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國家體育場(鳥巢)工程建造技術創新與應用
時間:2015-12-07
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國家體育場(鳥巢)作為奧運會主會場,承擔了2008年北京奧運會的開、閉幕式和田徑比賽,可容納觀眾9.1萬人,是目前世界上特大跨度體育建筑之一。其結構體系與建筑造型渾然一體,外圍大跨度空間鋼結構由4.2萬噸扭曲鋼構件編織而成,內部看臺為異形框架結構,由角度各異的混凝土斜柱組成,屋面采用ETFE和PTFE膜結構。在工程建造面臨一系列重大技術難題且國內外無先例、無相關技術標準和規范的情況下,項目團隊歷時5年,在國家和北京市科技計劃支持下,完成了28個專題的系統研究,在特大跨度復雜鋼結構、現澆異型混凝土框架結構、ETFE和PTFE膜結構等成套建造技術方面,取得了重大創新成果。
(1)在國內外首創了大尺度空間扭曲薄壁箱形構件與復雜節點設計與加工成套技術。提出了扭曲薄壁箱形構件幾何構型方法并開發了板件展平放樣軟件、扭曲薄壁箱形構件設計方法、焊接箱形管桁架節點設計方法和半埋入式柱腳節點設計方法,形成了扭曲板件多點無模成形技術及三輥卷板成形技術。
(2)研發了特大跨度復雜鋼結構綜合安裝技術。包括大跨度鋼結構施工過程模擬分析技術、巨型鋼構件吊裝技術、空間復雜鋼結構合龍技術及支撐卸載技術等。
(3)研發了抗震結構Q460E-Z35高強度特厚鋼板及其焊接綜合技術,開發了復雜鋼結構低溫焊接及變形控制技術和鋼結構焊接全過程控制技術。
(4)研發了超高雙向斜柱高耐久性混凝土異形框架結構成套設計及施工技術。
(5)形成了ETFE膜結構、PTFE膜聲學吊頂、復雜屋面排水及雨洪回收應用技術。
研究成果經專家鑒定有8項達到國際領先水平、17項達到國際先進水平。獲國家發明專利 10項,實用新型專利18項,軟件著作權6 項,國家級工法4項,出版專著5 本,在國外及國內核心期刊發表學術論文106篇。主要研究成果已被《建筑荷載設計規范》(GB50009)、《鋼結構設計規范》(GB50017)、《鋼結構工程施工質量驗收規范》(GB50205)、《鋼結構焊接規范》(GB50661)、《建筑結構用鋼板》(GB/T 19879)、《建筑與小區雨水利用工程技術規范》(GB50400)等國家標準采納。
研究成果全面應用于國家體育場的建造中,解決了工程建造中前所未有的技術難題,保障了奧運主會場的順利建成,為2008北京奧運會成功舉辦做出了重要貢獻,且在后來的上海世博工程、廣州亞運工程、深圳大運工程以及昆明新機場、鳳凰國際傳媒中心等多項重點工程中被推廣應用,直接推動了龍8游戲官方網站國建筑技術的進步,經濟效益和社會效益巨大。
國家體育場家體育場中心為代表的題館為代表的ational confere鋼結構工程以“史無前例的大型鋼結構焊接的奇跡”代表龍8游戲官方網站國首次獲得國際焊接學會(IIW)2010年度唯一焊接大獎“Ugo Guerrera Prize”,膜結構工程以其杰出的建筑結構被國際膜工業協會(IFAI)授予2008年最高獎“年度最佳工程獎”,結構設計獲英國結構工程師學會中國大獎,科技成果獲5項省部級科技進步一等獎,并榮獲中國土木工程詹天佑大獎、全國優秀工程設計金獎、全國優秀結構設計一等獎、中國建設工程魯班獎、中國建筑鋼結構金獎等。
該項成果已獲得2012年度國家科學技術二等獎。