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1、上海体育场工程建筑工程新技术应用 上海八万人体育场（现名：上海体育场）位于上海天钥桥路西南面，中山南二路北面，斜土路南面，上海游泳馆东面。上海八万人体育场占地面积约19万平方米，建筑面积17万平方米，观众容量约6万名。体育场结构为地下一层，面积35万平方米。呈环状基础承台厚15米，坑底标高735米，局部深935米。上部结构为框架结构，东面为16000平方米的体育俱乐部，西面为体育场主看台和拥有360套标准客房十二层的宾馆，看台上还设有100套包厢。体育场底层为直径240米作圆的环状建筑。环状建筑的外圈还有一圈以直径为304米作圆的高架人行通道。八万人体育场的内圈看台为半开放式结构，看台上的遮盖
2、为悬挑钢梁组成的重达5000吨的钢屋盖，上覆膜结构。整个结构顶部是马鞍状，西部主建筑高度为715米。中间为九道122米塑胶跑道及105米68米足球场。 体育场工程项目的施工技术难点是： 1、体育场的地下室是一外圈周长为1150米，面积达75万立方米，整块底板不设后浇带和沉降缝，只将砼底板分成十四块进行浇捣，相邻块的浇捣间隔15天时间。要达到设计提出避免有害裂缝，减少无害裂缝要求。 2、上海八万人体育场整个建筑径向轴线96根，环向轴线以H轴为主轴，H轴上布置96根斜柱，其中32跟斜柱为主立柱，主立柱内倾角为64，外倾角为71，上宽下窄。0000处立柱截面bh20003000mm，该立柱随着标高的
3、不断增高截面越来越大，2轴和95轴的立柱总高度达625米左右，拐点处高度为525米，截面最大尺寸bh200010530mm，整根立柱在0000以上的混凝土方量约为485立方米，重约1200吨。 3、立柱的顶部设置钢结构屋盖，总重5000吨，最大悬挑735米，钢屋盖锚固钢管伸入混凝土立柱长度分别为10米和12米，钢屋盖的外挑长度为亚洲之最。钢结构网状屋盖上将覆盖美国进口的SHERFILL膜结构3600平方米作为遮盖。本工程的膜结构为国内首次采用，覆盖面积为亚洲之最。 4、贯穿于整个工程的三维测量过程。 本工程由上海市建筑设计研究院设计，由上海市第八建筑工程公司承建土结构施工。工程从一九九四年九月
4、开工，结构于一九九六年七月封顶，一九九七年十月全面竣工。建成后的八万人体育场首先作为第八届全国运动会的主会场，也是上海新三年大变样的标志性工程。 二、应用新技术情况 ：1、商品混凝土应用 整个工程全部采用商品混凝土。应用量达127041平方米，其中地下室为79433平方米，上部结构为47608平方米。在体育场结构施工的各个阶段，我们根据结构的不同特点和气候条件，采用不同技术指标的商品混凝土。 在地下室结构施工中，我们针对整个建筑物不设沉降缝和收缩缝，底板混凝土分成十四块浇捣，相邻块的混凝土浇捣间隔15天以上的技术特点。在混凝土的配合比上采取了利用混凝土R60强度，合理的级配和水灰比；较低标号的
5、水泥和低水化热的水泥；掺用15以上的磨细粉煤灰和性能过关的减速水剂；以及符合质量要求的砂、石骨料；采用合理的收头、养护及保温措施；同时在现场施工中严格商品混凝土的质量，由专人控制商品混凝土的塌落度，同时还要求在混凝土中严禁加水。 在上部结构施工中，我们除了在高度较高，又是斜向结构的部位采用串筒落料以防商品混凝土离析及螺纹管导向振捣以保证混凝土的密性等技术措施外，还根据工期紧迫的特点，在部分部位采取了混凝土三天强度达到C30的特殊级配。 在地下室大体积混凝土施工中，除了采用合理的内外温差控制措施外。我们还在东1、东3、西1、西5、西7等形态差异较大混凝土中采用J8DX1大体积混凝土计算机循环测温
6、仪，利用现代化手段保证混凝土的中心温度和表面温差小于25，指导养护和保温措施，以保证基础混凝土不出现裂缝。裂缝控制达到要求。 2、粗直径钢筋连接技术 上海体育场工程所用钢筋规格繁多，直径最大的钢筋为直径40，钢筋既粗又长，又加上设计要求所有环向钢筋不能采用绑扎接头。因此，本工程在保证同一截面钢筋穿刺要求的前提下，采用粗钢筋锥螺纹连接新技术，经专业单位钢筋接头强度测试，结果表明所用锥螺纹连接的钢筋接头各项指标均达到设计要求。 工程中基础承台、立柱、斜柱、主梁等部位的粗直钢筋均采用锥螺纹接头连接，以钢筋直径分类采用接头数分别为直径20，5629只；直径22，29264只；直径25，83405只；直
7、径28，4791只；直径32，14499只，直径40，22934只，共计167323只。通过钢筋连接技术，大大加快了施工速度，经监理单位的抽查认证,质量稳定可靠，且有较高的经济效益。经测算，共计节约各类钢筋908623吨。 3、预应力混凝土技术 上海体育场看台板计2854块，长、宽、高结构形式均不同，采用预制方式，即IV级钢预应力钢筋，先张法施工。 6400m高架疏散平台东区共计20根径向梁，梁长20m ，采用预应力后张法施工，预应力钢束7根7股直径j1524钢铰线组成，其强度为1860Mpa，每束7根7股钢铰线张拉力为142吨。 4、建筑防水工程新技术 工程地下室呈环状，基础承台面标高为56
8、00m，环圈中外圈周长约为1100m，内圈周长约为550m。地下室内外圈外板墙采用氯化聚乙烯一橡胶共混卷材，共计面积为12000平方米。 体育场整个看台板接缝，西区宾馆屋面及6400mm高架疏散平台面均采用氯化聚乙烯橡胶共混卷材防水，共计面积约85000平方米。防水工程从施工完毕至今已有一年多的时间，经过跟踪观察，效果良好，无由于防水工程的原因造成明显渗水现象。 5、现代管理技术与计算机的应用 以空间斜向结构为主的体育场工程中，应用现代管理技术与计算机来控制整个结构的测量定位。 （1）采用全球定位系统GPS技术建立控制网，控制网的控制点采用钢质强制归心站，其相对精度可达1500000。 （2）
9、采用日本索佳SET2C二型全站仪，按四等导线测量要求，极坐标定轴线，精度达到设计要求。同时，与计算机联机处理数据，保证了施工进度和数据的正确可靠。 （3）根据结构中斜柱与空间环梁，看台斜梁的相互关系，计算出水平投影的平面坐标，计算时采用PCE500小型计算机，坐标成果储存在计算机内，并直接验算各轴线交点坐标反算值。经过施工实践与上海测绘院的复验，定位精度达到了设计要求，实际距离与设计距离的相对精度达到了160000，小于设计要求的110000。 （4）计算机技术还用于施工网络计划，工程预算，计划统计，材料统计等方面，较好地解决了工程项目管理中的实际问题，提高了管理水平，满足了施工中快速、高效的
10、要求。 6、新型模板与脚手架应用技术 本工程结构整个顶部呈马鞍状，故32根主立柱的标高（指顶部标高）不尽相同，最低的大斜柱标高为26929米，最高的标高为52429米（均指在拐点处的标高）。且大斜柱随标高的增高截面尺寸越来越大，斜柱最大尺寸达200010530毫米，其水平投影斜出量达256000米。主立柱施工的难度在于选用合理的模板体系。 （1）主立柱模板选用经过多方案的选择比较，决定采用劲性构架支撑体系。方案的思路为每一节主立柱劲性构架既作为钢筋的靠山，又作为模板的固定支撑，并能以劲性构架的正确就位来控制斜立柱的倾角。同时，每一节主立柱的受力，变形等能够满足设计及施工要求，无需再加设其它支撑
11、体系。而劲性构架方案的成立是建立在能自立的基础上。该方案的采用，不仅保证斜柱与空间梁等的正确连接及外形尺寸，同样也便于测量工作的开展。对上部钢结构屋盖劲性钢管的锚固（锚固长度为10、12米两种），也达到了简化施工的作用，即利用劲性构架构格柱空隙插入钢屋盖劲性钢管。另外，利用劲性构架支模体系，对斜柱空心部位内模的支撑也变得更为容易，且能降低成本（经初步计算可节约200多万元左右）。当然，劲性构架的采用也给施工带来了一些困难，如由于单榀构格柱自重较大，需要利用高吊就位，且吊装难度较大等。 （2）构架形式：由于本工程内外侧倾角不同，东西区层高不同，西区劲性构架每节长度取为38米，东南北区则取为34米
12、，上下二节劲性构架采用对接形式，用同型号的角铁进行焊接。 劲性构架设置在内模板向内100毫米处，在斜柱四角设置四只格构大立柱，分别与地面呈64、71，在侧模中间设置一道格构柱与地面夹角为675。 施工至一定高度后，中间格构柱由一组改为二组，上部与劲性构架锚固处，构架截面也将发生变化。 （3）支模工艺 大斜柱的内、外模板经放大样后，采用九夹板拼装成大模板。对拉螺杆采用16H和20H型螺杆。柱模拆除后，应将对拉螺杆的锥状螺帽拧出，派专人分二次进行修补至混凝土面平。支模前，模板均应涂刷脱模剂一道。 大斜柱侧、顶模待混凝土浇捣五天之后方可拆除，拆模时按支模的反方向顺序进行，拆除模板中应注意对模板的保护
13、。7、超大型钢屋盖及进口膜结构技术 体育场工程屋面建筑造型新颖，整个空间结构东低西高，南北对称，高低起伏，呈马鞍状曲面。主体建筑东西向跨度为2884米，南北向跨度为2744米，高706米。屋盖采用钢结构，最大外环梁长2789米，宽976米，高1078米，重4665吨；最大悬挑桁架长度达735米重量达80吨，安装高度达706米，为世界同类建筑之最。屋面采用全膜面，面积达3600平方米，这在国内绝无仅有，在国际上亦不多见。 体育场屋盖特大悬挑钢结构体系气势恢宏，空间尺寸复杂多变。屋盖主体由不同规格的钢管通过相贯节点、板式节点和球节点连接组成的32榀悬挑双幅式桁架及64榀内、外环梁和27榀中环梁构成
14、，主体钢结构总重量近5000吨。屋盖面层选用SHEERFILL建筑膜；屋面排水系统采用不锈钢天沟，总长为3公里；内外环梁的屋面及墙面围护均采用彩色压型钢板，面积约25000平方米，主体钢结构与彩色压型钢板之间的过渡结构屋为钢结构，重1200吨。 体育场平面轴线以多中心呈辐射状发散布置，每榀悬挑桁架安装标高各不相同，测量定位要求高；须在看台结构完工后施工，机械只能在跨外开行，大大增加了吊装难度；整个结构呈环状封闭，累积误差难以调整；构件分工厂和现场制作，现场制作又分场内和场外，大部分构件无法进行预拼装，增加了高空对接拼装难度；管材节点全位置焊接要求高。 上海体育场屋盖安装工程主体钢结构分为32个
15、节点，环状布置，屋面呈马鞍形高低起伏，西侧檐口最高（706米），南北两侧最代，落差近40米。由于边设计边施工，加上工艺复杂，工序繁多，施工组织难度极大，而从柱帽、外环梁到悬挑桁架、内环梁、中环梁；及过渡层，彩色压型板等、天沟排水系统的制作、安装，油漆、防水喷涂到膜面结构的安装等整个屋面安装工程工期仅为十个月。为确保工程项目保质按期完成，在综合如构件重量，安装半径，安装过程中的结构稳定及抗风载能力等各方面因素，将主体结构分为竖向构件（预埋钢管、钢柱帽），径向构件（悬挑桁架）和环向构件（外环梁、中环梁、内环梁）。除预埋钢管为散件安装外，其余均在地面制成单元整体吊装。为了保证施工阶段结构的稳定和安全
16、，根据制造、起重工艺和设备能力，确定了在预埋钢管安装完毕后，柱帽与外环梁先行流水吊装，悬挑桁架中、内环梁按节间综合吊装的总体施工流程。 设计合理的节点安装形式，不仅是确保工程质量的关键，也是提高工效，缩短工期的关键。针对工程中大量的管管相贯节点以及管板节点和管球节点，形式多样且施焊要求高的特点，我们对安装节点的功能作如下分析：即满足结构施工阶段和永久阶段的受力要求，可承受调整结构在施工过程中因温度、结构变形等各种因素造成的累积误差，方便构件吊装时的临时定位，确保焊接质量和闭合跨的顺利吊装。在节点设计过程中创造性地把焊缝分为临时固定焊缝和永久焊缝两类，既利于吊装过程中的快速定位，又使永久焊缝的施
17、焊有充裕的时间和较好的操作条件。 为了简化复杂曲面三维座标的工程测量，我们以四个圆心点和三十二个悬挑桁架梢部（A轴）设计投影点为基础，以一个平面控制网和三十二个径向竖平面组成测量控制系统，即以平面代曲面，来达到精确、快速的测量定位。并选用高精度全站仪，采用简便有效的吊装单元校正工艺和逐级趋近的精度控制方法，消除累积误差，环闭误差以及砼结构不均匀沉降、位移对钢结构安装的影响。 在安装特长悬挑桁架采用多机同步作业，空中吊点置换等一系列吊装新工艺，解决世界第一悬挑桁架的安装。 悬挑桁架共有32榀，为双幅式平面桁架，其弦杆为X457钢管，腹杆亦为钢管，采用相贯节点焊接连接，在场内就地制作，组成整榀，最
18、大悬挑桁架长735米，重达80吨（世界第一）。由于悬挑桁架的安装是在砼看台结构完成之后，最大吊装半径达50米，最大起重高度70米，给安装到位带来极大困难，因此，安装过程中有14榀悬挑桁架采取多机空中接力的方法来实现悬挑桁架的高空就位。11、14、44、47轴及其对称轴为双机抬吊，抬吊时，一台300吨吊机在场内，桁架斜吊到看台板上，场外300吨吊机接付臂，将付臂伸入场内，把桁架的根部吊起，完成吊点空中转换，而后将桁架安装到位。 2、5、8轴及其对称轴的悬挑桁架为一台在场内的300吨吊机与一台在西区宾馆至顶K轴上的门式起重机在其它机械的配合下，空中接力抬吊到位。其过程为：300吨吊机将悬挑桁架吊到
19、看台板上方门式起重机工作半径内，由门式起重机起吊桁架根部，在梢部由100吨与80吨吊机承吊，然后300吨吊机松钩，卸去吊索具，形成门式起重机与100吨、80吨吊机抬吊状态；300吨吊点移至梢部，卸去100吨、80吨吊机吊构，形成300号吊机和门式起重机抬吊状态；300吨吊机和门式起重机起钩，使悬挑桁架高于西区砼结构屋面，门式起重机和300吨吊机同时变幅，使悬挑桁架临时搁置在G轴柱子上；门式起重机吊点负梢部再移动一个节距，双机再同时变幅使得桁架在门式起重机腹中通过，与柱帽连接。 体育场屋面覆盖材料采用新颖、轻质的SHERFILL建筑膜，它是由玻璃纤维布涂覆合成树脂构成，色白，呈半透明状。大型体育
20、设施采用这种膜结构在国内尚属首例。膜结构由膜结构支架，飞索飞杆和膜面组成，以节间为单元设置整张膜面，并根据节间的长度设置13飞索飞杆。通过液压千斤顶顶升飞杆，从而张紧膜面，形成一个个锥状伞面，既利排水，又美观别致。整个体育场共分32个单元，计有32个大小不等膜面。最大尺寸达28米70米，重2吨；飞索飞杆每组重约3吨，飞杆约911米。由于飞索飞杆和膜面均为凌空安装，所以给施工带来不少新的难题。 其一，飞索飞杆的安装方法，美方是通过上端4根索悬挂飞杆，待膜面铺毕后，用紧绳器拨升下端飞索和飞杆到位，再顶升。我们改为上下索均一次装毕，由下索固定支座和飞杆，通过支座和飞杆之间加设的倒链进行预顶顶升，大大
21、简化了操作。 其二，最大膜面长达70余米，原美方要求设置多个卷扬机来牵引，不仅操作复杂，同步要求也难以达到，我们利用300吨吊机，以10米长的巴杆作铁扁担，通过8只导向滑轮和绳索牵引，仅用20分钟即可完成最大膜面的铺设。 第三，设计了电动悬挂吊篮，以卷场机为动力，易于搬移和垂直上下，满足膜面施工时不同作业位置要求，确保施工安全和高效。 8、建筑节能技术 本工程使用加气砌块1100立方米，用于工程中的部分内隔墙。体育场的二层厕所隔墙采用钢网夹心板（BK板）10516平方米，体育场的大部分内隔墙采用GRC空心轻质隔墙板，使用面积达51028平方米。由于本工程采用上述材料，减轻了结构自重，建筑面积由
22、原来的114万平方米增至17万平方米，降低了能源消耗，创造了社会效益。 9、尼龙纤维水泥砂浆和合成纤维细石混凝土面层 尼龙纤维水泥砂浆用于体育场结构32根主立柱顶端设置的高度不等的斜向钢结构面层的钢板网粉刷，以保证钢板网水泥沙浆在长期的受振状态下及外部环境影响下避免出现裂缝。 尼龙纤维细石混凝土用于体育场工程的预制看台板面层的找平，看台板面层的找平要求随捣随光。使用面积达41128平方米。 10、安杜接橡胶地板 体育场6400m观众大厅和观众内扶梯的地面采用安杜拉橡胶地板，总用量为21086平方米。在土建施工中减少了大量的湿作业，而且防滑、美观、降低了能源消耗。 11、混凝土面层美岩漆（砂胶、
23、也称仿石涂料）喷涂 体育场的大斜柱外立面的面层、空间环梁和联系梁及看台栏板外立面的面层、内部看台外口、梁面等采用美岩漆喷涂涂料。该材料的应用只需在平整的混凝土表面稍作修整即可进行美岩漆的施工，减少了大量的湿作业工作，具有很高的社会效益。 三、经济效益与社会效益 1、以上新技术项目在上海体育场中的应用可以看到推广技术进步具有良好的社会效益和经济效益。新技术应用普遍提高了工程质量。如结构全部127万m3混凝土采用商品混凝土，有厂家统一生产，能够很好的控制混凝土粒径，混凝土级配，塌落度等。通过严格的现场管理，提高了混凝土质量。体育场地下室结构呈封闭环状，设计要求不设变形缝，经过采用一定的技术措施较好
24、的完成了该部位的施工。二年多来的跟踪观测表明，达到了变大缝为小缝，变有害裂缝为无害裂缝的设计要求，施工质量达到了优良。同时预拌混凝土的应用减小了环境污染，促进了现场文明的工作，更重要的是，在提高了结构工程整体质量的同时，保证了结构工程封顶这重大节点的完成。同时，商品混凝土配比中采用双掺技术，应用磨细粉煤灰近八千吨，节约费用60万元。 上海体育场采用了钢筋锥螺纹代替了原设计的绑扎加电焊的施工办法，加快了施工的进度，在保证施工质量的前提下，降低了物耗，共计节约钢筋908632吨。节约了资金125万元。 斜向主立柱由于采用了劲性构架支模体系，改变了以往施工中常用的排架支模体系，以劲性构架的自身受力代
25、替了大型钢结构平台及钢管的支撑情况，使斜立柱的施工得以简化，缩短了施工周期60天。经过我们反复计算和设计单位的验算，劲性构架支模体系是可行的，为此设计院还修改了原先的钢筋用量，变配筋5640为4040，变箍筋12100为12200减少了钢筋用量200多吨。同时还节约了4835mm钢管用量约670000米，钢平台搭设用的钢设备吨位300吨，而劲性构架总吨位仅为900吨。节约费用2446万元。 2、本工程由于采用了新技术，使工程质量进一步提高，节约了人、物、财，降低了消耗。节约资金400余万元；节约钢筋近千吨；使用粉煤灰近8千吨；取得良好的经济效益。 3、体现科技进步，创造良好的社会效益。超长封闭
26、环状地下室不设变形缝的施工技术，通过商品混凝土，控制混凝土的各类参数，达到了设计变大缝为小缝，变有害裂缝为无害裂缝的要求，为今后同类型结构同设计要求的施工开了先河，具有一定的推广意义。斜向工程采用劲性构架支模体系，总结出斜向结构施工中的先进方法及工艺，为今后大体量斜向结构的施工提出了宝贵的实践应用经验。通过现代管理技术与计算机的应用，应用于工程高速度，高精度的测量定位，确保了整个结构各个节点空间位置正确，从而保证了结构合理的内部传力和优美的外观造型，充分体现出高超的设计意图，为新上海添了又一座标志性工程。体育场屋盖特大悬挑钢结构的施工，通过对屋盖的合理分段，快速定位，分期施焊，以平代曲，逐步趋近，多机抬吊，竖车横用，卸载均用等方法，使工程质量处于良好受控制状态，并杜绝了重大工伤事故，为整个体育场美观的建筑造型提供了保证。 四、体会与建议 推广应用新技术使我们尝到了科技转化为生产力的甜头，不但提高了工程质量，缩短了工期，减轻了劳动强度，节约了能源，而且能获得较高的经济效益，加速了建筑企业的发展。根据建设部的要求，搞好新技术示范工程，将大大推动建筑业科技成果的转化工作，培养一大批建筑业新技术应用人才，全面提高建筑业职工队伍的素质，带动一大批新兴科技产业和科技型企业的形成与发展。运用市场经济规律，促进科技与经济精密结构，显示科技生产力的巨大潜力。