杨嗣信:奥运工程施工新技术

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北京市政府专业顾问、08奥运工程专家组组长杨嗣信教授

目 录

第一部分 奥运工程概况
第二部分 主要奥运工程新技术介绍
一、 国家体育场
二、 国家游泳中心
三、 国家体育馆
四、 老山自行车馆
五、 北京科技大学体育馆
六、 五棵松体育馆
第三部分 奥运工程其它新技术
第四部分 结束语

第一部分 奥运工程概况

此次奥运会，我国计划使用37个比赛场馆，奥运建设项目分布在北京及沈阳、秦皇岛、天津、青岛、上海 6 个城市。其中27个项目的比赛安排在北京的31个场馆,其中新建场馆12个，改扩建场馆11个，临时场馆8个，总建筑面积约108万平米。

北京奥运场馆主要集中在城市的北部和西部，分为四个区域，一个中心区，就是奥林匹克公园中心区，另外三个是西部社区、大学区和北部风景旅游区。

其中：

比赛场馆及相关设施共36项；

训练场馆共24项；

奥林匹克公园及市政基础设施共4项。

附件1

国家体育场、国家游泳中心、国家体育馆 、五棵松体育馆 、北京射击馆 、老山自行车馆 、顺义水上中心、北京大学体育馆、中国农业大学体育馆、北京工业大学体育馆 、北京科技大学体育馆、奥林匹克公园网球中心 、国家会议中心 、丰台垒球场 、北京航空航天大学体育馆 、北京理工大学体育馆 、奥体中心体育场 、奥体中心体育馆 、英东游泳馆 、老山山地自行车场、首都体育馆 、北京射击场飞碟靶场 、北京工人体育场 、北京工人体育馆 、奥林匹克公园曲棍球场 、奥林匹克公园射箭场 、朝阳公园沙滩排球场 、五棵松棒球场 、老山小轮车赛场 、铁人三项赛场 、城市公路自行车赛场 、奥运村 、奥运村北部区 、数字北京大厦 、媒体村一期 、媒体村二期

附件2

北京体育大学训练馆A和B、游泳馆、田径馆、综合馆、田径场A、大鹏馆 、自剑中心马术训练场 、奥体中心体育场练习场、体育馆附馆1号、2号、3号场地 、奥体中心曲棍球练习场 、清华大学体育馆、游泳跳水馆 、中国人民大学游泳馆、世纪馆 、北京语言大学体育馆 、北京交通大学体育馆 、北京师范大学附属实验中学体育馆 、二十一世纪游泳馆 、首钢篮球中学 、北京联合大学、首都体育学院游泳馆、田径馆、大学生体育馆、田径场首都师范大学体育馆木樨园综合训练馆、游泳馆、光彩体育馆工人体育场练习场海淀体育场、体育馆、海淀体育中心综合馆北京八中体育馆、游泳馆月坛体育馆、综合训练馆、地坛体育馆宣武广安体育馆石景山体育馆朝阳体育馆、朝阳体育中心田径场昌平田径场、游泳池

附件3

奥林匹克公园中心区、奥林匹克森林公园 、场馆周边市政道路、专项工作

第二部分 主要奥运工程新技术介绍

一、国家体育场：

工程概况：

建设地点：奥林匹克中心区

赛时功能：田径、足球

外部形状：椭圆形马鞍状

建筑面积：25.8万m2

长：330m；宽：280m；高：40.7~69.2m

座席数：110000个

顶部开口：182m×124m

设计特点：

主体钢结构：

国家体育场屋盖结构的平面投影为椭圆形，顶面为比较平坦的马鞍曲面。屋面开口近似椭圆形，由两条椭圆线段和两条圆弧线段合成。

看台为RC结构，外部围护结构为钢结构。 RC结构与钢结构完全脱开。钢结构由24根组合钢柱及24榀屋顶桁架组成，形成网络状网架结构，酷似中国瓷器裂纹和“鸟巢”形状，而得名“鸟巢”。

结构主桁架上弦杆与屋面次结构的杆件截面尺寸均为1000×1000mm；下弦杆的主要截面尺寸为800×800mm，在靠近组合柱位置局部为1200×1000mm；组合柱与立面次结构构件的截面尺寸均为1200×1200mm。

钢结构总重约4万吨，其中桁架1.4万吨，组合柱约1.3万吨，次结构1.2万吨，楼梯马道等0.5万吨。钢板厚度﹥34mm时采用Q345；当﹥36mm时采用Q345GJ；少量采用Q460、Q460ML钢材。

主桁架、次结构及组合柱均采用焊接箱形截面，杆件之间主要采用焊接连接。

组合钢柱:

主体结构周边共24根钢格构柱支撑，每根钢格构柱由2根1200×1200mm2箱形钢柱和1根菱形钢柱组成。

结 构 柱

钢结构节点

主结构均为大截面箱型构件，节点在空间汇交多根杆件；次结构节点复杂多变、规律性少。

钢结构节点示意图

(四) 屋面膜结构：

国家体育场的屋面由钢结构和膜结构共同组成。膜结构可分为屋面围护结构、声学吊顶。屋面上层维护结构采用单层ETFE膜材，下层声学吊顶采用单层PTFE膜材，屋盖开口的内环桁架里面采用防水的PTFE膜。

ETFE膜厚度为250微米，无色透明，透光率≧87%。抗拉强度≧50N/mm2,弹性模量≧965N/mm2。

PTFE下弦声学吊顶膜材料的吸声率≧70%，透光率≧30%。

巨型悬挑梁

楼板用无粘结预应力混凝土,大挑梁用有粘结预应力混凝土,用7φs5(φs15)钢绞线,A=139mm2,等级1860N/mm2;

体育馆内部看台

钢结构施工技术:

施工难点

钢结构与混凝土结构施工交叉作业，施工难度大。

由于杆件组拼的桁架均为曲面，且设计要求曲线变化平滑自然，对焊工水平、焊接设备、组拼胎架要求高。

钢结构现场组拼、安装精度要求高，精度控制难度大。

针对钢结构复杂多变的曲线、曲面造型，计算机模拟制作、安装工况难度大。

杆件空间交汇角度小，局部超厚钢板焊接、高强钢Q460钢焊接、铸钢件焊接等纳入专门的研究课题，采取有效的预控措施，现场焊接难度大，焊材总消耗量约两百吨。

部分钢构件组拼而成的刚架为不规则曲面，对此巨型钢结构组拼和安装实施三维测量控制，组拼、安装的难度大。

大跨度巨型钢结构屋盖，支撑数量多，分布面积大，卸载实施控制难度大。

钢结构防腐处理难度高。

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