1  前言
   大跨度結構系指跨度等于或大于60m的結構。近年來(lái)，隨著(zhù)經(jīng)濟、文化的飛速發(fā)展及空間結構的形式多樣化，大跨度鋼結構的發(fā)展非常迅猛，并已廣泛地應用于文化體育場(chǎng)館、會(huì )議展覽中心、機場(chǎng)候機廳等大型公共建筑以及不同類(lèi)型的重型工業(yè)建筑中。大跨度鋼結構的發(fā)展狀況與施工技術(shù)水平已成為代表一個(gè)國家建筑科技水平的重要標志之一。計算機的普及和有限元分析方法的廣泛運用為大跨度鋼結構的加速發(fā)展創(chuàng )造了條件，大跨度鋼結構造型越來(lái)越新穎，跨度也越來(lái)越大，結構體系越來(lái)越復雜，施工也越來(lái)越難。目前，大跨度鋼結構常用的安裝方法有高空散裝法、分段吊裝安裝法、滑移安裝法、雙機或多機抬吊吊裝法、整體提升法、整體頂升法等，各種安裝方法都有其優(yōu)缺點(diǎn)和一定的針對性。但是，為了體現建筑美學(xué)和設計師理念，大跨度鋼結構往往是一個(gè)個(gè)性化的變異設計，無(wú)統一標準可言，不同的結構形式、場(chǎng)地條件及工程實(shí)際情況，所采用的施工技術(shù)也會(huì )有所差異。如南京奧體中心主體育場(chǎng)、國家體育場(chǎng)、五棵松體育文化中心籃球館的鋼屋蓋雖然均采用了大跨度鋼結構，但由于采用的結構形式各不相同，現場(chǎng)場(chǎng)地條件也不一樣，故在實(shí)施鋼結構安裝時(shí)，采用的施工技術(shù)也迥然不同。

2  南京奧林匹克體育中心主體育場(chǎng)
   2.1工程概況
   南京奧體中心是一個(gè)大型綜合類(lèi)體育中心。主體育場(chǎng)作為2005年江蘇省舉行第十屆全國綜合性運動(dòng)會(huì )的主場(chǎng)館和舉行國際單項最高級別運動(dòng)會(huì )的硬件設施，作為南京市的標志性建筑，其屋蓋結構體系十分復雜，主要由2榀與水平面成45°傾斜的、跨度為361.582m的三角形變斷面的鋼桁架拱和由104根鋼箱型梁形成的中空馬鞍形空間結構組成，罩棚的徑向長(cháng)度為68.14m～27m，覆蓋面積4萬(wàn)多平方米。拱頂標高達64.719m，鋼結構總量約12153t。整個(gè)屋蓋結構體系在各種不同荷載組合情況下，分別由主拱和鋼箱梁外端的“V”型支撐將荷載傳至下部結構。45°傾斜主拱線(xiàn)條簡(jiǎn)明，宛如飄帶（見(jiàn)圖1）。
   2.2工程難點(diǎn)及施工方案的選擇
   2.2.1工程難點(diǎn)
   南京奧體中心主體育場(chǎng)屋蓋結構體系獨特，傾斜主拱通過(guò)前吊桿為箱型梁的懸臂端提供豎向約束，而箱型梁則通過(guò)后撐桿為主拱提供平面外的側向穩定，兩者互相依托。在整個(gè)結構體系未形成之前，屋面系統與主拱皆非獨立的結構靜定體系。該組合結構國內尚無(wú)先例，國際上也實(shí)屬罕見(jiàn)。所以，無(wú)論是設計還是施工，都具有相當大的難度。
   （1）結構體系與節點(diǎn)構造復雜：主體育場(chǎng)屋蓋結構體系是由鋼桁架拱、吊桿、馬鞍型屋面網(wǎng)格及支撐柱組成的復合結構，與純拱結構、殼體結構具有不同的受力特點(diǎn)和失穩模式，體系異常復雜。同時(shí)，為避免以往慣用的焊接連接節點(diǎn)存在的焊接殘余應力、多次熱影響使節點(diǎn)鋼材變脆以及次彎矩對節點(diǎn)的影響等一些難以定量分析的問(wèn)題，本工程的關(guān)鍵節點(diǎn)設計采用了大量的鑄鋼節點(diǎn)，既有板式鑄鋼支座、錐形鑄鋼連接件，又有圓柱形鑄鋼節點(diǎn)和球形鑄鋼節點(diǎn)，還有H型鋼鑄鋼節點(diǎn)。
   （2）支撐胎架的設置：為保證安裝過(guò)程中結構的穩定性與施工的可操作性，屋面和主拱安裝時(shí)必須設立臨時(shí)支撐系統，安裝完成后屋面臨時(shí)支撐需進(jìn)行卸載和拆除，卸載過(guò)程中結構體系逐步轉換，穩步成型。但是，桿件內力和臨時(shí)支撐的受力在卸載過(guò)程中發(fā)生變化，工況分析相當困難。支撐系統的布置既要滿(mǎn)足施工階段結構的受力性能，符合設計要求，又不能對下部混凝土看臺結構產(chǎn)生過(guò)大的影響，造成破壞，還要方便施工（包括安裝階段和卸載階段），保證安全。故支撐的布置、計算及設計十分復雜。
   （3）大跨重型結構的安裝：主拱跨度大，高度高，節點(diǎn)復雜，高空拼裝難度大，不適合高空散裝，而應分段吊裝。分段吊裝時(shí)，吊裝高度高，工作半徑大，施工困難。并且在主拱和屋面構件全部安裝完成并形成結構體系前，主拱和屋面均為不穩定體系，主拱吊裝時(shí)需采取大量的臨時(shí)穩定措施，以確保安全。同時(shí)，主拱施工時(shí)間長(cháng)，會(huì )受溫度變化而產(chǎn)生收縮變形及溫度應力，溫度變形及溫度應力控制難度大。
   （4）鋼屋蓋系統整體卸載：卸載過(guò)程既是拆除支撐胎架的過(guò)程，又是結構體系逐步轉換過(guò)程，卸載過(guò)程中，結構本身的桿件內力和臨時(shí)支撐的受力均會(huì )產(chǎn)生變化。由于主拱和屋面系統互相依托，結構傳力途徑不明確，受力情況復雜，加之空間結構體系平面外的剛度相對較小且各部位的強度和剛度均不相同，卸載時(shí)結構體系的變形相對較大且不均勻，相鄰支撐在卸載過(guò)程中互相影響。卸載的先后順序、卸載方法及工藝都會(huì )對結構本身和支撐胎架產(chǎn)生一定的影響，卸載難度大。
   2.2.2施工方案的選擇
   南京奧體中心主體育場(chǎng)鋼屋蓋系統的結構形式復雜、構件類(lèi)型多樣、工期緊張、現場(chǎng)周邊環(huán)境復雜，根據這一實(shí)際情況，最終選用“一套支撐胎架，兩組吊機”的作業(yè)方案，“分區安裝、齊頭并進(jìn)”的施工原則。主拱根據吊機工作能力分成21段現場(chǎng)分段連續組裝，待屋面系統吊裝完成后再采用300t履帶吊和600t履帶吊分段吊裝。整個(gè)鋼屋蓋系統的吊裝順序為：支撐胎架——V形支撐前支撐柱——屋面鋼箱梁——V形支撐后支撐柱——環(huán)梁、連系梁——屋面支撐——M桿——主拱——檁條、天溝、馬道等，逐區間推進(jìn)，待屋面系統及主拱吊裝完成后，屋面系統分級、分區逐步卸載，最后拆除支撐胎架。
   2.3施工技術(shù)
   2.3.1支撐體系設置
   根據大跨度雙斜拱空間結構鋼屋蓋的結構特點(diǎn)，特別是結構體系中屋面箱型梁與雙斜拱互相依托的特點(diǎn)，結合安裝時(shí)的工況分析、支撐胎架的整體穩定性分析及受力計算，屋面系統箱型梁下設置150個(gè)支撐胎架（見(jiàn)圖2），待屋面系統安裝完畢后，再安裝主拱。主拱安裝時(shí)，出屋面部分主拱單獨設置12組支撐胎架， 屋面內主拱部分，先將連接主拱和屋面箱型梁的M桿安裝就位，主拱安裝時(shí)直接支承在M桿上（見(jiàn)圖3），從而合理地應用結構本身當作支撐，以降低主拱支撐的高度，確保主拱安裝時(shí)的穩定性。根據結構體系的傳力要求，東西區屋面的支撐胎架均布置在箱型梁下對應于主拱前吊桿和后撐桿位置處，以保證主拱的安裝精度及安裝時(shí)的主拱荷載通過(guò)箱型梁直接傳遞到支撐胎架上�？紤]到實(shí)際的資源情況，東區支撐胎架采用格構式鋼架，下部通過(guò)H型鋼轉換梁將荷載直接轉移到混凝土柱上。西區則采用鋼管和腳手管組成的組合支撐，下部通過(guò)箱型轉換梁將荷載轉移到混凝土柱上。
   2.3.2大跨重型結構的安裝
   屋面箱型梁均整根進(jìn)行吊裝，安裝定位后及時(shí)與V型支撐連接，并將其與先裝的屋面梁通過(guò)內、中、外環(huán)梁連成整體，防止箱型梁的側向位移和下滑。
   主拱采用臥式連續拼裝法，通過(guò)三維建模來(lái)搭設組裝胎架并通過(guò)全站儀來(lái)進(jìn)行測量控制。主拱組裝完成后，分段吊裝就位。吊裝順序為：從兩端向中間，在中間合攏。
   對于大跨度拱，其溫度變形和溫度應力是較大的，主拱在從兩端往中間安裝的過(guò)程中，勢必受溫度變化的影響而出現精度偏差，從而造成最后一段主拱無(wú)法順利安裝就位。同時(shí)，最后一段主拱的安裝、焊接將直接影響到主拱的質(zhì)量和受力情況，為此，施工時(shí)設置合攏段，合攏段的長(cháng)度根據合攏時(shí)的實(shí)際測量尺寸來(lái)進(jìn)行下料。為保證合攏段的質(zhì)量，在從兩端往中間安裝主拱的過(guò)程中，逐段消除安裝誤差，合攏前要進(jìn)行連續觀(guān)測，確定溫差對拱身長(cháng)度的影響，并根據理論計算的主拱溫度應力情況，確定合適的時(shí)間及合攏溫度，低溫安裝就位，高溫定位焊接。焊接時(shí)氣溫需相對穩定，并由兩人對稱(chēng)連續施焊。
   2.3.3卸載技術(shù)
   本工程支撐塔架數量眾多，且分布范圍廣，整體同步卸載難度較大，為此，根據大跨度雙斜拱空間結構鋼屋蓋結構體系的受力特點(diǎn)及支撐胎架的布置與受力情況，通過(guò)工況計算分析，采用分批、分級同步卸載技術(shù)。即將支撐胎架分為9個(gè)區，每區分級同步卸載。卸載的分級大小和卸載順序根據結構計算和工況分析得出的結果進(jìn)行，先小后大，先拆主拱支撐胎架，然后拆屋面支撐胎架，由高到低、由內到外、東、西同步、共分20步進(jìn)行。卸載時(shí)，通過(guò)胎架下端安置的螺旋式千斤頂，按多次循環(huán)、反力控制與位移控制相結合的原則，來(lái)實(shí)現荷載的平穩轉移。

3  國家體育場(chǎng)
   3.1工程概況
   國家體育場(chǎng)位于北京奧林匹克公園中心區的南部，主體建筑緊鄰北京城市中軸線(xiàn)，并與國家體育館和國家游泳中心相對于中軸線(xiàn)均衡布置，是2008年奧運會(huì )的主體育場(chǎng)，主要承擔奧運會(huì )開(kāi)幕式、閉幕式和田徑比賽。奧運會(huì )期間，可容納觀(guān)眾91000人，奧運會(huì )后，可容納觀(guān)眾80000人。
   國家體育場(chǎng)鋼結構建筑頂面呈馬鞍型，長(cháng)軸為332.3m，短軸為297.3m，最高點(diǎn)高度為68.5m，最低高度為40.1m。屋蓋中間開(kāi)洞長(cháng)度為185.3m，寬度為127.5m。主要由48榀主桁架?chē)�繞屋蓋中間的開(kāi)口放射型布置而成，主桁架與頂面及立面雜亂無(wú)章的次結構一起形成了“鳥(niǎo)巢”的特殊建筑造型，大跨度空間鋼屋蓋支撐在周邊的24根桁架柱之上，并將荷載傳至基礎（見(jiàn)圖4）。為達到預定的視覺(jué)效果，編織鳥(niǎo)巢用的桿件均為箱型構件。
   3.2工程難點(diǎn)及施工方案的選擇
   3.2.1工程難點(diǎn)
   （1）支撐塔架設置難度大：根據國家體育場(chǎng)鋼結構“散裝”總體方案，在進(jìn)行屋面主桁架的安裝時(shí)，其下方需設置大量的臨時(shí)支撐塔架，且支撐塔架的設置對整個(gè)工程的施工安全、質(zhì)量、工期及成本控制至關(guān)重要。由于國家體育場(chǎng)鋼結構為大跨度空間巨型鋼桁架結構，桁架截面高度及結構高度高，節間距離大，重量重，風(fēng)載較大，支撐塔架受力情況復雜，設計難度大。同時(shí)，鋼結構安裝時(shí)，其下方的混凝土看臺結構已施工完畢，支撐塔架的布置受到一定程度的限制，支撐塔架設置難度較大。
   （2）構件體型大、重量重、形體怪異，安裝難度大：本工程中，桁架柱的最大斷面達25m×20m，高度為67m，單榀最重達700t。主桁架高度12m，雙榀貫通最大跨度258.365m。構件體型龐大，單體重量重。加之桁架柱和立面次結構的形體怪異，吊裝難度大。
   （3）合攏難度大：國家體育場(chǎng)鋼結構屬特大型大跨度鋼結構，主桁架雙榀貫通最大跨度258.365m。由于結構形成過(guò)程和使用過(guò)程存在較大的溫差，使用過(guò)程中，結構中會(huì )產(chǎn)生較大的溫度變形和溫度應力。因此，根據北京地區的極限最低溫度和極限最高溫度，設計上設置了嚴格的合攏溫度，即結構體系最終形成時(shí)的溫度，以減少溫度變形和溫度應力。為確保合攏線(xiàn)上的對接口按設計要求的合攏溫度同時(shí)合攏，需組織大量的人力和物力，且必須進(jìn)行嚴格的溫度監測、周密的部署及施工安排，合攏難度大。
   （4）卸載難度大：國家體育場(chǎng)鋼結構受力體系為中央大開(kāi)口的斜交桁架雙層網(wǎng)殼，表現出很強的空間非幾何線(xiàn)性作用。根據總體施工方案，結構安裝階段，整個(gè)屋蓋設置了80個(gè)支撐塔架，作為主桁架安裝時(shí)的臨時(shí)支撐，主結構安裝完畢后，再進(jìn)行卸載和拆除。在進(jìn)行支撐塔架的卸載過(guò)程中，結構體系逐步轉換，結構本身和支撐塔架的受力均產(chǎn)生變化，卸載的先后順序、卸載等級及工藝都會(huì )對其產(chǎn)生影響，需進(jìn)行詳細的工況分析。對于如此復雜的結構體系，工況分析及同步卸載控制難度大。
   3.2.2施工方案的選擇
   針對國家體育場(chǎng)鋼結構工程規模大、結構形式復雜、測量測控及安裝技術(shù)的挑戰性、工期緊迫以及與其它分項工程交叉作業(yè)復雜等特點(diǎn)，整個(gè)屋蓋鋼結構的安裝選用散裝方案，即所有構件分成吊裝單元分段進(jìn)行安裝，下設支撐塔架，高空對接，結構形成后進(jìn)行卸載。其中，主結構共劃分為230個(gè)安裝單元，桁架柱最大吊裝單元重達360t，主桁架約250t，最大吊裝長(cháng)度約45m。
根據吊裝單元的重量和作業(yè)半徑，桁架柱和主桁架吊裝采用2臺800t履帶吊和2臺600t履帶吊進(jìn)行吊裝，800t布置在場(chǎng)外，600t在場(chǎng)內。立面次結構、頂面次結構及樓梯馬道采用4臺300t履帶吊和4臺150t履帶吊分吊裝單元進(jìn)行吊裝。
主結構總體安裝順序分為三個(gè)階段六個(gè)步驟，先安裝南北方向桁架柱，后安裝東西方向桁架柱，內外主桁架的安裝穿插進(jìn)行。立面次結構與樓梯則隨桁架柱的安裝進(jìn)度一起進(jìn)行安裝，頂面次結構待卸載完畢再進(jìn)行安裝。
   3.3施工技術(shù)
   3.3.1支撐塔架設置
   國家體育場(chǎng)屋蓋鋼結構屬大跨度空間巨型桁架結構，為實(shí)施屋蓋鋼結構的安裝和施工，根據鋼結構特點(diǎn)、吊裝分段形式和下部混凝土看臺結構的布置情況，在主桁架下弦交叉節點(diǎn)的位置共設置了80個(gè)3×3m格構式支撐塔架。為提高支撐塔架的整體剛度和穩定性，防止支撐塔架的沉降，支撐塔架的頂部設置桁架式水平支撐體系，底部設置6×6m的樁基承臺。同時(shí)，根據主結構的安裝方案，將整體支撐塔架分成四大塊，長(cháng)短軸各兩個(gè)區塊，四個(gè)區塊所有支撐塔架連成整體（見(jiàn)圖5）。
   為方便現場(chǎng)加工制作和安裝，提高其經(jīng)濟性，支撐塔架和柱頂連系桁架的設計均采用標準段模數化的方式。支撐塔架的柱肢采用螺旋焊管，水平腹桿采用雙角鋼十字形布置，斜腹桿采用角鋼X形交叉體系。為提高支撐塔架柱身的抗扭剛度，在每節標準段的兩端和中間區域設置角鋼交叉橫隔。柱頂連系桁架的設計方式與支撐塔架基本相同。同時(shí)，為便于主桁架的安裝和支撐塔架的整體卸載，支撐塔架頂部設置十字形箱型梁和H型鋼支頂裝置。
   3.3.2巨型鋼桁架吊裝技術(shù)
   根據桁架柱的特點(diǎn)、現場(chǎng)場(chǎng)地條件及工期要求等實(shí)際情況，桁架柱采用就近整體拼裝、分段吊裝的方法，分段雙機抬吊、低空起吊直立、單機回轉就位。為便于平衡調節和空間角度調節，桁架柱下柱采用三點(diǎn)吊裝，上柱采用四點(diǎn)吊裝。下柱吊裝時(shí)，內柱設置主吊點(diǎn)和圓管吊耳，以便于起吊直立過(guò)程中鋼絲繩的轉動(dòng)；兩外柱設置副吊點(diǎn)和板式吊耳，以便于桁架柱吊裝時(shí)的平衡調節。上柱吊裝時(shí)的吊點(diǎn)均設置在外柱彎扭段頂面，靠?jì)戎�一側的主吊點(diǎn)盡量靠近外柱內側腹板位置，且主吊繩采用走通方式，以確保主吊繩的受力，避免吊裝過(guò)程中出現三點(diǎn)受力甚至兩點(diǎn)受力的情況及鋼絲繩的滑動(dòng)磨損。為確保受力平衡，加快桁架柱吊裝時(shí)空間角度調節速度和精度，副吊繩上設置滑輪組，并通過(guò)電動(dòng)葫蘆和導向滑輪來(lái)調節副吊繩的總體長(cháng)度。同時(shí)為確保安裝過(guò)程中的穩定性，桁架柱安裝時(shí)，下柱上端設置剛性拉撐，上柱頂端設置穩定風(fēng)繩。剛性拉撐和穩定風(fēng)繩均連到混凝土看臺結構中的預埋件上。
   除內圈立體主桁架外，主桁架均采用平拼法。根據主桁架的分段形式，吊點(diǎn)設置總體分為兩種：外圈和中圈的平面主桁架采用兩點(diǎn)吊裝，局部牛腿較長(cháng)的桁架增設一個(gè)穩定吊點(diǎn)；內圈立體主桁架采用三點(diǎn)吊裝，一個(gè)主吊點(diǎn)和兩個(gè)輔助吊點(diǎn)。所有吊點(diǎn)均設在桁架上弦節點(diǎn)區域對應內加勁或靠近內加勁的位置，以確保桁架上弦的局部受力要求。主桁架安裝時(shí)，對接口設置卡馬，自由端設置側向穩定風(fēng)繩，桁架下弦下翼緣板與支頂裝置焊接固定。對于首件吊裝的主桁架，待所有固定措施和側向穩定措施做好后，再進(jìn)行緩慢松鉤，以確保首件吊裝的主桁架的安全和支撐塔架的安全。
   3.3.3合攏技術(shù)
   國家體育場(chǎng)鋼結構工程量大，結構安裝需經(jīng)歷較長(cháng)的時(shí)間跨度，為控制安裝過(guò)程的變形，減少結構使用過(guò)程中的極限溫度變形和溫度應力，在安裝主桁架的過(guò)程中，采用了分塊安裝法，即先將各分段主桁架在高空依次拼接為四個(gè)對稱(chēng)、均勻布置的獨立板塊，然后再將各獨立板塊連成一個(gè)整體，這一分塊連成整體的過(guò)程就叫做合攏。為確保合攏段施工過(guò)程中的安全，合攏段安裝就位后，除設計要求的合攏口不進(jìn)行焊接連接外，其它接口部位均及時(shí)焊接完畢，以增強結構的整體穩定性。同時(shí)，為確保合攏口在施工過(guò)程中因溫度變化而自由伸縮，合攏口采用卡馬搭接連接，卡馬的大小和數量根據該接口部位的受力計算確定。
根據現場(chǎng)實(shí)際情況，結合設計提出的先行合攏構件需納入后續合攏線(xiàn)合攏溫度要求范圍這一基本原則，國家體育場(chǎng)鋼結構的合攏按合攏線(xiàn)依次進(jìn)行合攏，先進(jìn)行主桁架的合攏，再進(jìn)行立面結構的合攏，主桁架合攏時(shí)，先進(jìn)行兩大施工區域內部合攏線(xiàn)的合攏，再進(jìn)行兩大施工分區間合攏線(xiàn)的合攏，同一合攏線(xiàn)的各合攏口同時(shí)、同步合攏。為防止合攏時(shí)因溫度變化而產(chǎn)生過(guò)大的溫度變形和溫度應力，選擇氣溫相對穩定的情況下進(jìn)行合攏，即合攏安排夜間進(jìn)行。由于合攏口數量多，焊接量大，要在短時(shí)間內將合攏口焊接完畢，難度較大。為此，實(shí)際合攏時(shí)，先將合攏口的所有卡馬焊接固定，然后再進(jìn)行合攏口焊縫的焊接。
   3.3.4卸載技術(shù)
   國家體育場(chǎng)鋼結構受力體系為中央大開(kāi)口的斜交桁架雙層網(wǎng)殼，表現出很強的空間非幾何線(xiàn)性作用。根據總體施工方案，結構安裝階段，整個(gè)屋蓋設置了80個(gè)支撐塔架，作為主桁架安裝時(shí)的臨時(shí)支撐，主結構安裝完畢后，再進(jìn)行卸載和拆除。國家體育場(chǎng)支撐塔架的卸載具有卸載總噸位大（達14000t）、卸載點(diǎn)分布廣、點(diǎn)數多、同比卸載量變化大及單點(diǎn)卸載噸位大等特點(diǎn)，為確保結構的安全和整體外形，需控制各點(diǎn)同步下降。為此，采用液壓同步控制系統來(lái)進(jìn)行卸載。液壓同步控制系統采用一泵2頂方案，可多點(diǎn)同時(shí)頂升，也可單點(diǎn)動(dòng)作，控制精度高，達2-5mm。該系統主要由兩部分組成：液壓系統和電子監控系統。開(kāi)始工作前，首先將要控制的78個(gè)點(diǎn)分成10個(gè)區域，分別由10個(gè)區域控制器來(lái)進(jìn)行集中監控，工作過(guò)程中，通過(guò)人來(lái)直接操作預裝在泵上的3位4通手動(dòng)換向閥來(lái)控制油液的流向（即負載的升降）。同步頂升控制器接收安裝在油缸邊上的與重物相連的傳感器所發(fā)出的信號，并將其送至區域控制器上，10個(gè)區域控制器再將處理后的結果送至中央控制器，直接顯示在顯示器上并提示每一個(gè)泵站的操作員進(jìn)行修正。
   對于大跨度空間結構，卸載順序直接影響到支撐塔架的受力變化和結構本身的受力轉換。不同的結構形式，卸載順序也會(huì )有所區別，但總體原則是確保支撐塔架的受力不超出預定要求和結構成形相對平穩。根據多次計算分析的結果，最終確定由外向內的卸載總順序，分七大步和35小步進(jìn)行卸載，并且在外、中、內三圈支撐塔架各圈卸載過(guò)程中保持同步，三圈支撐每次卸載的位移同各點(diǎn)的最終總位移保持等比關(guān)系。

4  北京五棵松體育文化中心籃球館
   4.1 工程概況
   五棵松體育館為北京2008年奧運會(huì )籃球比賽場(chǎng)館。體育館結構地上6層（含1個(gè)夾層），地下1層，檐高高度為37.3 m，主體結構為多層混凝土框架，屋架結構為120m雙向正交魚(yú)腹式空間鋼桁架體系（見(jiàn)圖6）。
   鋼屋面桁架為雙向對稱(chēng)布置，間距為12m，共有26榀。桁架截面形式為上弦水平、下弦魚(yú)腹式雙向受力桁架。桁架共有7種形式，支座處高均為6.3m，跨中高度從6.3m～9.3m不等，桁架設計要求起拱150mm。桁架中最重的一榀為163t，最輕的一榀為48t。桁架上下弦和腹桿桿件截面為箱形和H型。鋼屋架材質(zhì)為Q345C，最大板厚為50mm。屋面桁架有20個(gè)支座，其中屋架結構四角的支座為固定鉸支座，其余16個(gè)支座為滑動(dòng)球鉸支座。
   4.2  工程難點(diǎn)及施工方案選擇
   4.2.1工程難點(diǎn)
   五棵松體育館屋面桁架為120m雙向正交魚(yú)腹式空間鋼桁架體系，單榀桁架跨度及重量都相當大，施工難度大。由于建筑結構以及地基承載力等現場(chǎng)條件不宜使用大型吊機，為保證鋼結構桁架施工質(zhì)量、工期及結構安全，采用了高空累積滑移的施工方法安裝。其主要施工難點(diǎn)如下：
   （1）桁架結構雙向布置、下弦存在空間關(guān)系：由于桁架結構設計為雙向受力體系，且下弦為魚(yú)腹形狀存在空間受力關(guān)系，地面拼裝、高空拼裝的空間關(guān)系控制難度較大，施工時(shí)要盡量保證空間的整體性。
   （2）施工時(shí)結構受力體系變化大：本工程屋面桁架是由雙向正交的平面桁架組成的空間桁架體系。構件在安裝滑移過(guò)程中，由于空間體系尚未形成，原雙向受力體系在安裝過(guò)程中為單向受力體系，對結構的受力體系有所改變。另外，三滑道滑移施工使得中滑道（跨中）位置的桿件由原來(lái)的拉桿變?yōu)閴簵U，原設計中的部分桿件出現了失穩情況，因此施工時(shí)必須采取相應加固措施，保證施工過(guò)程中結構桿件的應力與撓度在許可的范圍內。
   （3）滑移胎架設計難度大：桁架總滑移重量3500t，支撐胎架單點(diǎn)最大荷載達到3000kN，且滑移施工荷載為非固定荷載，滑移施工胎架設計分析難度較大。另外滑移措施結構多與混凝土框架結構存在關(guān)系，相關(guān)措施設計較為復雜。
   （4）桁架滑移同步控制難度大：由于桁架總長(cháng)120m，分為十次滑移，滑移同步控制難度較大。因此，桁架整體尺寸累積誤差控制難。
   4.2.2施工方案的選擇
   五棵松體育館屋面桁架為120m雙向正交魚(yú)腹式空間鋼桁架體系，構件體型及自重大，受力復雜，同時(shí)綜合考慮工期緊迫、現場(chǎng)施工條件等因素，鋼結構桁架安裝采用高空三滑道逐條累積滑移從北向難滑移方案。桁架弦桿分12m段加工制作，現場(chǎng)先地面拼裝成12m或24m桁架段，再在高空拼裝平臺上將南側三榀桁架組裝成120m跨整體，形成第一個(gè)滑移單元由北向南滑移，然后組裝下一榀桁架并將其與前面單元拼裝成整體，用三滑道六條軌道同步液壓推進(jìn)滑移法向南滑移12m，依次將10榀桁架高空組裝并累積滑移到位。
   4.3 施工技術(shù)
   4.3.1支撐體系設置
   由于滑移過(guò)程具有的力學(xué)特殊性—對于支撐體系來(lái)說(shuō)滑移過(guò)程的荷載是一個(gè)變大小而且變位置的不確定量，支撐體系的設計考慮了可能出現的各種工況下的荷載組合。在建筑物北側設置的由兩排胎架支撐柱支撐的拼裝胎架用于高空拼裝。兩邊滑道支撐利用混凝土結構中的柱頂圈梁改造而成，中滑道支撐胎架采用格構柱與桁架結構組成。胎架支撐柱的設計按照桁架的節點(diǎn)間距確定，每12m設置一個(gè)支撐立柱（見(jiàn)圖7）。
   4.3.2 高空累積滑移技術(shù)
   由于采用三滑道累積滑移施工時(shí)，原雙向受力體系變?yōu)閱蜗蚴芰�，原跨端支撐桁架變�(yōu)榭缍撕涂缰腥�點(diǎn)支撐，中滑道支座附近桁架腹桿發(fā)生失穩現象。為解決桁架失穩，在桁架詳圖轉化時(shí)對相應腹桿進(jìn)行了加強設計，并對施工工況分析計算，對桁架進(jìn)行起拱。
   邊滑道各使用11個(gè)箱形梁制成的滑移托梁承托桁架結構，中滑道由于各榀桁架下弦標高不等，采用了11個(gè)不等高的滑移托座支撐桁架結構。同時(shí)在滑移方向設計安裝了拉桿以及穩定支撐以控制桁架下弦受力和變形。
滑移控制采用了油缸行程自動(dòng)控制結合榕柵位移傳感器閉環(huán)監控人工測量映證的同步控制方法，結構位移不同步值超過(guò)20mm時(shí)停止滑移，單動(dòng)油缸調平后繼續滑移。
應力應變監測技術(shù)采用了光纖傳感器即時(shí)監控屋面桁架弦桿、腹桿及滑道結構計算應力偏大桿件。并且為了方便觀(guān)測以及真正起到監控作用，特別設計開(kāi)發(fā)了一套監控系統軟件，在滑移及卸載施工中起到了有效的指導預警作用。
   4.3.3 同步卸載技術(shù)
   采用分區域分步驟的同步卸載施工，卸載步驟是中滑道先卸載50mm，然后邊滑道卸載50mm,最后中滑道完全卸載。卸載全過(guò)程均采用位移控制。卸載過(guò)程中通過(guò)應力監控系統檢控桁架結構應力變化，以防止千斤頂超頂造成桁架結構破壞。
5  結束語(yǔ)
   近年來(lái)，各國在研究大跨度鋼結構的結構形式的同時(shí)，也在不斷地研究和提高大跨度鋼結構的施工技術(shù)。目前，國內外已有很多先進(jìn)的大跨度鋼結構施工技術(shù)，我們應根據結構形式、現場(chǎng)條件及工期安排選擇相應的施工技術(shù)。選擇方案時(shí)，總體原則可參照如下：
   （1）對于跨度大，施工區域面積大且不規則的大跨度場(chǎng)館鋼結構，在現場(chǎng)施工條件允許情況下，優(yōu)先采用分段吊裝方案，下設支撐塔架，結構形成后整體卸載。對于桿件重量較輕的大跨度鋼結構，在現場(chǎng)場(chǎng)地條件允許下和高空穩定有保證的條件下，可采用高空散裝方案。
   （2）對于整體形狀規則及構件種類(lèi)單一的大跨度鋼結構，優(yōu)先采用地面組裝、定點(diǎn)吊裝、整體滑移方案。
   （3）對于空間剛度較大，結構體系內部高差不大的大跨度超高鋼結構，可采用地面拼裝與整體提升方案。
   （4）根據實(shí)際情況，可將幾種方案綜合利用，形成綜合安裝法，不同部位采用不同的施工方案。