“鸟巢”极大提升钢结构施工技术水平

举世瞩目的“鸟巢”工程已矗立在世人面前，这座耗钢4万多吨的钢铁“巨人”在北京城建、中信国华、沪宁钢机、浙江精工、宝冶建设、北京城建精工、江南重工等各施工方精心施工下，创出了在我国钢结构施工领域多项第一。可以说，“鸟巢”钢结构工程极大地提升了我国钢结构的施工技术水平。 “鸟巢”总建筑面积为25.8万平方米，长轴为332.3米，短轴297.2米，其建筑顶面呈双曲马鞍型，由24个巨型桁架柱、48榀大跨度空间桁架、立面及顶部次结构相互交错成“鸟巢”建筑外形。其最高点 68.5米，最低点高 40.1米，屋盖杆件均为大断面箱形截面，钢板最大厚度110毫米，采用Q345GJ和Q460高强度钢。该工程所有节点连接为焊接，总耗钢量4～5万吨。它是目前国内外规模最大、结构最复杂、施工面临最大挑战的体育场工程。 大断面异形空间弯扭构件的制作是面临的最大挑战之一。该弯扭构件最大板厚60毫米，断面1200×1200毫米，最大长度15米，形状复杂多变，空间坐标定位困难，而且每根弯扭构件的弯扭程度均不相同。加工厂从复杂多变的坐标建模中，找出构件的成型规律，开发出“特型构件制作软件”，用“三辊卷板机卷制成型，局部配以油压机整形”、“多点成形和计算机结合的无模成形技术”，终于创造出完全符合设计要求的高质量弯扭构件。 焊接精度要求之高、工厂及空中对接焊缝工作量之大，是面临的又一个挑战。该工程设计方案为全焊结构，基本上是全熔透一级焊缝，焊缝总折算长度约30万米，最大板厚110毫米，铸钢板厚度最大130毫米，既有Q460高强钢的焊接，又有铸钢件的焊接；既有常温焊，又有冬季低温焊，大量的堆积焊缝消耗熔丝金属焊材达2100吨。可以说“鸟巢”焊接工作难度之大、标准之高是前所未有的。指挥部调集了最优秀的焊接高手，进行了900人的焊接强化培训，与专家一起进行了206次焊接工艺评定，赴哈尔滨实地进行低温厚板焊接实验，制定出一整套有关厚板、低温、远红外加热、抗层状撕裂等焊接实施细则，最终焊缝的探伤合格率达到99.5%.该工程自主研发的高性能钢材“Q460E-Z35”，也为我国重大钢结构工程采用国产高性能钢开了先河。过去此类钢材全部依赖进口，现在我们终于有了建筑高性能钢材，而且其物理和化学成分均已达到日、美同类材料的水平。 工程的现场安装吊装也创造了多项国内第一：单体吊装重量最大（360吨）、空中对接焊口最多、节点坐标测量定位复杂多变、吊装过程中温度影响难以控制、主次结构安装超差处理没有先例、78个支撑点将1.4万吨的屋盖分步卸载的风险极大。“鸟巢”这个庞然大物，终于吊装成功并通过验收，工程质量满足设计要求和验收规范的要求，其中多项成果已通过北京市科委鉴定，技术上达到国际领先或国际先进水平。 鸟巢工程极大提高了我国钢结构施工技术水平，相信我们的施工技术人员能够筑造“鸟巢”，也更能创造奇迹。