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钢结构金奖十大工程和钢结构十大新技术展示 |
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| http://cn.newmaker.com
9/14/2009 2:50:00 PM
佳工机电网
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国家体育场（鸟巢）特大型空间异型钢结构工程施工技术
举世瞩目的国家体育场作为2008年北京奥运会的主会场，作为北京最大的、具有国际先进水平的多功能体育场，就是其中最具特色的代表。国家体育场钢结构工程规模巨大、造型奇特，结构形式和节点构造极其复杂。该结构国内独一无二，国际上也尚属首创。为建设“国内最好、世界一流”的体育场，全面贯彻落实“绿色奥运、科技奥运、人文奥运”的理念，确保圆满完成钢结构工程安全、质量、功能、工期和造价等方面的建设目标，必须根据工程的特点和难点，进行国家体育场（鸟巢）特大型空间异型钢结构工程施工技术研发。
此研究属于建筑工程施工技术领域，成果主要内容如下：完成了支撑体系设计与制作、安装技术。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设置80个3×3m格构式支撑塔架。
360m跨双斜拱空间结构钢屋盖施工技术
南京奥体中心主体育场屋顶结构体系是由与水平面成45°倾斜的三角形变断面钢桁架拱和由数十条钢箱型梁形成的中空马鞍形空间结构组成，整个屋盖结构体系在各种不同荷载组合情况下，分别由主拱和钢箱梁外端的“V”型支撑将荷载传至下部结构。此项目属于建筑工程施工技术领域，成果主要内容如下：支撑胎架设置技术根据大跨度双斜拱空间结构钢屋盖的结构特点，特别是结构体系中屋面箱型梁与双斜拱互相依托的特点，采用一套临时支撑体系、屋面先施工、斜拱后施工的技术措施，确保施工过程中结构的稳定性，并降低了临时支撑体系的技术措施费用。具体为：主拱与屋面系统共同设置一套支撑胎架，主拱施工直接在屋面系统上进行，即屋面系统下设置支撑胎架，并支承在箱型梁下，待屋面系统安装完毕后，再安装主拱。
中央电视台新台址建设工程双向倾斜大直径高强预应力锚栓安装技术
在CCTV主楼工程实施过程中，中建三局技术人员对高强预应力锚栓的材料检验、装配设计、精确预埋、张拉和灌浆等进行了深入研究，编制了可行的技术方案，精心组织，以100%的合格率顺利完成。其埋设技术同国内高层房屋建筑中的普通锚栓埋设工艺相比，难度明显提高。本工程填补了国内房屋建筑中大直径预应力高强度长锚栓应用的空白。
主要开展了以下技术攻关工作：CCTV主楼大直径高强预应力锚栓的装配设计技术，本工程高强预应力锚栓系统主要由直径为φ75mm高强锚杆、护管、灌浆管、螺母、垫板和石棉垫片等配件组成。装配构造设计，满足结构设计传力要求。CCTV主楼大直径高强预应力锚栓埋设技术双向倾斜高强预应力锚栓埋设，从外框筒钢柱安装结果看，100%钢柱的柱脚预埋锚栓定位准确，无一柱底板扩孔现象，在国内钢结构行业也少有，具有很大的推广价值。
上海环球金融中心超高层（492米）复杂体系巨型钢结构安装成套技术
成果的主要用途、技术原理：上海环球金融中心位于上海市浦东新区陆家嘴金融贸易区Z4-1街区，北临世纪大道，西面与金茂大厦相邻，建筑高度492米，是目前国内最高的超高层建筑。
关键技术和创新点：巨型结构安装技术。地下室巨型柱分为两段，由150吨履带吊和M440D塔吊进行安装。地上部分巨型柱在标准楼层每3层一节，在设备/避难层2层一节，主要由M900D塔吊进行安装。带状桁架主要根据运输及吊车性能的限制进行分段，并考虑尽量减少高空现场焊接作业量，将所有桁架的腹杆和立杆全部分割为散件。在安装时利用原有结构设置临时支撑架，按照先下弦、然后立柱及腹杆、最后安装上弦的顺序进行安装，在带状桁架整体校正合格后开始焊接。
高强异型节点厚钢板现场超长斜立焊施工技术
所属科学技术领域在钢结构安装、焊接领域，本工程外框双向倾斜钢柱大部分为多箱体截面,因结构受力需要，部分钢柱分节后的单节重达120t，超出现场吊装设备的起重能力（最大吊装设备为M1280D塔吊，最大起重能力为80吨），根据设计要求，钢柱不能再分节，为满足吊装，需将钢柱的部分箱体或牛腿与主体进行分离安装、现场焊接。分体柱的现场焊缝具有如下焊接特点：现场焊接长度较大，最长为14.88m，焊缝连续填充量大，单条焊缝填充量达0.55t。焊接时，每根钢柱需要同时成对焊接近30m的焊缝，大量的焊接热量集中，焊接应力和变形控制难度非常大，在国内钢结构安装焊接中极为罕见，尚没有先例可借鉴。焊接母材材料强度等级高，Q390D、Q420D高强钢可焊性程度、焊接参数、焊接应力和变形控制等受现场条件、焊接位置与焊接环境影响，存在较多的不确定性因素，对于复杂钢结构方面，尚无成熟的规范及焊接工艺参数作参照。
复杂预应力空间钢结构创新施工技术研究
本课题针对我国国内复杂预应力空间钢结构的特点进行相应开发研究，创造性地综合与开发了系列的复杂预应力空间钢结构施工技术――包括预应力空间钢结构带索施工滑移技术、施工过程仿真分析技术、预应力空间钢结构施工张拉技术、施工全过程监测及长期健康监测技术、复杂预应力空间钢结构节点设计、安装技术等。这些成果不仅针对复杂预应力空间钢结构施工应解决的一系列课题提出了合理、有效的解决办法。复杂预应力空间钢结构施工技术在国家体育馆及天津滨海国际会议中心工程施工中，获得了良好的经济效益和社会效益，体现了技术是第一生产力的价值。累积滑移施工方案实现了多工种交叉施工，在两工程中节省工期近4个月与1个月，获得经济效益400万元与50万元。
索网－轴压杆支撑体系整体提升成套技术
大跨度空间网格结构（网架、网壳）常用的施工方法有高空散拼法、分条分块吊装法、滑移法、整体提升法等。由于每个工程的唯一性以及现场条件的复杂性和多样性，每种施工方法都有一定的适用范围和局限性。基于以上的行业背景，结合近几年施工的一些大跨度网架（网壳）项目，借助于传统的拔杆提升工艺，在大量研究和试验的基础上，有关人员开发了“索网-轴压杆支撑体系整体提升系统”。该套系统利用压杆稳定的基本原理，以一定数量的轴压杆为基本受力单元，钢索纵横拉结组成的索网-轴压杆体系为承力结构，以动力牵引滑轮组作为提升机构，配合结构的变形监测、应力监测、索力监测和提升同步监测等科学手段，将拼装完成的网架（网壳）结构提升到预定位置。
该套系统具有如下特点和优势：适用范围广；网架（壳）拼装工作基本在低空完成，无需支撑胎架；网架（壳）结构施工应力小；与土建施工交叉干扰少，工期短。
大型、复杂、特殊形状钢结构制作新工艺、新技术的研究及应用
有关人员针对近几年来承担的北京奥运工程、国家大剧院、中央电视台新址、上海环球金融中心、广州新电视塔、广州珠江新城西塔等工程中遇到的大型、复杂钢结构工程的制作加工进行了新工艺、新技术的研究开发。下面仅介绍四项工程复杂节点构造的加工新工艺、新技术。广州珠江新城西塔工程X型节点，该节点主要由φ1800×50~φ1150×30外筒立柱、70~100mm厚椭圆形拉接板、加劲环、加劲板及楼层梁牛腿等组成。上海环球金融中心F89~F91楼层的外周圈带状桁架与巨型柱连接节点，该节点有十多个构件交汇于此，采用铸钢件节点，节点的延续牛腿和附件由相关人员加工装焊。中央电视台新台址主楼钢结构目字型多向柱及其蝶型牛腿的加工制作新工艺。国家体育场钢结构工程多牛腿交汇处的复杂节点制作新工艺。
上述科技成果具有一定的创新性和先进性，由于在研究过程中注重传统工艺和现代计算机辅助系统的结合，成本较低，具有相当的推广价值。
X-Steel三维钢结构设计软件二次开发
现在社会中，钢结构行业的发展日新月异。钢结构详图设计已经越来越成为了一个重要的过程，它承担着原设计与加工厂之间的传递，所以钢结构详图的准确性直接影响着整个工程的质量。为提高详图设计的效率，钢结构详图设计应用的软件已从AUTOCAD等二维设计软件向X-Steel等三维设计软件转换。三维设计软件遵循所见即所得的实体建模形式，可以大幅度提高钢结构行业的加工和安装的速度和准确度。然而，由于X-steel软件本身开放度不够，留给设计人员自主开发的余地很小，对上游设计院提供的结构模型，详图设计师无法直接利用，只能再次手工建模，重复工作量大且需花费大量时间进行模型的校对。结构设计软件与详图设计软件的接口开发。该接口的开发旨在有力地集成公司上下游的设计数据，将钢结构分析软件的数据无缝地链接到详图设计软件中，即在建模阶段减少手工劳动，提高生产效率。
移动网架式承重架钢结构施工技术
本项目属于建筑施工领域的技术开发项目。立项背景：根据2004年3月5日陕西建工集团总公司关于“移动网架式承重架施工技术的开发和应用”的立项文件，将镇江电厂三期干煤棚、扬州二电厂扩建工程干煤棚和厦门太古四期、五期工程等列为试点项目。成果的创造性、先进性：移动网架式承重架施工技术的创造性在于使用“网架结构”作为结构承重架，在国内尚无同行业使用；先进性在于其可拆卸和组装，重复使用，长期成本低，安全可靠，多用途，适用性强。该技术充分利用了目前空间结构设计软件已趋于成熟、空间结构多样性的特点，用辅助网架结构服务于主体钢结构，由于承重网架结构配合主体工程的结构特点、施工条件和施工组织诸因素而设计，故针对性强，理论验算也比扣件式钢管脚手架更可靠、科学，其使用安全性更能得到保证，技术成果体现了一种新的施工方法和思路。
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