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世界建筑史上具有开创性意义的鸟巢体育馆施工组织设计

第一节工程概况及工程特点

第五节钢结构加工运输方案

JCT622-2009标准下载第十二节施工组织管理机构

第十三节工程质量保证体系

第十四节安全健康管理措施

第十六节雨季、冬季技术措施

第十七节现场文明施工及环保措施

*体育场“鸟巢”方案被认为在世界建筑史上具有开创性的意义，因而承接这一项目意

味着我们将面临一次空前的挑战。赢得这一挑战我们将获一次空前的超越自我的飞跃。

承接这一项巨大的、面向

21世纪的、饱含人文奥运观念的人民体育圣殿，我们必须解决

诸如：“非规则”的钢结构体系设计、加工、安装，资源的本土化，巨型可开启屋顶的稳定、

可靠性，经济的运营维护，切实有效的抗震防灾措施等一系列技术课题。这一系列课题的解

决均有赖于合理地整合应用成熟的现有先进技术，以国际先进的技术成果为催化剂推动设计、

建造、安装技术的整体提升。建立并完善技术创新机制，高效运用现代信息技术，充分利用

国内外各方面技术专家的技术知识优势，是我们实现技术持续推进的必经之路。

通过认真研究招标文件和“鸟巢”方案的特点以及工程建设的背景和总体进度要求，我

根据深化设计结果，确定经济合理的主钢结构钢材选型，力争做到主钢结构并用钢材的

资源供应本土化，相应制定合理的焊接工艺；

通过对建筑结构方案的深化设计和优化，确定合理的结构和构件体系；针对主次结构布

置“非规则”特点，根据国内现有的工艺及装备水平确定合理可行的连接节点和加工分段形

式；合理组织国内钢结构加工力量资源保证在统一的质量要求前提下实现钢结构加工工期目

选择先进、合理、可行的钢结构安装方案；先进可行的现场焊接工艺；统筹安排组织施

工现场的大型构件分段组拼，运输，拼装和吊装，确保质量和工期目标的实现。

本工程具有目前世界最大的可开启屋盖系统，设计采用合理的轮轨、驱动及控制系统，

严格的安装精度控制和调试是保证其运营中可靠运行的保证。

钢结构的防腐涂装是保证整个**体育场工程百年设计使用寿命质量目标实现、降低运营

期间维护费用的关键工序，选择合理的除锈工艺和科学优质的涂层配套方案是关键。

本项目中的屋顶工程创造了两项世界之最：目前世界上最大的具有可开启屋盖的全天候

ETFE膜在国内罕有采用,国内、国外均没有统一的质量检验标准。因此工程开始后应立

即召集设计、监理、供货商、总承包商以及中国钢结构协会空间钢结构分会膜结构专家、政

府质量监督部门共同制定ETFE膜结构的质量检验标准，规定供货商所应出具的工程技术资料

和质量证明材料，以利工程实施中的质量监督管理。

ETFE供货商或承包人应配合承担膜结构的构造设计，同时必须考虑屋面排水系统的设

计，以保证屋面系统设计的统一性。

通过日照分析对不影响草坪照明的部位（如：看台高处上方屋顶）的ETFE膜结构适当采

用印有不同密度圆点的ETFE膜材降低透光率，减少紫外线透射对观众的伤害。

膜安装过程中必须充分考虑膜结构与屋面排水系统、充气（含空气过滤、除湿和加热）

气压保持系统安装的复杂性，合理化分钢结构施工分阶段验收区域，为膜结构安装的提早插

入施工创造条件。同时充分注意膜材的特性，合理安排工序，作好成品保护。

以下按钢结构工程和屋面膜结构工程两部分叙述施工方案。总体进度计划附后。

2008年**主会场，可容纳

100，000人同时观看比赛。支承体育场看台的放

射状混凝土框架结构与环绕它们并形成主屋盖的空间钢结构完全分离。空间钢结构由一系列

门式桁架围绕着体育场内部碗状座席区旋转而成，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。所有的钢结构构件自然裸露在外，不加幕墙或其他外墙的粉

饰，形成建筑物独有的外观特点。

工程±0.00标高相对于绝对标高为

45.50m，屋面呈双曲面马鞍型，东西跨度结构相对标

66.87米，南北跨度结构相对标高为

40.01米。屋盖主结构为箱型截面，上弦杆和下弦杆

1.5米，上下弦杆之间为边长

0.75米的箱型竖腹杆与斜腹杆交错编织，屋盖矢高为

12.00米。屋盖竖向由

24根钢格构柱支撑，每根钢格构柱由

组成，使荷载通过它传递至基础。可开启屋盖由两个部分组成开启和关闭系统，矢高为

1.2钢结构构件尺寸及重量统计

位置截面尺寸(mm)截面类型

有移动屋盖轨道处1500*1500*60a

外圈1500*1500*36b

中圈、内圈1500*1500*25b

有移动屋盖轨道处、外圈1500*1500*36b

内圈、中圈1500*1500*25b

有移动屋盖轨道处、外圈750*750*30a

内圈、中圈750*750*12b

柱弦杆外侧弦杆1500*1500*40b

1500*1500*80a

内侧其它弦杆1500*1500*60a

0~20m腹杆750*750*40a

其它腹杆750*750*30a

柱间支撑1500*800*25

悬臂区域500*500*40a

屋顶外环500*500*20a

其它400*400*16a

悬臂区域300*300*24a

屋顶外环300*300*10a

其它200*200*8a

注：主结构、次结构截面类型详见附图。

次结构构件采用Q235钢材，其它构件采用Q345钢材。

截面类型a截面类型b截面类型c

截面类型a截面类型b截面类型c

仅有横向加劲肋有纵、横向加劲有多排纵、横向加劲肋

主结构重(t)55000

次结构重(t)4900

移动屋盖重(t)1580

结构总重(t)61080

1.3.1工程规模大，构件吨位重

1.3.1.1椭圆形主结构屋盖长轴339.20米，短轴291.55米；中心环体长轴142.24米，短

轴74.50米，矢高12.00米。开启屋盖跨度大81.00米。

1.3.1.2单根钢柱最大截面尺寸1.5m×1.5m×80(40)mm，长度60米，单重188.4吨。三根

钢柱组成一根钢格构柱，总重量590吨。井字桁架由上下弦杆及腹杆组成，最大吊装长度约

60米，重约385吨；斜桁架由上下弦杆及腹杆组成，最长吊装长度约69米，重约312吨。

开启屋盖单个尺寸81.00m×74.20m×7.5mm，单重790吨。

1.3.2设计新颖，节点复杂

1.3.2.1工程设计有诸多亮点：钢结构外侧无装饰结构，构件交叉编织即组成建筑外造型。

屋面设置大跨度可开启屋盖。屋盖采用ETFE充气膜结构。

1.3.2.2主体构件均为大截面箱型结构，杆件相交节点复杂，一个节点在三维空间汇交多

根杆件。为营造“鸟巢”效果，屋面次结构节点更是复杂多变，规律性很少。

1.3.3.1单体构件体形大，无法直接运输、安装，需采取分段加工。为保证施工质量，必

须确定合理的加工工艺。

1.3.3.2材料为低合金结构钢Q345，板厚分为40mm、60mm、80mm。大箱型断面，对

焊接产生的应力、变形收缩值和层状撕裂都很难控制。总焊接焊条、焊丝数百吨，焊接量非

1.3.3.3中心环体两端为弧形，与斜桁架相接会出现锐角相接，施工操作面小，焊接困难，

3.3.4可开启屋盖安装要求精度高，必须保证其使用功能。

1.3.3.5钢结构构件均裸露在外，需要对构件进行长效防腐处理；由于防腐面积巨大，如

需进行再次涂装工程量非常大。

1.3.3.6由于膜结构“镶嵌”在屋面次结构空当部分，使膜结构外形极不规则，加工工作

1.3.4.1工程为**主会场，工程必须按时交付使用，工期绝不能拖延；

1.3.4.2与土建单位存在立体交叉作业，工程总指挥部必须合理调配各参战单位的施工部

署，统筹安排，使工程有序施工。

1.3.4.3从钢结构深化设计、组织工程材料、构件制作、运输，到现场施工准备，拼装，

提升、吊装，工序繁多，必须衔接紧密、穿插流水、人员机械配备充足，才能按期保质完成。

2.1北京奥林匹克公园（B区）**体育场项目法人合作方招标文件（第一卷～第五卷）、

答疑文件及往来传真、信函；

2.2**体育场工程深化设计方案；

2.3现行国家施工规范、标准及规程（但不限于）

1GB700碳素结构钢

GB/T1591低合金高强度结构钢

GB5313厚度方向性能钢板

4GB5117碳钢焊条

5GB5118低合金钢焊条

6GB/T14957熔化焊用钢丝

7GB/T14958气体保护焊用钢丝

8GB/T1228～1231钢结构高强度六角头螺栓、大六角头螺母、垫圈与技术条件

9GB5780六角头螺栓—C级

10GB3632～3633钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副

11JGJ82—91钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程

13GBJ17—88钢结构设计规范

15CECS102：98门式刚架轻型房屋钢结构技术规程

16JGJ81—2002建筑钢结构焊接规程

18GB50205—2001钢结构工程施工质量验收规范

19GB11345—89钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果的分级

20GB3323钢融化焊对接接头射线照相和质量分级法

21GB500715高层民用建筑设计防火规范

22GB8923涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级

23GB14907钢结构防火涂料通用技术条件

24CECS24：90钢结构防火涂料应用技术规程

26参照厂家及相应国家膜结构技术标准及规范

27公司企业标准：质量保证手册及施工作业指导书

2.4施工单位在类似结构工程中丰富的施工经验。

由于建筑结构的特殊性，对工程材料的采购、钢构件的加工、安装方案的选择都提出了

3.1.1工程材料采购

工程用钢量特别是厚板用量大，且全部钢结构外露，要求钢材满足负温度下的力学性能。

通过结构优化设计分析得出的结构的应力状况，采用国产

Q345D级钢板即可满足要求。为保

证钢材的适焊性和抗层状撕裂性能，建议采用满足冶金部标准

用钢板行业标准）的优质国产钢材。目前，国内有能力生产优质中厚钢板的知名企业，完全

JIS标准、ASTM标准及

大量钢材完全可以实现本土化采购。

由于结构构件板材厚、重量大，且总加工量非常大。加工厂家的选择不仅要保证厚板加

工成型的质量，而且要保证有较强的年生产能力。因此，加工厂家不一定限制在某一企业，

要在全国优秀的钢结构加工企业中综合考察、选择，最终确定钢构件加工企业。同时，充分

考虑北京加工企业运输的便利条件，普通的、小型构件可选择在北京当地加工，来分担主要

为了控制钢结构的施工质量，我们采用现场组拼焊接，整体提升吊装，减少临时支撑的

数量，减少在空中的焊接施工量，保证钢结构的焊接质量。首先进行钢屋盖中心环体+部分

斜桁架采用地面组装，整体提升吊装。主桁架在提升结构就位后，整体拼装吊装，次结构构

件在主桁架安装后吊装焊接。在地面组装中，要设置能够使构件翻转的装置。

钢结构总体安装吊装步骤：

步骤一：拼装中心环体及内圈斜桁架，吊装钢格构柱

步骤二：结构第一次提升后拼装外圈斜桁架

步骤五：整体吊装可开启屋盖

由于建筑物结构外形复杂，为形成“鸟巢”造型，屋面杆件布置极不规则，为膜结构加

工及安装造成极大困难。必须做好产品统一编号，便于施工。而且必须在现场配备膜结构加

工设备，以备可能出现的修补作业。

由于ETFE透明充气膜强度相对较差，因此膜结构的安装作业面上方及水平20m距离内不

得同时作业，避免因电焊或其它尖锐物体对膜造成伤害。

3.2.1.虽然工程占地面积大，但由于工程量大，参战单位多，施工工序复杂，必须合理安

排施工现场平面布置，才能使施工合理有序地运转。

3.2.1.1.施工场地以成府路为界分为南北两个区域。北侧红线内区域为钢构件周转仓库，

构件由加工厂运至周转仓库，设置两台30吨龙门吊及一台50吨履带吊车负责构件装卸。南

63吨龙门吊负责构件搬运、装车；

50吨履带吊车负责构件平拼。构件平拼完成后，运至安装场地进行立拼装。

3.2.1.2由于钢构件体型巨大，主构件组拼后一般在

12m×12m左右或更大，为保证构件

运输顺畅，体育场混凝土看台西北角预留

15米宽构件运输通道，构件通过运输通道将拼装场

3.2.1.3场区中心由跑道至看台区域为中心环体拼装构件堆放场地，跑道内侧（足球场区）

为拼装外挑斜桁架时构件堆放场地。安排一辆

600吨履带吊车在场区中心负责组拼提升结构

3.2.1.4沿体育场外侧一周为钢格构柱、柱间交叉支撑、斜桁架构件堆放及立拼装场地。

300吨履带吊车进行组拼、吊装。

3.2.1.5体育场南北两侧各设置一个开启屋盖拼装平台，两边同时作业。待主体钢结构完

1250吨履带吊车双机台吊进行开启屋盖整体吊装。

3.2.1.6膜结构施工在钢结构分部完成吊装、涂装后进行GB／T 39434-2020 臭氧处理中央空调循环冷却水技术要求.pdf，可在体育场内部布置施工区域

及摆放加工设备，场地相对较为充足。

3.2.2为使工程清晰有序进行，对施工现场进行分区，以井字桁架为分区线，钢结构施工

1区、2区、3区玻纤布外墙保温施工方案，中部为

区。屋面结构吊装时按照施工区域对称吊装。

3.2.3工程场区总体布置、施工区域划分见“钢结构施工阶段现场平面布置图”