鸟巢外围钢结构由巨形弯扭构件编织而成,内部混凝土结构由倾斜、旋转角度各异的斜(扭)柱以及斜梁组成异形框架结构。将这种特异的设计造型变成建筑实体,无疑是一个巨大的技术挑战。外围还存在大量跨3至4层超高斜(扭)柱,最大斜长达21米,且倾斜角度很大,采用常规模架形式极难实现,而且对于如此超长、斜度大、长细比大、配筋密集的斜扭柱,其钢筋骨架连接固定、混凝土浇筑难度极大,钢结构工程由48榀拉通或基本拉通的门式钢架围绕碗形混凝土看台旋转而成。设计采用的高强厚钢板国外此强度级别的钢材采用控轧控冷工艺,其焊接性能较好,但其部分性能指标不能满足设计要求,且110毫米厚板焊接无应用先例,且加工制作、现场安装单位均无成熟的施工经验可借鉴。
为了实现“鸟巢”的建筑造型,其顶面主主、主次结构连接节点均为多向微扭空间节点,其立面次结构及组合柱顶部弯扭段大量采用了不规则空间弯扭(无准确的曲线函数)的箱型构件,结构复杂多变、规律性少。工程所有钢构件连接全部为焊接节点,且存在铸钢件的焊接多种形式,以及平焊、立焊、仰焊、高空焊接、冬季焊接等多种焊接工况,厚板焊接熔敷量大,温度控制和劳动强度要求高,焊缝外观、内在质量、焊缝等级要求高,焊接作业十分困难。
针对国家体育场工程设计的复杂性、挑战性、建造上的世界难题,李久林组织并调动包括科研单位在内的各种社会资源,进行科技攻关和技术创新,成立六个攻关小组分别对灌注桩基础施工技术研究与应用、大体积超长结构混凝土裂缝控制技术研究、清水混凝土施工技术研究、大型体育场工程测量控制技术、超高矩形钢管永久模板钢筋混凝土斜(扭)柱施工工艺、高大空间综合支撑架体研究与应用等6项子课题展开了研究,并取得了成功。
他们研制出的钢焊接技术、超长空转基础桩施工技术等数十项技术应用到工程施工后,较好地解决了工程施工的难题,满足了“鸟巢”工程的施工生产、技术标准需求,且施工质量一次达到优良。李久林这重视科技创新和技术开发,不惧困难、敢于挑战的举措,有效地解决了现有国家规范、规程等标准不能满足“鸟巢”钢结构施工验收的特殊难题。
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