国家体育场钢结构施工关键技术

国家体育场钢结构施工关键技术

李久林高树栋邱德隆李文标万里程魏义进陈桥生

提要：本文主要从方案选择、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方面对国家体育场钢结构工程安装过程中的关键施工技术

进行了介绍，期望对类似工程施工提供参考。

关键词：钢结构、吊装、合拢、卸载、厚板焊接、关键施工技术

1工程概况

国家体育场钢结构工程由24根门式刚架围绕着体育场内部混凝土碗状看台区旋

转而成，其中22根拉通或基本拉通。大跨度钢结构大量采用由钢板焊接而成的

箱形构件，交叉布置的主结构与屋面、立面的次结构一起编织成“鸟巢”的造型。

所有钢结构构件形成结构及建筑外形。

E1-1国家体育场钢结构工程效果阂01-2板厚分布图

钢结构屋面呈双曲面马鞍型，最高点高度为68.5m,最低点高度为40.1m；平面

上呈椭圆形，长轴为332.3m、短轴为297.3；屋盖中部的开口内环呈椭圆型，长

轴为185.3m,短轴为127.5m；大跨度屋盖支撑在24根桁架柱之上,柱距为38.0m。

屋顶主结构均为箱型截面，上弦杆截面基本为1000mmX1000mm,下弦杆截面基

本为800mmX800mm,腹杆截面基本为600mmX600mm,腹杆与上下弦杆相贯，屋

顶桁架矢高12.0m。竖向由24根组合钢结构柱支撑，每根组合钢结构柱由两根

1200mmX1200mm箱型外柱和一根菱形内柱组成，每个桁架柱下设有一个T型钢

柱脚，荷载通过它传递至基础。立面次结构截面基本为1200mmX1000mm,顶面

次结构截面基本为1000mmXlOOOmmo

设计总用钢量约42000吨。钢板的最大厚度nOmm。当钢板厚度W34mm时，采用

Q345钢材；当钢板厚度三36nlm时，采用Q345GJ钢材；当钢板厚度为100mm时，

采用Q345GJ和Q460钢材；当板厚为110mm时，采用Q460钢材。具体板厚分布

情况如图「2所示。另外，桁架柱内柱由菱形截面向矩形截面转换处采用

GS-20Mn5V级铸钢件（C19桁架柱除外），铸钢件最厚达140mll1。

而且，设立对钢材的抗撕裂性能和冲击韧性作了明确要求。具体情况如表1-1、

表1-2所示。

表1-1抗瞬裂性能要求

钢极厚度(mm)T<4040<t<6060<t<90t>90

Z向要求一Z15Z25Z35

表1-2冲缶韧性要求

钢板牌号次结构

Q345、Q345GJD级，-2QC时&y334JC级，QC时&

Q460E级，二4℃时如？34)-

另外，设计规定钢结构的合拢温度为14±4℃,支撑塔架卸载按照“分阶段整体

分级同步”原则进行。

2工程特点及难点

2.1大量策用空高弯扭构件、节点复杂，加工制作及安装难度大

为了体现“鸟巢”独特的建筑造型，本工程大量采用空间弯扭构件，无固定的线

型。同时，本工程中无论是主结构之间，还是主次结构之间，都存在多根杆件空

间汇交现象；加之次结构复杂多变、规律性少，造成主结构的节点构造相当复杂,

节点类型多样，制作、安装精度要求高。如图2-L

(a)桁架柱上柱弯扭段(b)桁架在£底嬷点

图2-1

2.2构件体型大、单体重量重，构件翻身、吊装难度大

作为屋盖结构的主要承重构件的桁架柱最大外形尺寸达25mX20mX68.5m,分两

段吊装，吊装单元最重达360多吨，吊装高度最高达68.5mo而主桁架高度12m,

双根贯通最大跨度约260m,吊装单元最重262吨，构件最长约43m。由于构件体

型较大，重量重，各类构件重心位置互不相同，翻身时吊点的设置和吊耳的选择

难度较大，特别是桁架柱的翻身，吊耳在翻身和吊装时的受力有所变化，需考虑

三向受力。翻身过程中的稳定性控制难度大。起吊时，必须调整好分段构件的角

度和方位，而对于体型大、重量重的构件，角度调节相当困难，吊装难度大。如

图2-2o

⑷桁架拉矍使拼装(b)桁架柱上柱翻身

图2-2

2.3焊接量大、焊接难度大

本工程为全焊接钢结构，焊缝总长度约30万m,焊缝折算总长度约280万m。钢

板厚度从3nlm到110mm,焊接位置涉及平焊、横焊、立焊和仰焊，且焊接工作跨

整个冬季。既有高强钢(Q460E-Z35)的焊接，又有铸钢件(GS-20Mn5V)的焊接。

薄板焊接变形大，厚板焊接熔敷量大，温度控制和劳动强度要求高。而高空焊接、

冬雨季焊接的防风雨和防低温措施更使得焊接难度增大。

2.4安装精度控制难、施工质量要求高

由于施工过程中结构本身因自重和温度变化均会产生变形，结构形体复杂，均为

箱型断面构件，位置和方向性均极强，安装精度受现场环境、温度变化等多方面

的影响，安装精度极难控制。施工时必须采取必要的措施，提前考虑好如何对安

装误差进行调整和消除，如何进行测量和监控，使变形在受控状态下完成，以保

证整体造型和施工质量。另外，本工程无论是外观质量，还是内在质量(如焊缝

质量等级等)，都要求相当高。其中，钢板拼接、弯扭段构件组装焊缝及现场拼

装、安装焊缝均为全熔透一级焊缝；钢结构立面在距视线10m内可见焊缝的余高

要求为(Timm,所有焊缝表面均需进行磨光处理。

2.5合拢口多、合拢温度要求严，实施难度大

根据设计要求，本工程中的主桁架和立面结构各设置了四条合拢线。其中，主桁

架合拢口100个(含上、下弦和腹杆)，立面结构的合拢口28个，合拢口数量

众多。虽立面结构和主桁架可采取分次合拢方案，但一次合拢的对接口数量仍高

达50个，为确保合拢线上的对接口同时合拢，需组织大量的人力和物力。而且，

整个钢屋盖安装及制作误差最终均集中在这四条合拢线，选择何种合拢方式来消

纳这种误差难度特别大。同时，对于如此复杂的结构和复杂的温度场分布情况，

要保证分次合拢时的温度条件基本一致，难度巨大。

2.6卸载点多、吨位重、设计要求高，同步控制难度大

本工程卸载点多、卸载吨位大，屋盖总面积约60000平方米、卸载吨位约14000

吨，78个卸载点，设计要求“结构整体分级同步卸载、严格进行比例控制”，

单点卸载吨位大、最大点支撑力约300吨，卸载实施难度大。

2.7顶面及肩部次结构安装难度大

顶面及肩部次结构在主结构卸载之后进行安装，卸载之后主结构发生变形，而现

有的加工制作依据是卸载前位形，所以卸载前后的变形量将会严重影响次结构的

安装精度。同时，施工过程中结构本身因自重和温度变化均会产生变形，加之，

结构形体复杂，箱型断面构件的位置和方向性强，安装精度很难控制。

3施工方案选择

国家体育场钢结构为特大型大跨度空间结构，构件自重产生的内力所占比例较

大。钢结构施工顺序对结构构件在重力荷载作用下的内力将产生明显影响。为了

满足国家体育场工程总工期的要求，按照施工组织总设计的部署，看台混凝土结

构先行施工，钢结构随后进行施工。因此协调钢结构安装与混凝土结构施工的关

系，对保证混凝土看台连续施工、钢结构的顺利安装、室内装修工程及机电设备

工程及时插入以及外围基座尽早施工具有重大的意义。

大跨度钢结构常用的安装方案有整体提升、滑移、分段吊装高空组拼方法（简称

散装法）和局部整体提升等方式。针对国家体育场钢结构工程及其与其它分部工

程之间的时间和空间关系，在钢结构安装方案的选择过程中对比考虑了上述四种

方式。由于采用整体提升方案时看台混凝土部分不能先期施工，因而室内装修工

程、机电设备工程无法提前插入，导致在总体工期上受到限制；采用滑移方案时,

受到施工场地的限制以及面临的巨大技术挑战等因素，因此主要进行了散装法和

局部整体提升法的比选。

根据调整后初步设计的具体技术条件，鉴于以下主要原因：

「屋盖钢结构调整设计后已经没有真正意义上的“内环桁架”；

「由各根贯通的主桁架形成的“内环桁架”平面尺度很大，而且截面板厚比调

整设计前有了较大幅度的减小，同时存在较大的高差，整体刚度较差；

「由于钢屋盖内边界在东西侧已经扩大到一层看台的边线、南北侧到跑道的外

侧，采取在地面进行“内环桁架”的整体拼装、提升的方案将对混凝土看台施工

产生较大影响。

主结构设计修改前后变化，详见图3-1。

图3-1设计修改前后比较

鉴于上述原因，最终确定钢结构总体安装方案采用高空散装方案。

4施工部署

主结构的安装顺序遵循对称同步、尽早形成安装区域局部稳定的原则。总体上分

为三个阶段八个区域，第一阶段安装1、2区域；第二阶段安装3、4区域，第三

阶段安装5、6、7、8区域。

图4-1主缓次安装顺序

次结构的安装顺序对整体钢结构的安装具有重要的影响，为了加强在每个安装阶

段及支撑塔架卸载过程中的整体侧向稳定性，确定在支撑塔架卸载前随每个阶段

钢组合柱的安装进行立面次结构的安装。

根据设计要求，顶面及肩部次结构在主结构卸载完成后进行安装。

5主结构吊装

根据本工程的结构特点和结构体系的形成过程，主体钢结构安装划分为三个阶段

八个区域，分阶段分区域对称进行安装。由于主体钢结构由钢柱和主桁架两大部

分组成，施工时，先安装钢柱，然后安装主桁架，保证结构体系的逐步形成。

5.1吊机选择

根据总体分段安装思路、支撑胎架的布置情况、分段重量、作业半径及起吊高度,

钢柱与外圈主桁架分段由2台800t履带吊场外进行吊装、内圈与中圈主桁架分

段由2台600t履带吊场内进行吊装。

5.2安装流程

根据现场场地条件、吊机的搭配及施工任务的分工情况，整个钢结构系统的施工

分成两大施工区域，两大施工区域“分区进行、对称安装”。如图5-1所示。

第三阶段

图5-1壬绩料安装流程图

5.3吊装工况

主结构吊装分场内吊装和场外吊装两部分。场内和场外吊装工况如图5-2所示。

场外吊装场内吊装

图5-2主绩獭吊装工况示意图

6次结构吊装

次结构吊装分立面次结构和顶面及肩部次结构两部分。

立面次结构安装，随桁架柱安装分柱间逐步进行。安装时，按照“柱脚先装、联

系钢柱的次结构整体吊装，其它次结构分段安装”的原则进行分段，按“从下向

上，与钢柱先建立联系，由柱边向中间安装的”原则顺势向上进行安装，钢柱本

身的次结构，在钢柱拼装时，与钢柱一起拼装然后分段吊装。典型立面次结构吊

装分段及安装顺序如图6-1。

图6-1典型立面次结构安装顺序示意图

顶面及肩部次结构的安装在支撑塔架卸载以后进行，安装时总体上遵循分区同步

对称安装原则，即I、n两区域同步对称进行安装。根据顶面及肩部次结构的分

布情况及结构受力情况，顶面及肩部次结构的安装共分为二个阶段：第一阶段安

装肩部次结构和内圈顶面次结构，第二阶段安装中圈顶面次结构。肩部和中圈的

安装均从南北方向向东西两侧推进，内圈顶面次结构的安装从安装分界线与肩部

顺序相向推进。具体的安装顺序如图6-2。

说明

l.仅后及质和次四件安芸分两个H炖按何多电心对

然进行，法中只给出一个龟工区域的具体噬声.

2.每个施工区域项商及•档表次培构安装分两个阶段

进行：

第一的R：安装.R4次站构和内阕改而次结杓、

口体航生如田所示：再含30。吨马也在外得自白毡分

别向超触方向推进，司计一台1钟呵吊乩江内圃自定

工区战分界发与外图300电吊机加启推定；

第二阶依：堂奘中洞图面次结构：升傅湾令3g

吨吊机在外圉自长料向机油提选，

图例

-----3001品年吊装构件

------ISOt吊车拈艮种性

O代.置

O

图6-2顶面及肩部次结构吊装顺序示意图

7钢结构合拢

7.1合拢断面选择

本工程结构复杂，跨度较大，屋顶主桁架相互交错，合拢线的选择比较困难。在

确定合拢线时，不但要考虑结构本身的受力和变形情况，同时还应考虑钢结构的

整体安装顺序和主桁架的安装分段情况，尽量减少合拢点的数量，并确保施工过

程的安全。同时顶面主结构是由24根拉通或基本拉通的门式桁架编织而成，合

拢断面的选择应尽量将24根门式刚架断开。经过反复择优比选并通过设计复核,

主桁架、立面结构及顶面次结构的合拢线确定如下：

「主桁架沿屋盖环向设置四条合拢线，主桁架的合拢线充分利用钢结构的两条

分区施工线，另增设两条合拢线；

「为保证整个结构的合拢，立面结构与顶面次结构沿屋盖环向在与主体钢结构

合拢断面相应的位置设置四条合拢线；

「安装时，合拢线处所有钢结构杆件均断开，采用卡马临时搭接，并保证合拢

口的伸缩自由。

根据以上情况，主桁架共有96个合拢口，立面次结构共有28个合拢口，主桁架

下弦连系梁共有4个合拢口，总计128个合拢口。合拢口位置具体见图7-1和图

7-2o

7.2合拢顺序

根据现场实际情况，结合设计提出“先行合拢构件需纳入后续合拢线合拢温度要

求范围”的原则，本工程的合拢顺序为：

先进行主桁架的合拢，再进行立面结构的合拢；主桁架合拢时，先进行两大施工

区域内部合拢线的合拢，再进行两大施工分区间合拢线的合拢；立面次结构一次

同步合拢；同一合拢线的各合拢口同时、同步合拢。

7.3合拢温度

关于合拢温度，设计要求本工程的合拢温度为14±4℃。然而，根据钢结构工程

总体进度安排，合拢时间安排在8月中下旬。经查阅工程所在地近三十年气象资

料，无法满足该合拢温度。为此，经有关部门协调和经过气象、规划等部门的大

量研讨论证，根据北京市朝阳气象站1959年至2005年共47年气象资料，并结

合全球气温变化趋势，设计对合拢温度作如下调整：

「主结构合拢温度：19±4℃,相当于15℃~23℃；

「次结构合拢温度：19℃-8℃^19℃+4℃,相当于11℃~23℃。

实际合拢施工时，为了对合拢时钢结构的温度进行监测以确保设计合拢温度要

求，在整个钢结构布设了60个温度测点，对钢结构本体温度进行全程实时监测；

同时，邀请北京市专业气象台在现场设立临时天气预测站点，提前对天气气温条

件作出预测，以指导合拢时机的选择。

合拢施工时温度监测结果表明，在选定的操作时间段内所有合拢施工均满足设计

合拢温度要求，具体温度监测结果图7-3、7-4、7-5所示。

月0A8A0A0A

0800

二

百

6648MM一

1ZZZZZZ

time

说明：本次卡马合拢时间为23:45-2:00.

图7-3顶面第一次合拢结构温度曲线

—C5M-*-W-2M-*--€211——•-1%»XU诩5HEM

*C«-------M9H-VN网—m

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说明：本次卡马合拢时间为1:40-3:30.

图7-4顶面第二次合拢结构温度曲线

说明：本次卡马合拢时间为2:00-2:40.

图7-5立面合拢时顶面结构温度曲线（1）

说明：本次卡马合拢时间为2:00-2:40.

图7-5立面合拢时立面结构温度曲线（2）

7.4合拢口安装工艺

由于本工程合拢口数量众多，且合拢段的安装随着工程的总体安装进程在不同时

间里进行，合拢段的安装质量不仅影响结构安装过程中的安全，而且影响最终的

合拢和结构的总体施工质量及结构使用过程中的安全，因此，必须采取合理的安

装工艺措施，确保合拢段与相关构件的安装及结构的顺利合拢。具体工艺措施如

下：

（1）为控制合拢时合拢口的间隙大小，减少合拢口的焊接量和焊接残余应力，

确保合拢口的焊接质量，在进行合拢段的安装时，要尽量控制合拢段安装时合拢

口的间隙大小，该间隙大小要考虑温度变形计算结果和焊接收缩变形。

（2）为确保合拢段施工过程中的安全，合拢段安装就位后，除设计要求的合拢

口不进行焊接连接外，其它接口部位均需及时焊接完毕，以增强结构的整体稳定

性。

（3）为确保合拢口在施工过程中因温度变化而自由伸缩，合拢口采用卡马搭接

连接，卡马的大小和数量需根据该接口部位的受力计算确定。

卡马设置要求如下：

合拢口上翼缘设置三块卡马，其它边各设置两块卡马，为增加卡马侧向稳定性，

上翼缘两边卡马增设规格为lOOXlOOXlOmm的三角形劲板。除下翼缘的卡马焊

接固定在已装主桁架牛腿上外，其它卡马均焊接固定在合拢段端口上，如图7-6

所示。

图7-6卡马连接示意图

（4）为确保安全，合拢段安装就位后，非合拢口要及时进行焊接，待焊接完成

2/3以上后吊机方可松钩，同时，合拢口卡马需按要求设置好。松钩时，速度要

缓慢平稳，并注意观测合拢口的变化情况，如无异常，可继续松钩。当合拢段跨

中安装连接侧向构件时，也应进行合拢口的观测。

（5）在整个安装过程中，要定时进行合拢口的跟踪检查工作，一是检查卡马的

连接焊缝和变形情况，确保卡马的安全；二是检查合拢口的间隙情况。

7.5合拢施工

参照桥梁等其他大跨度结构的合拢施工经验，以及本工程结构对接焊缝焊接历时

较长的特点，合拢实施采取了卡马合拢的方法。也即是结构的合拢先通过卡马同

步焊接完成形成整体，在卡马合拢焊接的过程中严格控制钢结构本体温度满足设

计要求；合拢卡马焊接完成后，随即进行合拢口结构对接焊缝的连续焊接，直至

对接焊缝焊接完成；对接焊缝焊接完成后对焊缝进行100强的自检探伤和第三方

8支撑塔架卸载

8.1卸载点布置

主桁架安装采用地面分段拼装、高空对接的施工方法，为此在施工区域内分内、

中、外三圈布置78个支撑塔架，每个支撑塔架顶部设置两台千斤顶和两个垫块

支撑点，作为主桁架分段高空安装的主要受力支点。同时，这78个受力支点在

卸载时作为卸载点，实现支撑塔架受力向结构受力的转移。支撑点布置如图8-1

所示，每个卸载点布置如图8-2所示。

图8T卸载点布置图图8-2卸载点布置示意图

8.2卸载方案

参照相关工程实践经验，通过大量的计算分析比对，考虑了不同的卸载方式和卸

载量控制，在“分阶段整体分级同步”的卸载原则下，按照位移等比同步控制为

主、卸载反力控制为辅，卸载方案最终确定为由外向内的卸载总顺序，并且在外、

中、内三圈支撑塔架各圈卸载过程中保持同步，三圈支撑每次卸载的位移同各点

的最终总位移保持等比关系，逐步实现支撑塔架受力向结构受力的转移。

整个卸载过程共分七大步、三十五小步。卸载时，第一、二、三大步卸载步骤为:

先外圈卸载10姒中圈5%、内圈5%,再中圈5%,内圈5%；前三大步完成后外、

中、内三圈各卸载总位移量的30虹第四、五、六、七大步卸载步骤为：每大步

先外圈卸载剩余位移量的1/4、中圈1/8、内圈1/8,再中圈1/8,内圈1/8；后

四大步完成后外、中、内三圈各卸载总位移量70虬最终支撑脱离顺序为外、中、

内。

由于卸载支撑点的卸载位移不仅有垂直方向，同时存在水平方向的位移，卸载时

采用千斤顶和垫块支撑交替作用来减小千斤顶承受的水平力。

8.3卸载液压控制系统

为了保证卸载方案的有效实施，经分析比较最终选用ENERPAC计算机控制同步顶

升和下降控制系统进行本工程的卸载工作。该系统是基于闭环控制系统理论，通

过发出和采集这些顶升力和位移信号，通过比较运算这些同类信号并将其时刻输

出至显示器上来实现监测系统当前运行状态，并及时提示用户做出修正。卸载液

压系统包括中央控制器、区域控制器、控制阀、油泵、千斤顶等组成，位移同步

精度可达到3mm。

卸载时，首先由中央控制器向区域控制器发出升（降或停）的指令，泵站操作员

依照指令将换向阀转到对应位置后，由中央控制器启动泵站；在系统工作过程中

不断采集压力信号和位移信号，当系统发现压力值超过预先设定的压力值，说明

在卸载过程中该点载荷过高，系统自动关闭所有的泵等待检查。液压控制系统如

图8-3所示。

中

央

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图87液压控制系统图

9测量测控

9.1测量控制网

由于国家体育场钢结构工程造型奇特、传统的施工测量控制网无法满足国家体育

场钢结构工程施工测量的需要，为此采用卫星定位系统、激光雷达、全站仪及数

字水准仪等快速建立高精度三维工程控制网，建立了一个高精度的施工导线控制

网，保证现场拼装、高空安装施工定位精度，控制网的精度达到0.3mm。

共布设4个GPS点和12个高精度导线点,其中12个导线点采用强制对中的形式。

为避免施工对控制点点位的影响，保持控制点成果的可靠性，每三个月对控制网

进行一次复测，并在每次测量工作开始前都要对相邻控制点进行检查。在计算中

用测量专用平差软件对观测数据进行严密平差，平差后的控制点点位误差在

2mnT3nlm。

9.2施工测量

鉴于地面拼装时多点定位多点检查、高空安装时多接口对接等特点，国家体育场

钢结构工程施工测量时一改测角、量距的传统方法，而是充分发挥全站仪高效、

精确、方便的优势，从导线控制网的观测到基础定位、放线，从钢结构构件的地

面组装到高空三维定位安装，全部采用全站仪。测量过程中，先后使用了12台

全站仪和1套（3台）GPS定位仪。其中用于导线控制网观测的LeicaTCA2003

全站仪是目前最先进、精度最高的测量仪器，该仪器测角中误差0.5秒，测距中

误差1+lppm,其他的全站仪也大部份是高精度的Leica型号的仪器。这些仪

器在国家体育场的钢结构施工测量中发挥了不可替代的作用，可以说“没有全站

仪就没有鸟巢”。

施工测量时，在测量控制网的基础上，建立加密网满足施工测量的需要。所有的

地面拼装和高空安装，均采用三维坐标来确定和复核拼装、安装精度。同时在安

装的过程中，地面拼装的测量控制测取已经安装就位的构件的形态进行及时的调

整，确保安装和拼装的协调统一。

9.3激光雷达扫描技术

按照设计要求肩部和顶面次结构在钢结构卸载完成后进行安装，而肩部和顶面次

结构施工图是以卸载前位形为基准。因此，按照卸载前位形施工图加工的肩部和

顶面次结构接口会存在较大的偏差；另外，膜结构设计也是基于卸载前的三维模

型进行设计的，设计位形和实际安装位形存在偏差。

为及时掌握安装过程的实际情况和卸载前后钢结构位形的变化情况，国家体育场

工程应用了激光雷达扫描技术对安装过过程以及卸载前后钢结构进行精确检测

和完整记录，为构件的安装以及顶面及肩部次结构拼装和膜结构施工提供参考。

10厚板焊接

本工程由于结构跨度大、受力复杂等因素，设计时24个桁架柱大量采用了高强、

特厚板。其中，局部采用了100/110加厚。460£-235厚板（正火状态），此强度

级别的厚板应用于建筑钢结构工程国内外均无先例。因此，采取合理的焊接技术

和工艺参数以防止热影响区脆化、焊接变形及母材撕裂是关系到工程成败的关

键。

10.1焊接技术

（1）在保证焊透的前提下采用小角度、窄间隙焊接坡口，采用小热输入量、小

焊道、多道多层焊接方法，以减少收缩量，从而有效控制焊接收缩变形；

（2）焊接时严格控制焊接工艺参数，从而有效控制热影响区的脆化，避免焊接

裂纹的产生；

（3）严格控制母材质量，确保母材Z向性能满足设计要求；

（4）选用低氢高韧性焊接材料，焊接时严格控制焊枪的摆动幅度，保证焊缝和

热影响区的冷弯及冲击性能。

10.2质量控制

在进行焊接质量控制时，坚持TQC的基本思想，进行全员、全面、全过程质量控

制，从“人、机、料、法、环”五方面切实保证焊接工艺的成功实施，确保焊接

工作的有序进行。

有针对性的组建焊接质量保证体系，从组织上确保焊接质量。形成专家顾问、焊

接工程师、焊接技师及相关专业人员相结合的技术管理组织，以焊工培训、焊材、

焊机的优化选择为基础，以控制焊接裂纹为主导的焊接技术路线，从方案编制、

无损检测、预热后热等质量控制环节上形成了一套科学、严密的质量保证体系。

重点控制以下几点：

（1）将焊机、焊材厂家作为质量保证体系中的重要闭合控制环节，选择满足工

程需要的优质焊机及焊接材料，确保工程的焊接质量；

（2）严把焊工水平关，制定严格的培训、考试和准入制度；

（3）采用远红外电加热技术，对6三36mm的焊缝和重要焊接节点全部采用电加

热，保证焊缝的预热（后热）温度的均匀和准确性，严格控制焊接应力、防止焊

接裂纹的产生；

（4）根据《建筑钢结构焊接技术规程》（JGJ81-2002）相关规定，结合本工程

特点，编写焊接工艺评定方案、进行焊接工艺评定。

（5）自检无损检测单位的确定主要考虑人员素质、设备条件、技术支持等因素,

无损检测单位参与焊接的全过程管理，对坡口处理、焊接方法、焊接参数等进行

见证，为最终检测结果提供正确判断。

n结束语

国家体育场钢结构工程自2005年10月28日正式开始吊装,历时约9个月于2006

年7月16日完成主结构及立面次结构的吊装与焊接工作，完成钢结构总重量约

4万吨。2006年8月31日完成钢结构合拢工作。2006年9月17日完成钢结构

卸载工作。

自检及第三方监测数据表明，国家体育场钢结构工程的施工质量完全满足设计文

件及《国家体育场钢结构施工质量验收标准》的有关要求。

图n-i为目前钢结构安装全景。

国ii-i安特全昌

致谢

本文在编写过程中，刘树屯、周文瑛、关忆卢和刘子祥等国内知名钢结构专家给

予了大力的支持和帮助，在此表示诚挚的感谢。

参考文献

(1)杨俊峰、邱德隆、高树栋等，国家体育场钢结构施工组织设计，2004.12

(2)中华人民共和国国家标准，钢结构工程施工质量验收规范(GB20205-2001)

(3)李久林、高树栋、邱德隆等，国家体育场钢结构施工质量验收标准，2005.7

(4)中华人民共和国行业标准，建筑钢结构焊接技术规程(JGJ81-2002)

(5)刘树屯、李久林、高树栋、邱德隆，“鸟巢”钢结构关键施工技术介绍，

第六届全国现代工程学术研讨会，2006.7

目录

一、工程概况..........................................................18

1、工程概况........................................................18

2、施工条件........................................................19

.、20

1、总包意识........................................................20

2、施工管理班子的组建说明..........................................20

3、项目人员组成....................................................20

4、组织机构图......................................................21

5、项目组织管理手段...............................................21

三、主要技术经济指标..................................................22

1、工期指标........................................................22

2、安全指标........................................................22

3、质量指标........................................................22

4、劳动生产率指标..................................................22

5、降低成本率......................................................22

四、施工部署..........................................................22

1、施工平面布置....................................................22

2、施工流水段的划分和施工程序......................................24

3、施工方案的确定..................................................24

4、施工总进度计划及工期控制........................................25

5、施工质量设计....................................................25

6、劳动力的组织与安排..............................................25

7、三大材、构件及半成品的计划......................................25

8、水平、垂直运输机械及主要机具用量计划............................26

五、施工准备..........................................................27

1、施工现场准备....................................................27

2、技术准备........................................................27

3、劳动力、材料、机械的准备........................................27

7)音BJ)不27

1、基础降水........................................................27

2、土方开挖........................................................28

3、地下室结构施工..................................................29

4、地上主体结构工程................................................35

5、防水及屋面防水工程..............................................42

6、内外装饰工程....................................................43

7、安装工程........................................................45

1、总体管理与协作..................................................55

2、利用PROJECT98工具，进行计划滚动控制...........................55

3、加强计划控制的严肃性............................................55

4、设计与变更......................................................55

5、材料设备供应.........................................................55

6、施工方案与穿插.......................................................55

7、施工设备与工艺保障..................................................55

8、现场施工管理.........................................................55

9、施工各方人际关系....................................................55

10、质量与成品保护.....................................................56

11、外围保障工作........................................................56

八、冬季施工措施..........................................................56

九、质量管理与保证措施....................................................58

1、质量保证体系.........................................................58

2、IS09002体系认证.....................................................58

3、项目配备.............................................................58

4、各种质量管理制度....................................................59

5、加强成品保护工作...................................................60

十、安全管理与安全防护措施...............................................60

1、安全保证体系.........................................................60

2、安全管理要点.........................................................61

3、安全防护措施.........................................................62

十一、现场管理.............................................................64

―＞、IJ66

1、延长保修期...........................................................66

2、专程回访.............................................................66

3、维修组...............................................................66

一、工程概况

1、工程概况

1.1基本概况

本工程为XXXXX中心，位于XXX区XXX路与XXXX交口的西北角，设计单位

系XXX建筑设计院，本工程由高层和裙房组成，高层为钢筋碎框架一筒体结构，

地下一层，地上25层，裙房为框架结构，B座地上为三层，地下一层，C座裙

房为四层，高层总建筑高度为95.8m,总建筑面积为32891m2。

本工程地下一层为水池、水泵房、变、配电室及洗衣房、职工餐厅、淋浴、

更衣、打卡室；首层为大堂，大堂共享空间一~三层为大小餐厅及操作间、商场

及空调机房、总机房、消防控制室；二层为保龄球厅，歌舞厅，KTV单间，空调

机房；三层为大、中、小会议厅及展廊、空调机房等；四层为游泳池、桑拿浴室、

健身房、台球厅、美容美发保健室及空调机房、水泵房等；四、五层之间有一设

备层；主楼五、六层为公寓式办公；七至二十二层为客房；二十三层为观光层；

顶层为机房层。

1.2结构工程概况

本工程系一类高层建筑，地下室设计为五级人防工程，耐火等级为一级，整

个建筑物抗震烈度为七度，框架剪力墙结构，基础采用碎钻孔灌注桩，底板碎厚

1.7m,碎强度等级为C40,抗渗标号为S8。后砌隔墙采用陶粒空心砌块，M5混

合砂浆砌筑，其它隔墙均采用轻质材料。

屋面为聚氯乙烯防水屋面。

装饰工程概况

外墙装修除制冷机房为刷外檐涂料外，其余均做铝合金外墙板；内墙面除设

备用房为喷内墙涂料、楼梯间和卫生间为釉面砖外，其余房间均做到基层，做

法待二次装修确定；楼地面除卫生间、厨房铺地砖外，设备用房和库房为水泥

地面，大堂为花岗岩地面，其它房间地面均做到基层；踢脚为水泥踢脚板；顶棚

为纸筋灰罩面，喷高级多彩涂料；门均为柚木制成。

安装工程概况

工程安装部分有给排水、采暖、变配电、动力、照明、电话、闭路电视、

对讲通讯、避雷天线接地、燃气管道、消防泵、火灾自动报警及消防联动控制

系统。另外还设有应急事故照明，设应急疏散指示灯，其中给排水为一般给排水,

没有特殊工艺要求。

在结构施工时，必须做好安装预留预埋工作。管子、电线设备安装的预留

孔洞、预埋件的位置、尺寸必须严格掌握，并画出分层预留孔洞及预埋件位置

平面图。

工程施工的特点

本工程位于XXX区XXX路与XXXX交口的西北角，处于繁华地段，且地下结

构复杂，工期要求紧，工程施工跨越冬季施工阶段，要采取必要的施工措施，确

保工程的顺利进行。

工期

本工程计划开工日期为98年9月12日，计划竣工日期为99年7月31日，

满足招标文件对工期的要求，总施工日历天数为322天，但根据我单位的施工力

量和技术素质等实际情况决定98年9月20日开工，99年7月30日竣工，施工

日历天数为315天。

2、施工条件

施工场地平整，桩基、支护和围墙已经施工完毕，根据施工的需要，须建立

一些必要的临时设施，修建一条临时道路，便于施工机械设备、材料进场。施

工机械、运输工具和劳动力均由我公司根据工程进度自行调配平衡。

二、管理机构

1、总包意识

a.我们理解并尊重业主对于电梯、弱电、消防、二次装修等单独招标的选择,

并愿意在中标后根据我们以往的经验以及工程进度和质量方面的需求同业主协

商对分包单位的管理模式，并就如何完善工程的管理运行模式向业主提出建议。

b.作为总包单位，对整个工程的进度和质量负总责，虽然有可能因之导致经

济上暂时的、局部的损失，但为了工程、业主和自身的长期社会信誉，必须做到:

*每个管理人员都要有全局意识，管理工作一切从全局出发，从业主的切

身需要出发；

*在工作协调和场地安排等涉及到己方与分包方、分包方与分包方时，要

以上级为出发点保持公平性，不能以私利和个人好恶偏向任何一方；

*总包方各管理人员不但对业主，而且要对分包单位建立起服务意识：作

为总包方和主要施工单位，拥有塔吊、施工电梯等运输设备和充足的劳力，以及

常设的通讯、卫生、安全、保卫、消防设施和维护人员，应对各分包单位提供有

偿的，以至于无偿的服务。

*在对分包单位的管理上，强调同业主联系的经常性和同业主态度的一致

性。

*要加强对整个项目的协调管理，维护施工计划、中间验收以及各项目管

理制度的严肃性；

*管理和技术信息对业主开放，每天向业主递交工程报告，每周综合报告,

并根据业主要求作专题汇报；及时向分包方通报有关管理和技术信息。

2、施工管理班子的组建说明

a.该工程质量要求高，我们将列入我公司98-99年的重点工程，进行重点

管理，按照项目法施工，选择较强的施工管理人员组成项目班子承担该工程的施

工管理。

b.项目部配备项目经理、项目技术负责人及生产技术、质量、安全、预算、

财务、材料、机械、后勤保卫等职能管理人员，负责从施工准备、施工过程、

质量安全监督、工程预结算，至工程回访维修等工作，对业主实行全过程的负责。

c.项目管理人员的配备原则为：

*具有上述总包意识，并在以往工作中有良好表现；

*年富力强，精力充沛，并具有吃苦耐劳精神；

*工作扎实，专业精通，有较高技术和项目管理经验，主要人员并多次创

过优质工程。

3、项目人员组成

3.1项目经理简介

徐瑞林大专学历，高级工程师。

近年所施工项目：

1989年3月一1991年8月塘沽区和平里住宅小区，15000m2,建设部优

质样板；

1991年6月一1993年9月渤海石油新村高层住宅小区，26544m?,市优

质;

1994年6月一1995年8月三百吨高层住宅，61000m2,市优质;

1995年8月一1998年3月港务局综合办公楼，37718m2,申报鲁班奖;

3.2技术负责人简介

王志伟1972年生，1996年毕业于东北林业大学，本科学历，助理工程师。

所施工工程：

1996年7月一1996年10月塘沽学校大街菜市场工程，16800m2,市优质；

1996年10月一1998年4月天信金融大厦工程，40086m2,申报鲁班奖；

1998年5月一1998年8月博福-益普生制药厂工程，10046m2,市优质；

3.3管理人员一览表

姓名职务职称工作责任备注

1徐瑞林项目经理工程师全面管理

2袁根来项目副经理工程师现场全面管理

3谷保阵项目副经理工程师外部工作协调

4王志伟技术负责人助工主管技术质量

5丛德心土建工长技术员现场土建施工管理

6孙成山质量工程师工程师全面质量管理

7丁晓光安装工程师助工现场电气施工管理

8陈金福安装工程师助工现场水暖施工管理

9冯森平材料主管助工材料供应与管理

10杨志江主管会计会计员成本管理

11于洪波预算员技术员预算

12陈玉牧实验工程师助理工程师现场试验

13王彦刚现场材料员技术员现场材料管理

14吕学生安全工程师助理工程现场安全管理

4、组织机构图

三、主要技术经济指标

1、工期指标

达到业主对工期的要求，力争提前完工。

2、安全指标

根据公司有关安全的规定，该工程在整个施工过程中，死亡事故率必须为零，

工伤事故率不得超过3°/。。，无安全事故发生为最佳。

3、质量指标

该工程根据公司有关规定及经公司研究决定其分项合格为100除优良率为92.M

以上，整体工程验收一次性达到优质标准。

4、劳动生产率指标

根据本工程情况，安排102m7人年。

5、降低成本率

根据公司有关文件规定及该工程的实际情况，本工程的成本降低率必须达到

2舞以上，如若加强管理，勤俭施工，减少浪费，成本率可适当降低。

四、施工部署

1、施工平面布置

1.1场内道路

施工现场平面布置详见平面布置图。

场内设4.5m宽环形道路，根据现场土质情况，路基拟垫200厚建筑垃圾（碎

胸），100厚混渣石，以便于施工时，场内车辆行驶。

现场采用硬地皮施工，地面铺设200-300厚碎或水泥沙浆地面。

1.2垂直、水平运输

a.由于该工程为25层框架一筒体结构，现浇梁、板、墙及地下室一层碎

墙，按其平面尺寸及总高度，确定该工程的垂直运输机械使用80A自升式塔吊一

台，最大旋转半径为50m,最大自升高度为HOm,最小起重量为2.3t,完全能

满足本工程的需要。

b.场内配2台It翻斗车作为场内砂浆