和焊接工艺研究； ㈤.铸钢件焊接技术 ㈥. 焊接工艺评定
3
工程概况
以人为本、科技为先
钢材性能
钢材牌号 Q345、Q345GJ Q460、S460ML
冲击性能要求 主结构
D级，-2000C时AK≥34J E级，-4000C时AK≥34J
Z向性能要求
次结构 C级，00C时AK≥34J
----
钢板厚度 (mm)
Z向要求
T＜40 --
40≤t≤60 60＜t≤80
CAD 软 件系统
计算机控 制系统
多点成 形主机
成形 件
多点成形系统的基本构成
24
加工制作技术
以人为本、科技为先
⑷.无模多点成型模具的成型过程 该套多点成形设备的主要成形方法是：成形前把冲头调整到所需的适当位置，使
各冲头形成构件曲面的包络面。在成形过程中各冲头间无相运动。如下图所示。
（a）成形开始
⑵.层状撕裂问题分析： a.层状撕裂危险性分析 b. 层状撕裂敏感性试验--Z向窗口试验
产生层状撕裂主要是取决于钢材的材质，而本工程所选用的钢板其性能上满 足Z35要求，实测钢材的φZ值均在50左右，因此，该钢材具有比较好的抗层状撕 裂性能。
13
焊接技术
以人为本、科技为先
㈤.铸钢件焊接技术
高强度特厚铸钢件的焊接难度较大，按照焊接性试验----焊接工艺评 定----焊接规程制定与执行的程序进行，原则上拟采取以下措施：
国家体育场钢结构桁架柱拼装施工测量
国家体育场钢结构桁架柱拼装施工测量沈李强万里程提要：本文主要从测量手段和测量工艺两方面阐述了国家体育场钢结构工程桁架柱的拼装测量，切实保证了钢结构拼装精度，为钢结构的安装提供了有力保障，期望对类似工程施工提供参考。
关键词：钢结构、桁架柱、拼装测量、MetroIn三维测量系统1工程概况国家体育场空间钢结构由24榀门式桁架围绕着体育场内部碗状看台区旋转而成。
结构组件相互支撑、形成网格状构架，组成体育场整体的“鸟巢”造型。
国家体育场钢结构主要分为：桁架柱、主桁架、立面次结构、顶面及肩部次结构、钢楼梯等，钢结构采用分段高空散装的安装方法。
结合体育场钢结构的结构形式，钢结构分段较为复杂，每个分段单元体积庞大、组成杆件众多，如：每段桁架柱拼装占地长、高、宽都为25米左右，有20多个直杆件和10多个复杂节点拼装而成；每跨立面次结构拼装占地长、宽分别为60米、33米左右，有30多个直杆件和10多个复杂节点拼装而成。
为了保证钢结构顺利安装，最终保证钢结构的安装精度，国家体育场要求对各个部位的钢结构都要进行地面拼装，因此拼装的精度直接影响着钢结构安装的精度和安装效率。
国家体育场桁架柱共24根，每根桁架柱由菱形内柱、外柱及腹杆组成，桁架柱的整体结构外型为上大下小的倒三棱椎结构。
桁架柱结构复杂、外形尺寸较大，平躺高度达30多米，最重桁架柱重量重达700多吨，根据钢柱的现场安装方案，每根钢柱分为二段进行吊装，从保证施工质量要求考虑，钢柱必须进行整体拼装，才能保证分段安装接口处的精度要求；从方便吊装角度考虑，钢柱现场拼装采用在平台上以外柱外侧为胎架面卧拼的方法进行整体拼装。
国家体育场桁架柱拼装测量工作，采用常规测量与 MetroIn工业三维测量系统是相接合的方法，单个部件的就位采用Leica TCA1800全站仪测量，拼装单元的整体检测采用MetroIn工业三维测量系统。
将制作合格的部件运至现场后，通过设计图纸计算出各个部件之间的相对位置关系，并在已搭建好的胎架基础上将其调整、拼装至正确的位置，使拼装完成后的整体空间几何特性满足安装要求。
某体育中心钢结构工程施工技术
某体育中心钢结构工程施工技术一、项目背景体育中心的钢结构工程施工是一个复杂而重要的任务，需要有合理的施工技术来确保工程质量和施工进度。
本文将介绍体育中心钢结构工程的施工技术，以确保建筑的安全性和可靠性。
二、施工前的准备工作1、编制施工组织设计和施工方案，明确施工队伍的任务分工和责任，并组织相关人员进行技术培训。
2、对施工现场进行勘测和测量，确保施工的准确性和精度。
3、做好安全技术措施的制定，包括施工现场的围护和安全帽等个人防护设备的准备。
三、钢结构的施工工艺1、基础施工：包括地面平整、标高确定、基础开挖和混凝土浇筑等，确保基础的牢固和稳定。
2、钢柱、钢梁和钢构件的安装：根据施工图纸和安装要求，采用吊装机械进行吊装，并用螺栓连接各个构件，确保安装的准确性和稳定性。
3、搭设钢结构临时支撑：在钢结构安装过程中，需要搭设临时支撑来支持和固定钢结构，确保安装的安全性和稳定性。
4、钢结构的焊接和校正：通过焊接和校正，确保钢结构的连接处牢固可靠，并且符合设计要求。
5、涂装和防腐处理：钢结构需要进行涂装和防腐处理，以提高其抗腐蚀性和使用寿命。
6、装配钢结构配件及设备：根据设计要求，将钢结构的配件和设备进行装配，确保其功能正常和可靠。
7、验收和保护：在钢结构施工完成后，进行验收和保护工作，确保工程的质量和使用安全。
四、施工中的安全措施1、组织施工人员参加安全培训，提高其安全意识和技术水平。
2、施工现场设置安全警示标志，明确危险区域。
3、组织定期检查和维护施工设备，确保其正常使用和安全性。
4、进行施工现场的巡视和监控，发现和解决安全隐患。
5、配备消防设备和应急救援设备，确保在紧急情况下能及时处置。
五、施工后的收尾工作1、进行工程验收，确保工程质量符合设计要求。
2、清理施工现场，并规范处置废弃物。
3、做好施工档案的整理和归档工作，为以后的维护和管理提供参考。
4、进行工程保修，确保在一定时间内解决施工中出现的问题。
综上所述，体育中心钢结构工程施工技术是一个复杂而重要的任务，需要有合理的施工技术和安全措施来确保工程的质量和安全性。
某体育场钢结构罩棚施工难点及措施分析
３ ． ５ 结构 卸栽
本工程 中的钢结 构罩 棚总 体卸载 吨 位大 、 支撑 点 数多 ， 为 确
保结构 的安全 和整体外 形 ， 需控 制各 点 同步下 降 ， 千 斤顶 需要 数
量多 ， 卸 载组 织难 度大 ； 虽然 在卸 载前对结量 和理论 计算 数值 必定存 在差 异 ， 因此 在 整个 卸载过程 中对 可能 出现 的意外 问题 必须做 好充足 的准备 和 相关的应急方案 ； 此外 ， 卸载后安装 的构件定 位难度 大 ， 由于后 装
构件说 明 构件类型 最大 重量／ ｔ 吊机性 能 吊机 臂长／ 作业 吊钩 额定 允许 ｍ 型号 半 ｍ 重量／ ｔ 重量／ ｔ 吊重／ ｔ
１ ） 组织素 质较 高 的操 作 工人 ， 在 卸 载前 进行 整 体培 训 和 演
习， 在卸载过程 中统 一指挥 ， 并且针对卸载工作设置 独立 信号 ；
１ ． ３ １ ． ３ １ ． ３ １ ． ３
６ ４ ｌ １ ． ８ ｌ ０ ． ９ １ ０ ． ９
６ ２ ． ７ ｌ Ｏ ． ５ ９ ． ６ ９ ． ６
构件 说明
吊机性 能
构件 类型
最大
重 量／ ｔ
吊机 臂长／
型 号
ｍ
作业 吊钩 额定 允许 半径／ ｍ 重 量／ ｔ 重量／ ｔ 吊重 ／ ｔ ２ ６ １ ． ３ ３ ９ ． ０ ３ ７ ． ７
１ ． ３ １ ． ３ １ ． ３
１ ６ ２ １ ６ ｏ ． ７ １ ３ ． ７ ｌ ２ ． ４ ｌ ３ ． ７ １ ２ ． ４
构件的设计和加工制作均按 照原设 计 的理论 外形进 行设计 ， 在 经 过主结构 的卸载后 ， 主结构 的变形使得 后装构件 的实 际安装位 置 同原设 计存在偏差 ， 构 件安装就位的难度非常大 。 为了解决本工程卸载过程 中的问题 ， 采取 以下应对措施 ：
体育馆钢结构工程实施重点与难点分析
体育馆钢结构工程实施重点与难点分析
3。
1 现场安装重点、难点分析及解决措施
3。
1。
1 现场安装重点、难点
3.1.2 现场安装重点、难点剖析
3.1.3 现场安装重点、难点解决措施
3.1.3.1 安装方案的选择
比对多种安装方案，组织专家论证，结合工程结构特点、工期情况、施工现场情况等因素进行优缺点分析，优选出最佳方案，即整个体育场罩棚钢结构工程施工分成二个施工区域,分别为西区和东区。
为了加快确保施工进度，在体育场外侧布置2台150吨履带吊，场内布置1台80吨汽车吊，每个施工区域从中间向两侧吊装，西区钢结构吊装完毕后再吊装东区钢结构.
3。
1。
3。
2 桁架拼装及吊装解决措施
3.1.3。
3 体育场V型柱吊装解决措施
3。
1。
3.4 体育场钢结构桅杆吊装解决措施
3。
1。
3。
5 支撑架卸载后钢结构位移控制措施
3。
1。
3。
6 桁架整体卸载解决措施
3.1.3.7 交叉施工的协调与管理解决措施
3。
1.3。
8 与土建以及其他专业施工队伍的施工配合及衔接
3.1。
3.9 对已完工建筑物成品的保护
3.1。
4 廊坊体育场钢结构施工次序的确定。
国家体育场施工方法
国家体育场的施工方法主要包括钢结构安装和混凝土看台施工。
钢结构是该工程的主要难点，它属于大跨度空间巨型桁架结构，采用编织结构，并大量应用无固定线型的空间弯扭构件。
为实现屋盖钢结构的安装和施工，根据钢结构特点、吊装分段形式和下部混凝土看台结构的布置情况，在主桁架下弦交叉节点的位置共设置了80个3m×3m格构式支撑塔架。
此外，混凝土看台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。
为体现建筑设计理念，“由外部不规则的布置逐步过渡到内部规则、从无序到有序”，混凝土看台外围柱都是不规则倾斜的，形成大量的独立柱，与钢结构无序的结构布置相呼应，并在视觉上形成强烈的冲击力。
整个施工过程中的关键施工技术包括方案选择、施工部署、主次结构吊装、钢结构合拢和支撑卸载以及厚板焊接等。
值得一提的是，国家体育场工程按PPP（Private + Public + Partnership）模式建设，由北京市国有资产经营有限责任公司与中国中信集团联合体共同组建的项目公司负责投融资、建设、运营和管理。