北京水立方工程施工详细介绍

北京水立方工程施工介绍一、工程概况国家游泳中心建筑总体布置为正方形，总平面尺寸约177m×177m。

地下深度约12m，地上高度约31m。

主要由比赛厅、多功能馆和戏水乐园三大部分组成，建筑面积87283m2，其中地下二层，57456m2，地上四层，29827m2。

外墙体和屋面围护结构采用新型钢膜结构体系，该钢膜结构体系由一系列类似于细胞、水晶体的钢框架单元和ETFE（聚乙烯——四氟乙烯共聚物）充气薄膜共同组成；观众看台和室内建筑物为钢筋混凝土结构。

基础形式为桩支撑基础一无梁抗水板，混凝土部分为框架一多筒体抗震墙结构，上部钢结构为新型延性多面体空间钢框架结构。

设计基准期为50年，设计使用年限为100年。

二、重点技术的应用（一）高性能混凝土1、混凝土裂缝防治技术泳池的抗渗防裂是本工程的施工重点之一。

本工程采取以下抗渗防裂措施：（1）混凝土中粉煤灰的替代比例达到25％左右。

降低了水化热，改善了混凝土的和易性。

（2）在池壁迎水面增加抗裂钢筋网，配筋为Φ4＠100，泳池底板迎水面配筋为中Φ4＠200。

（3）泳池侧壁水平向钢筋放置在竖向钢筋外侧，有利于减少池壁位置的混凝土裂缝。

（4）泳池底板和池壁混凝土施工均分为两段进行，防止一次混凝土施工过长而产生收缩裂缝。

（5）在水池的侧壁混凝土内掺加聚丙烯纤维（掺加量为0.9kg ／m），使其内部形成一种均匀的三维不定向拉结体系，增加了混凝土的抗折强度，抑制混凝土早期塑性裂缝的产生。

（6）混凝土终凝之后，及时压光，及早浇水养护，池壁混凝土强度达到1.2MPa以上时，松动池壁模板，进行“带模养护”，向模板与己形成的池壁混凝土之间的缝隙浇水。

（7）拆模后覆盖塑料布继续深水、保水养护14天，遇干燥、多风季节养护21天。

（8）由于泳池池壁的预埋件、预留洞非常多，需提前落实好每一个预埋件、预留洞的位置及尺寸，避免由于漏埋或尺寸不对而造成的返工，从而导致混凝土池壁的渗漏。

（9）采取渗透结晶型防水涂料加柔性防水：渗透结晶型防水涂料能封闭细小裂纹，对1.0mm以内宽度的裂缝遇水后有自愈修复能力。

2、混凝土耐久性技术（1）该工程混凝土总用量为71700m3，混凝土的使用年限达到了100年，首先设计上对混凝土原材料、配合比提出了比现行规范更加严格的规定，降低影响混凝土耐久性有害物质的含量：（而该工程大部分强度等级的实际配合比中的最小水泥用量和最小水灰比比上述表格里的还要严格。

）（2）施工中采取措施，提高混凝土的密实度，防止混凝土产生裂缝，防止钢筋的锈蚀提高混凝土的耐久性。

（二）高效钢筋与预应力技术1、HRB400级钢筋的应用技术该工程钢筋总用量为13200t，其中HRB400级钢筋508t，主要用于梁、柱等部位，直径20mm—32mm。

由于HRB400级钢筋设计强度为360N／㎡，比HPB335的300N／㎡设计强度高20％，一定程度上缓解了局部钢筋过密的情况，给钢筋绑扎、混凝土浇注带来便利条件。

2、冷轧带肋钢筋焊接网为加快施工进度、提高钢筋工程的施工质量，该工程在楼板下层钢筋部位（地下二层至地上四层的顶板）及混凝土看台踏步板部位采用冷轧带肋焊接网（钢筋直径ΦR5－ΦR12）替代原设计中的由人工现场绑扎的热轧带肋钢筋（钢筋直径小Φ10－Φ16）。

优点如下：（1）钢筋焊接网片在加工厂进行加工，运输到现场后无需再进行加工，且在绑扎过程中整片安装，无需对每根钢筋都进行定位绑扎，节约了人工，提高了施工速度，增加了施工工效，尤其在标准层较多的工程中，在工人操作熟练后施工工效将会得到很大的提高。

（2）钢筋焊接网片采取将设计数据输入至计算机中，由计算机操纵进行机械化、自动化成型的加工方法，使得钢筋间距误差小，交叉点焊接牢固，相对于钢筋现场绑扎质量得到了较大的提高。

（3）经过核算，钢筋经过代换后，强度高于原设计钢筋，尤其在结构抗裂性能比原设计有了较大的提高。

3、有粘结预应力成套技术应用该工程地上二层溜冰场有8根大梁为有粘结预应力梁，梁截面尺寸为1500m×3500m。

预应力筋采用1860级钢绞线，直径D ＝15.24mm。

混凝土强度等级为C40，张拉时应同步对称协调张拉，应力应变双控，锚具采用I类锚具，其中张拉端锚具采用夹片锚具，有粘结预应力孔道采用镀锌波纹管。

难点：施工中梁柱节点处的配筋较多，预应力筋与非预应力筋、波纹管支设交叉施工，给施工造成一定的困难。

对策：本着优先保证预应力筋位置及先高准确的原则，先放出钢筋施工大样，明确每根钢筋的相对位置，做好交底，指导施工。

对拉螺杆在实际布设过程中，尤其在横断面上波纹管重叠部位，为避免与波纹管位置冲突，提前放出对拉螺杆位置大样图，适时调整，并详细对施工班组进行交底，保证了施工时的可操作性、准确性和安全性。

（三）特殊脚手架应用技术该工程扣件式脚手架主要是为了配合主体钢结构施工而搭设的，结构形式较为特殊，主要起着钢结构构件（或单元）初步定位、微调、施工操作平台及安全维护的作用，普通扣件式脚手架总用量约8000吨，扣件170万个。

1、钢结构墙体施工阶段：钢结构外墙内、外两侧分别搭设四排、双排脚手架，内墙两侧搭设三排脚手架，墙体两侧脚手架用钢管连接成稳固体系。

脚手架总高度约为37m。

难点1：由于该工程外墙为钢结构及ETFE装配系统，无法保证外墙外双排架体与混凝土结构主体进行可靠拉接。

措施：在钢结构外墙的内侧设置四排架体，近似看做是一个较为稳定的半刚性空间框架，墙体外双排脚手架采用对拉平撑和横向剪刀撑与内侧的四排脚手架进行连接，可将对拉平撑和横向剪刀撑做为连墙件。

难点2：脚手架在没有连墙件的情况下自身形成稳定结构就较为困难，还需承受钢结构构件安装及施工操作、材料堆放的荷载。

措施：增加剪刀撑等构造杆件以提高脚手架的整体性能，正确处理好脚手架与钢结构之间的关系：在钢结构安装初期，脚手架为钢结构的安装提供支撑和操作平台，在钢结构焊接固定后，脚手架与钢结构抱接，以提高脚手架的抗倾覆性能，达到安全稳固的目的。

2、钢屋盖安装阶段：设满堂脚手架以满足施工要求，并在搭设过程中考虑钢结构荷载、节点情况，针对卸载点进行特殊处理。

脚手架总高度最大约为42.5m。

难点1：钢结构屋盖结构复杂，平面面积大（约3万m2），球节点约有1474个（下弦球节点），且呈不规则状分布在屋面中，其中卸载点135个，卸载点的荷载值较大（约为390KN），给脚手架的搭设提出了很高的要求。

措施：采用满堂脚手架作为钢结构屋盖施工的操作平台，针对不同节点（包括卸载点）的不同荷载值采取不同的脚手架子台支撑，以满足钢结构施工、卸载的要求。

下）600×1200）3 节点（4t－9t）1.2m见方脚手架支撑平台（400×400×600）单立杆4 节点（9t以上）1.2m见方脚手架支撑平台（400×400×600）双立杆难点2：钢结构屋盖总体高度为7m，即在完成下弦杆件施工后，需继续搭设脚手架向上继续进行施工，但钢结构的杆件在空间上错综复杂，没有任何规律，存在许多脚手架杆件与钢结构杆件冲突的情况。

措施：先在图纸中放出钢结构杆件的空间大样，并进行脚手架的布置，将冲突的情况进行分析，找出因冲突而引起脚手架缺失的最不利的情况，并采取相应的补偿措施。

在钢结构屋盖施工阶段，部分区域采用了安德固脚手架系列，由于安德固脚手架存在质轻高强、施工方便快捷的优点，为加快现场施工速度，保证工期创造了条件。

（四）安装工程管线布置综合平衡技术水立方项目作为大型公共建筑，机电系统多、体量大，从B02层的管廊到屋顶层等各部位管线密集，交叉较多，易发生以下不良现象：冷、热水管道、空调通风管道、排水管道、桥架、母线在安装时标高相互碰撞，而且管道与装修、结构梁之间的矛盾也时有发生。

往往是先安装的管道，施工很方便，后安装的管道，施工很困难，被迫装在不该装的地点或标高上，影响质量，甚至不能使用，造成局部返工。

该项目运用了管线布置综合平衡技术，进行机电管线综合布置深化设计作为施工的先导，把绘制机电综合排布图作为工作重点，合理布置机电工程各专业管线的位置。

避免交叉时产生冲突，同时考虑到同建筑结构专业、钢结构专业、膜结构专业及建筑装饰专业的要求。

综合布置图不仅仅依赖于各专业施工员的施工管理经验，而是通过施工前在计算机上进行预装配，尽可能全面发现施工图纸存在的管线交叉施工的问题，并尽可能在施工准备阶段全部解决。

在机电综合图的绘制过程中，把机电各专业的所有管线性质、管径、距楼板标高的标注，在图中以红色小字进行标注；而对于管线的水平定位，因水平管线排布密集，考虑到图纸清楚、美观，所有管线都以双线条的实际比例进行绘制，并绘制位置进行定位。

（五）特殊结构的应用1、钢结构综合技术该工程屋面及其支撑墙体结构为新型多面体空间刚架结构，整个结构外型为立方体，平面尺寸为176.5m×176.5m，钢结构高度为30.58m，外墙的围合厚度为3472mm，内墙为34726mm和5876mm两种。

内外表面弦杆为矩形钢管，内部腹杆为圆钢管，内部腹层节点采用焊接球节点，表面弦层节点采用焊接半球节点，边框角线节点以边框为母杆的相贯连接节点，由此形成复杂的空间结构体系。

该工程杆件及节点总重量约6300t，厚度＜18mm的钢材选用Q345C级，厚度≥18㎜的钢材选用Q420C级，内外边框FB300×300×20／20的方钢管选用Q345C级。

节点数9290个，杆件20670根。

（1）钢结构深化设计与CAM制造技术①钢结构深化设计材料及构件类型的归并：由于主体钢结构节点空间规律性差，相应导致构件规格多样，节点种类繁多，某些规格板件用量很少。

为保证施工进度，同时达到经济节约的目的，需要对施工图纸进行深化，减少材料采购的规格和球节点的模具数量。

杆件与节点的归并：设计图纸绘出了所有的杆件和节点规格与空间坐标，由于切割和边界封闭等原因，根据空间坐标计算出部分节点距离很近，杆件长度很短，需要对这些节点杆件进行合并。

在设计图纸的节点大样合并原则指导下，对图纸送行深化，找出所有需要合并的构件是构件正常加工制作的前提。

节点深化：结构整体为全焊接结构，所有节点均设计为刚接节点。

杆件不仅承受轴力，还要承受相当大的弯矩，节点区域受力状况相当复杂。

为增加结构的延性，部分高应力杆件进行了外套管加强，现场焊接工作量极大。

因而与制作安装厂商紧密配合，优化焊接形式与焊接顺序，提高工厂化生产制作的比例，以加快施工进度，提高安装效率。

安装分区：因为球节点的空间不规律性，考虑到原材料采购与制作等环节，同时考虑施工工序与合拢点的选择，合理地进行分区安装是非常必要的。

施工期全过程模拟分析：对于该工程这样的全新结构体系，施工安装经验都不足。