气宇轩昂“南鸟巢” 巧夺天工穹隆开——南通体育场工程技术难点与新技术应用

南通体育会展中心体育场是我国第一个采用巨型活动开启式屋盖的体育场馆；世界首次将机电液压技术、移动台车多点支撑用于巨型钢材活动结构；是我国有史以来活动屋盖规模最大、设计功能最全、建设标准最高、难度最大的现代化体育会展设施。

本工程荣膺2007年度鲁班奖。

工程概况
南通体育会展中心体育场由南通体育会展中心有限公司建设，中南控股集团有限公司、上海宝冶建设有限公司共同承建。

工程总造价40000万元。

建
筑面积4.86万m 2
，建筑高度55.2m ，观众座席32264
座。

主体建筑看台部分为钢筋混凝土结构，地上四层，局部地下一层，屋盖为大型钢管桁架空间结构，设有开启式屋盖系统。

是集体育、商务、公益服务
及娱乐于一体的综合体育运动、休闲场所。

工程于2004年7月8日开工，2006年8月8日顺利竣工。

工程技术难点与施工措施
（1）大体积钢筋混凝土基础环梁防裂施工技术南通体育会展中心体育场环梁基础为外圈直径306m 、内圈直径261m 的圆弧形地下构筑物，其截面呈H 型，总宽度22.5m ，环梁两侧翼梁高5m 、宽2m ，外圈周长962m 、内圈周长820m ，无论截面尺寸还是周长，在同类构筑物中均属国内之最。

如何保证该环梁基础不产生裂缝，保证上部屋盖结构受力自平衡体系正常工作是本工程的难点及重点。

●
施工中贯彻先放后抗的原则，即通过留置
后浇带，将混凝土结构分成若干块施工，减少外部约束，使被约束混凝土的抗拉强度能够抵抗温度
气宇轩昂“南鸟巢”巧夺天
——南通体育场工程技术难点与新技术应用
中南控股集团有限公司
文/董年才
收缩应力。

后浇带按以往经验一般20～30m 设一道。

但若后浇带设置过多，会造成施工的不方便，经过论证分析和计算，确定设置18条后浇带，将环梁分成18段，最长一段弧长74.732m ，混凝土量
2481m 3；最短的一段弧长21.352m ，混凝土量1611m 3
；
混凝土量最大的一段为4393m 3，弧长65m 。

●
取消桩顶预留洞，改为在桩顶与基础之间
设置滑动层。

每个拱脚基础有28根Φ600的PH C 桩，桩顶设有直径1m 预留孔，在上部钢结构安装后封闭。

桩顶预留孔严重影响施工质量和进度，还影响基础的完整性。

工程技术人员考虑环梁的受力特
点及加劲梁、拱脚基础的约束条件，多次与设计联系，大胆取消拱脚预留孔，采用一次浇筑成型，不仅保证了基础环梁的完整性，而且保证了环梁的内在质量。

●
混凝土配合比优化，采用双掺技术，降低水
泥用量（290kg /m 3）；控制砂石含泥量和针片状骨料含量，减少混凝土收缩量，提高混凝土抗拉强度。

●
混凝土的浇筑采取“斜面分层，一个坡度，
薄层浇筑，循序铺填”的方法，混凝土分层下料、分层振捣密实，使其水化热能尽快散失。

●
采用二次振捣技术，增加混凝土密实度，提
高混凝土与钢筋的握裹力，防止因混凝土沉缩而出现的裂缝，减小内部微裂。

超长超宽圆环型混凝土结构施工，贯彻“先放后抗”的原则，通过设置后浇带、滑动层，优化混
凝土配合比，采用“双掺”技术，降低水泥用量，提高混凝土抗拉强度；二次振捣，斜面分层，薄层浇筑，循序铺填等措施，自主创新技术成果，破解了难题，达到了预期目的。

（2）开闭顶屋面系统
南通体育场为目前国内第一个采用活动开启式球冠屋盖的体育场，造型别致，构造复杂。

技术难度相对集中的体育场钢结构屋盖分两部分。

固定屋盖采用拱支网壳，网壳为单层网壳；固定屋盖用钢量9702t ，活动屋盖用钢量2200t ，钢结构总量11800t 。

●
固定屋盖。

横向主拱间距40m ，最大跨度
262m ，矢高55.4m ，拱中部跨度100m ；桁架截面为倒置三角形，截面高3.6m ，宽约3.8m ，杆件最大规格Ф630×45，由2榀纵向斜拱、6榀横向主拱、10
工穹隆开
体育场内场局部
体育场内场全景
南通项目台车三维模型
屋盖开启状态
屋盖闭合状态
榀横向次拱、2榀内圈桁架及单层网壳结构组成。

●
活动屋盖。

单层网壳结构，位于半径为206.8m
的球面上，每片活动钢屋盖重量1137t ；每片屋盖用法兰盘固接于22个台车（4t /台）、沿6条圆弧轨道牵引移动、8套动力牵引装置。

台车布置：A 、F 拱各2台，B 、E 拱各4台，C 、D 拱各5台；屋面为膜结构。

大跨度开闭式钢结构的安装精度高，需达到台车在球面运行的机械精度要求，是本工程施工控制的难点和重点。

施工中采用先进的空间测量技术，通过三维坐标控制，确保每
一件钢构件组装在球面上都符合要求，所有钢结构的热胀冷缩、荷载总量变形等指标都控制在预设范围内。

并先后邀请著名专家，对开闭顶屋盖系统、钢结构设计进行了审查。

同时进行了详细的风洞试验及地震安全性评估。

（3）大型拱架钢结构施工滑移技术
大型屋面钢结构构件吊装是本工程的又一难点，钢结构总重达13000t ，其中单吊构件最长52m 、安装高度最高为53m ，最大重量为120t ，开闭顶屋盖系统共采用512个铸钢件，施工时对构件的下挠、变形、起拱均严格控制，并经过反复计算和演算后实施；主拱半径整体拼装，斜拱、副拱分段安装，焊接按序控制，先中间，再两边，先焊受拉杆，再焊受压杆。

13000t 钢结构安装精度控制均在5m m 之内，焊缝检测合格率达100%。

（4）液压机械驱动智能化系统
开启式屋盖采用开启小车与油缸高度调节方式，是集液压、机械技术于一体的开闭顶控制系统，共设有台车44辆，额定拉力136t 的卷扬机8台，数据采集传感器700个。

启闭动作通过计算机系统进行全程控制，根据各个位置的数据反馈，在前后、左右、上下三个方向对行进中活动屋盖的姿态进行精确调整，确保活动屋盖同步运行、安全平稳；开启
台车的软连接和自调节性能，保证了行走准确，同时噪音也大幅度降低。

活动屋盖总重量达2200t ，开启一次仅需要20m i n ，操作人员只有3～5人；固定屋面为铝合金瓦，活动屋盖为太阳膜，延展性好，无渗漏。

环保节能的综合反映
●　本工程体育场屋面有金属固定屋面、太
阳膜活动屋面、P VC 阳光板屋面及防水屋面。

外立面以幕墙为主，有玻璃幕墙、铝板幕墙、石材
台
车
体育场外景
幕墙、明框格栅组合幕墙。

采用安全玻璃，其隔音隔热效果好。

●　本工程消防和喷淋主干管道采用沟槽式卡
箍接头和相应的管件安装管路，施工中不需要焊接，不需要二次镀锌、二次安装，提高了安装速度，法兰可节省10%～20%。

●　本工程采用大金
VRV-Ⅲ直流变速中央空调
系统，具有领先的COP 值，额定工况时最高COP 值4.31，单机冷暖平均CO P 值达到3.87。

高CO P ，节能性更好。

大金V RV -Ⅲ采用R 410A 环保型新冷媒，且率先对应欧盟ROHS 指令，积极应用环保技术。

工程主要质量特色
●　工程共浇筑混凝土
8.1万多m 3，混凝土结
构强度均达到设计要求，混凝土表面平整、内实外光；梁板柱截面尺寸准确、节点方正、线条顺直，实测几何尺寸100%符合标准要求。

●　屋盖系统钢结构约
13000t ，安装稳固，为启闭屋盖的运行奠定了良好的基础。

●　开启式屋盖系统经
121次的启闭，证明开
启顺畅、运行平稳，设备功能完善，运转正常，安全可靠，并做了详细的运行记录。

●　各类介质管道安装走向合理、排列整齐，
受检焊口探伤100%合格，管道试压一次成功。

●　电缆桥架安装横平竖直、间距均匀、连接
可靠，电缆排列整齐无交叉，电缆压线准确率100%。

成功举办江苏省第16届运动会
本工程于2006年10月份成功主办了江苏省第6届运动会，为运动员、参会人员提供了良好的比
赛、休息、生活环境，该工程的成功建设为南通市增加了一道亮丽的风景，也为市民提供了良好的健身、娱乐环境。

有“南鸟巢”之称的南通体育场工程，与北京国家体育场遥相呼应，其结构新颖，造型独特，具有空间结构的建筑美感。

它与屋面飘逸的南通体育会展馆、国内首次采用“二次溢流”技术的游泳馆以及一些附属设施构成了造型独特的南通体育会展中心，总占地面积40万m 2，建筑面积16
万m 2。

集各类竞技体育比赛、全民健身休闲、商贸旅游会展、大型文艺演出于一体，成为和北京奥运体育场相媲美的代表国际先进水平的多功能体育会展中心。

江
苏省第16届运动
会
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开闭顶屋面施工流程图。