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1、国家体育场（鸟巢）施工科技创新与总承包管理北京城建集团国家体育场工程总承包部 李久林国家体育场位于奥林匹克公园中心区南部，为北京2008奥运会的主会场，承担开幕式、闭幕式和田径比赛，奥运会期间可容纳观众9.1万人，其中临时坐席11 000个（赛后拆除）。工程占地面积20.4公顷，总建筑面积约25.8万，檐高69.21m，东西长280m ，南北长333m。体育场建筑呈椭圆的马鞍形，外壳由约4.2万吨钢结构有序编织成“鸟巢”状独特的建筑造型，体育场内部为上、中、下三层碗状看台，看台板为预制混凝土构件，观众座席下为4-7层混凝土框架结构，采用钻孔灌注桩基础。建设单位为国家体育场有限责任公司，设计单位
2、为瑞士赫尔佐格和德梅隆、中国建筑设计研究院、奥雅纳组成的设计联合体，总承包单位为北京城建集团。工程于2003年12月24日开工建设， 2008年6月27日竣工。1工程概概况及建建造难点点国家体育场场工程具具有技术术上挑战战性、功功能上综综合性、管管理的上上复杂性性、时间间上的紧紧迫性等等特点。作作为一座座设施先先进、功功能齐全全、造型型特异、科科技含量量高、充充满了时时代气息息的智能能建筑，国国家体育育场的建建造是一一个庞大大而复杂杂的系统统工程。由由于建筑筑师追求求的是浑浑然天成成的鸟巢巢造型，在在这一设设计理念念的主导导下，国国家体育育场工程程由外至至内无不不体现出出“杂乱无无序”的结构构
3、构造，外外围钢结结构由巨巨形弯扭扭构件编编织而成成，内部部混凝土土结构由由倾斜、旋旋转角度度各异的的斜（扭扭）柱以以及斜梁梁组成的的异形框框架结构构。将这这种特异异的设计计造型变变成建筑筑实体无无疑是一一个巨大大的技术术挑战，建建设工期期相对于于庞大的的体量而而言十分分紧迫。由于体育场场为大跨跨空间结结构，基基础桩受受力巨大大且受力力机理复复杂，存存在抗压压桩、抗抗拔桩、抗抗水平力力桩多种种形式，质质量标准准要求很很高，桩桩基施工工难度很很大；工工程地下下室外墙墙设计有有2000m长弧弧形墙，体体育场基基础底板板为9550m74mm片筏基基础，不不设伸缩缩缝，钢钢结构承承台砼厚厚达100m,对
4、对于如此此超长超超厚的现现浇混凝凝土构件件，抗裂裂问题非非常突出出，工程程设计使使用年限限为1000年，耐耐久性指指标要求求高；国国家体育育场混凝凝土框架架结构存存在大量量异形构构件，其其中800%的砼砼柱为斜斜柱，最最大倾斜斜达600，特别别是1224根跨跨3-44层超高高斜（扭扭）柱，最最大斜长长21米米，采用用常规模模架形式式极难实实现，其钢筋骨骨架连接接固定、混混凝土浇浇筑难度度极大；国家体体育场工工程各楼楼层结构构外边线线极不规规则,且存在在超长外外斜柱、高高空空间间环梁等等复杂的的结构形形式，采采用常规规的架体体设计无无法实现现支撑及及防护功功效；工工程1447000块清水水看台板
5、板，规格格型号多多，质量量标准要要求高。国家体育场场钢结构构为巨型型空间桁桁架编织织结构，国国内外尚尚无先例例，给钢钢结构施施工带来来了一系系列前所所未有的的施工技技术难题题。为实实现“鸟巢”独特造造型，其其肩部主主次钢结结构均采采用无固固定线形形的空间间箱型弯弯扭构件件，总用用钢量约约140000tt。设计计只提供供了弯扭扭构件控控制点的的三维坐坐标，弯弯扭构件件建模及及展平放放样、构构件加工工制作国国内外钢钢结构企企业均无无成熟经经验可借借鉴，需需开发专专用设计计软件、加加工设备备及配套套工艺；因结构构跨度大大、体型型复杂，整整体安装装方案的的确定不不仅决定定钢结构构的成败败而且对对整个工
6、工程能否否按时竣竣工具有有决定性性作用；体型庞庞大、最最重达3360tt的巨型型复杂钢钢构件吊吊装其重重心确定定、吊耳耳设计、吊吊装方法法等都需需要进行行针对性性研究；420000tt钢结构构全部采采用箱型型截面，安安装接口口达40000个个，特别别是卸载载后进行行顶面及及肩部次次结构安安装，如如何保证证对口质质量，存存在巨大大的技术术难题；要在1194条件完完成1228个合合拢口的的整体合合拢，采采用何种种合拢方方式、合合拢工艺艺措施、温温度监测测，特别别是在北北京地区区8月份完完成整体体合拢，国国内外施施工企业业均无成成熟的经经验可借借鉴；1140000t、6万m2大跨跨度马鞍鞍型钢屋屋盖
7、整体体分级同同步卸载载国内外外尚无先先例，卸卸载方案案的确定定、支撑撑体系设设计、卸卸载系统统选择、监监控量测测等直接接决定卸卸载工作作的成败败，需要要进行针针对性研研究；鸟鸟巢钢结结构为全全焊接结结构，焊焊缝长度度达300万m，同时时存在高高强钢厚厚板焊接接、大规规模仰焊焊、低温温焊接、多多杆件交交汇节点点焊接等等技术难难题，如如何保证证焊接质质量难度度巨大；如何保保证造型型复杂、体体型庞大大鸟巢钢钢结构的的安装精精度和建建筑效果果，需要要建立高高精度的的测量控控制网和和构件拼拼装、安安装的高高精度测测控；特特别是实实时获取取已安装装构件的的接口位位形，以以指导构构件的地地面拼装装和高空空安
8、装，及及时消纳纳各种误误差对于于保证安安装质量量和进度度具有极极为重要要的作用用，需要要研究相相应的测测控技术术。2施工科科技创新新组织针对鸟巢十十分独特特的设计计而带来来的极为为复杂的的施工技技术，北北京城建建集团国国家体育育场工程程总承包包部进行行了科技技信息查查新和检检索，积积极组织织工程技技术人员员，并联联合冶金金建筑研研究院、中中国建筑筑科学研研究院以以及清华华大学、北北京建工工学院等等科研院院校开展展科技攻攻关，进进行科研研项目的的立项，并并成立了了18个个课题组组具体负负责实施施。为了了实现对对国家体体育场工工程科技技攻关工工作进行行系统化化管理，圆圆满地完完成各级级科技立立项课
9、题题的研究究工作，及及时、有有效地指指导工程程施工，国国家体育育工程总总承包部部统一制制订科技技攻关计计划并下下发至各各课题组组，将项项目落实实到课题题负责人人。国家体育场场工程施施工科技技立项情情况序号课题名称所属专业子课题名称称1国家科技攻攻关课题题国家家体育场场结构设设计与施施工的安安全关键键技术研研究钢结构、砼砼结构(1)灌注注桩基础础工程施施工技术术研究；(2)超长长结构混混凝土裂裂缝控制制技术研研究；(3)双斜斜柱综合合施工技技术研究究；(4)空间间弯扭箱箱型截面面构件及及多向微微扭空间间节点的的加工制制作技术术研究；(5)高强强钢Q4460厚厚板（1100mmm）焊接接性能试试验
10、、焊焊接工艺艺技术研研究；(6)巨型型马鞍型型空间钢钢结构整整体卸载载技术研研究。2国家科技攻攻关课题题北京市市科委配配套课题题国家家体育场场关键施施工技术术与安全全研究钢结构、砼砼结构（1）高大大空间综综合支撑撑架体研研究与应应用；（2）超高高矩形钢钢管永久久模板钢钢筋砼斜斜（扭）柱柱施工工工艺研究究；（3）大型型钢结构构工程质质量控制制与管理理信息系系统的研研究与开开发；（4）国家家体育场场混凝土土结构耐耐久性（100）年关键技术研究。3国家“十五五”重点科科技攻关关项目建建筑业信信息化关关键技术术研究信息化（1）大型型建筑安安装工程程总承包包施工管管理信息息系统；（2）建筑筑工程多多参与
11、方方协同施施工管理理平台；（3）基于于IFCC标准的的建筑工工程4DD施工管管理系统统。4北京市科委委科研项项目课题题国家家体育场场钢结构构设计与与施工关关键技术术研究 钢结构、膜膜结构（1）国家家体育场场钢结构构负温焊焊接试验验研究应应用；（2）国家家体育场场钢结构构合拢技技术的研研究应用用；（3）国家家体育场场钢结构构顶面次次结构安安装技术术研究应应用；（4）国家家体育场场膜材及及膜结构构检验技技术研究究。508办“三三大理念念课题”测量（1）钢结结构、膜膜结构施施工三维维激光测测量技术术研究与与应用。3主要科科技创新新成果国家体育场场施工科科技成果果鉴定情情况序号项目名称完成单位鉴定单位
12、鉴定时间成果水平获奖情况1国家体育场场混凝土土结构耐耐久性（100年）关键技术研究北京城建集集团中国建筑设设计研究究院等北京市建委委2007年年6月1日国际先进水水平“国家体育育场混凝凝土结构构工程关关键技术术研究”获20007年北北京市科科技进步步三等奖奖2国家体育场场工程矩矩形钢管管永久模模板混凝凝土斜扭扭柱施工工技术及及应用研研究北京城建集集团等北京市科委委2006年年3月3日填补国内空空白，国国际领先先水平3国家体育场场钢结构构工程QQ4600E-ZZ35厚厚板焊接接技术及及应用研研究北京城建集集团等北京市科委委2006年年1月119日填补国内空空白，国国际先进进水平2006年年北京市
13、市科技进进步二等等奖4国家体育场场大跨度度马鞍型型钢结构构支撑卸卸载技术术研究及及应用北京城建集集团等北京市建委委2007年年2月1日填补国内空空白，国国际先进进水平“国家体育育场钢结结构工程程关键施施工技术术研究与与应用”正在申申报20008年年北京市市科技进进步奖5国家体育场场钢结构构工程箱箱型弯扭扭构件制制作及多多向微扭扭节点制制作技术术及应用用研究北京城建集集团等北京市建委委2007年年2月1日填补国内外外空白，国国际领先先水平6建筑工程多多参与方方协同工工作网络络平台系系统清华大学北京城建集集团教育部2006年年1月119日填补国内空空白，国国际先进进水平7基于IFCC标准的的建筑工
14、工程4DD施工管管理系统统清华大学北京城建集集团教育部2006年年12月15日填补国内空空白，国国际先进进水平8国家体育场场施工测测量技术术研究与与实践 北京城建勘勘测设计计院 北京城建集集团 北京市建委委 2007年年12月18日 国际领先 此外，还申申请专利利13项项，已获获3项专利利授权，2项软件著作权。完成了北京市级工法6项,国家级工法4项，10项新的技术标准，公开发表学术论文100多篇。针对国家体体育场混混凝土结结构复杂杂特点，从从设计、施施工及检检测全方方位对国国家体育育场混凝凝土工程程关键技技术进行行了研究究，在国国内民用用建筑领领域首次次针对混混凝土结结构高耐耐久性要要求，从从
15、耐久性性设计、高高性能混混凝土研研制、结结构施工工以及结结构检测测评估四四方面开开展了系系统的研研究工作作，解决决了超长长、大体体积混凝凝土结构构抗裂等等技术难难题，经经济、社社会效益益重大；针对工工程斜柱柱、斜梁梁及不规规则边梁梁等异型型结构，通通过模架架试验、有有限元分分析、实实体试验验柱制作作和测试试分析等等多项研研究，研研发了斜斜柱、斜斜梁专用用模架体体系，超超高混凝凝土斜柱柱泵送顶顶升技术术以及高高大空间间组合脚脚手架技技术等，成成功解决决了施工工难题；鉴于桩桩基受力力复杂，特特别是“鸟巢”钢结构构基础承承受极大大的竖向向力、水水平力及及弯矩，在在充分研研究的基基础上，确确定了桩桩、土、承承台共同同作用的的设计方方案。通通过244根试桩桩，取得得了单桩桩承载力力特征值值、桩端端桩侧阻阻力分布布、后压压浆效果果、地基基土水平平抗力系系数的比比例系数数m值、水水平荷载载作用下下桩身内内力分布布状况、桩桩土承台台共同工工作效应应等参数数，为工工程桩设设计优化化和施工工质量控控制提供供了充分分依据，保保证了工工程质量量，节省省工程造造价200%以上上；针对对预制看看台板为为非预应应力薄壁壁构件，造造型复杂杂、观感感要求高高的特点点，从模模板
