目前，建筑行业中常规工程采用的施工组织设计方式是顺序施工组织和流水施工组织。顺序施工组织方式需将拟建工程按照分部分项工程分解成多个不同的施工工程，依照工序间的逻辑关系逐步展开施工，过程中受各工序间在空间和时间的影响较小，各项施工工程需逐层开展。流水施工则是将拟建工程相同的施工内容分解成多个施工段，不同专业组成的一个作业班组在同一个施工段中按照顺序依次施工，工作完成后再连续转入下一个施工段作业，采用生产线方式完成全部施工内容。

此外，有些大型建筑还采用平行施工组织方式，即先将施工内容按照区域和专业进行划分，同一时间组织多个施工队伍在不同空间内同步进行作业，在互不影响的情况下以期达到同时投入使用的施工组织 方式，能够合理组织施工。

平行施工和西方发达国家的装配式建筑同时兴起于工业革命时期，而大规模推广则在二战后。20世纪70年代后，平行施工在德国、法国、瑞典、美国、加拿大、日本等国家开始迅速发展成熟。我国装配式建筑起步于20世纪50年代，目前仍处于起步阶段，因存在标准与规范不足、技术体系受局限等问题，所以相应的平行施工组织管理技术尚处于初级阶段，亟需实际工程项目对其进行发展、完善与推广。本项目工期要求严格，采用平行施工组织方式，可对我国平行施工技术的发展提供先进的理论和经验支持。

1?国家速滑馆施工组织选择

1.1?工程概况

国家速滑馆是2022年北京冬奥会标志性场馆和唯一新建冰上竞赛场馆，建设标准较高，建筑面积约12.6万m ² ，根据合同约定，工期仅22个月，与同类型重点、难度大的工程和体育场馆相比，工期紧张。主要建造任务包括80根矩形劲性柱、1.4万t钢结构、968?t索，1.8万m ² 幕墙和2.5万m ² 金属屋面等，面临如此紧张的工期限制和大量的建造任务，需要研发并应用比现行更高效的建造模式以及智能化的建造方法，才能满足工期和质量要求。

1.2?平行施工建造模式

采用平行施工的根本目的是能科学合理地压缩工期。工程的施工作业主要是在施工现场进行，压缩施工现场的作业时间成为施工部署的目标。压缩施工现场作业有转移现场作业空间和重新分配现场作业空间两种方式。

2?预制工厂与施工现场的平行建造

工程按照装配式的建造理念安排施工作业，可大量节约施工现场的作业量，实现转移现场作业的目的，从而缩短工期。从设计着手，结合工程特点，将钢结构、预制混凝土、索结构、围护结构（屋面和幕墙）、部分装饰面板均装配化，各类构件的大部分加工制作均在不同的加工工厂进行，压缩施工现场的工作量，运输至施工现场进行组装安装（图1）。

图1?工艺流程

3?施工现场不同专业的平行施工

3.1?主体结构空间关系分析

若要重新分配现场作业空间，首先要分析工程的空间关系（图2）。国家速滑馆主体结构主要包含的子分部工程有钢筋混凝土结构、钢结构环桁架、索网结构。屋盖环桁架支撑在地上48根倾斜劲性柱顶，屋面索结构在环桁架内部张拉成198?m×124?m的网。从受力关系看，型钢混凝土结构是钢结构的支座、钢结构是索网结构的支座，三者互为前置条件和后置条件；从时间上考虑，钢结构施工是连接混凝土结构和索结构的纽带；从空间上考虑，钢结构受屋盖下部构造施工安装的影响。同时，索网结构也影响着屋盖下预制看台板的安装。因此钢结构是连接混凝土结构和索网结构的关键工序。

图2?国家速滑馆剖面空间关系示意

3.2?钢结构施工部署

高效而优质的施工部署是解决工期及场地的关键工作。钢结构环桁架的施工是整个工程施工组织的关键环节，钢结构的工艺选择以及工序安排显得尤为重要。钢结构环桁架主要的施工方法有高空散装（原位吊装）、分条或分块安装、滑移法、整体吊装法、整体提升法。主要步骤包括拼装、吊装、卸载，其中拼装和吊装的顺序可根据施工方法和部署而不同。

（1）整体吊装（采用先拼装后吊装）。拼装需要开阔的场地，吊装需要拼装完成且混凝土结构达到承载力要求。

（2）高空散装、整体提升（采用先吊装后拼装）。吊装需要混凝土结构达到承载力要求，提升作业空间，拼装需要吊装就位。

（3）分条或分块安装。适用于分块分条后钢架刚度和受力状况改变比较小的网架，分块分条应根据其中能力决定。

（4）滑移法。吊装需要铺装好轨道，有足够开阔的场地，拼装需要滑移到位、混凝土结构达到足够强度。

整体吊装法适用于中小型网架，且需要开阔的场地，要等到混凝土结构完全达到承载力要求才能开始钢结构环桁架的施工；整体提升法适用于空间上满足垂直提升的网架，综合考虑，这两种方法不适用于国家速滑馆。分条或分块安装一般需满足分条或分块后对钢结构整体受力性能影响不大的情况，考虑国家速滑馆马鞍形屋面，东西高、南北低，落差高达20?m左右，因此可以采用分区分块的方法。高空散装法和滑移法均可考虑用于国家速滑馆。

根据国家速滑馆的结构形式，高空散装法在混凝土结构达到强度的条件下也可用于国家速滑馆。若按照顺序施工的思路安排施工工序（钢结构全部采用高空散装），整体施工流程如图3所示。

图3?顺序施工流程

若采用滑移法，在场地足够开阔的情况下，可以在混凝土结构施工且达到承载力要求的同时，穿插钢结构拼装、预制看台板的安装，然后插入索网的铺设，使钢结构施工提前介入，在施工现场同时展开混凝土结构、钢结构、预制看台、索结构的施工流程如图4所示。

图4?滑移法施工流程

3.3?方案比选

钢结构环桁架安装主要有场外吊装、场内吊装、高空滑移3种方案，并结合场地实际环境进行对比 筛选。

（1）场馆外吊装。场馆外吊装通常在体育场馆屋面钢结构安装中运用较多，但会影响附属建筑的施工，导致附属建筑施工往往延后展开。本场馆东西两侧为两层地下车库，且基坑已全部完成开挖，东西车库结构和主场馆地下结构同步展开且最合理（图5）。 若考虑在主馆结构2层6.100?m标高处外侧周围。

图5?场外吊装示意

的混凝土平台处吊装，则需考虑该平台的承载力和作业空间。该2层平台下部钢骨混凝土柱及其梁板体系的承载力满足吊装要求，但该平台外缘距离环桁架边缘距离只有9.5~12?m，无法满足大型起重设备的作业半径。

若选择场外吊装，则只需要考虑主场馆两侧地下室混凝土结构的承载力，作业空间可以满足要求。首先需要在东西车库顶板位置按照起重设备的臂长和扬臂角度沿场馆布置环向的行走通道。考虑起重机吊装距离接近30?m，钢结构环桁架最大吊重达到140?t，选择750?t以上履带式起重机才能满足要求。选择如此大体量的起重设备就需要对两侧地下室结构设置支撑体系满足承载力要求，经核算需要投入重达约4?000?t的巨大加固工程量。

（2）场馆内吊装。体育场出入口较大、且场内结构加固量较小的体育场馆多采用场内吊装法，如图6 所示。

图6?场内吊装示意

本工程出入口较小，且比赛场地内设有3道东西走向管廊。若选用场内吊装，则需扩大出入口宽度，将地上主体结构端部断开，留设宽约18?m的出入口作为起重设备进出通道。出入口处的钢骨混凝土柱和上部梁等结构需等到起重机完成钢结构环桁架安装工作退场后才能进行后续施工，吊装与安装沿东西两侧长跨方向环向进行，最后在南北两侧短跨部位合龙。根据场馆内看台的距离以及扬臂角度，选用2台吊重135?t、吊径34.5?m、800?t大型履带式起重机进行吊装。起重机行进通道沿场馆内看台环绕场芯1圈铺设，并需要对通道跨过的管沟顶板进行加固，经核算加固材料总重量约3?000?t。

（3）高空滑移法若采用高空滑移法，可将吊装作业移至场馆主体结构外侧，不需要预留主体结构通道。吊装起重机械不需要上地下车库顶板，车库主体结构临时加固量也可降低（图7）。

图7?高空滑移示意

滑移初步方案为：东西侧和南北侧同时在场馆外侧拼装胎架上拼装完成，然后分别通过滑移轨道滑移到位，随后进行焊接合龙和支撑卸载，完成钢结构环桁架安装工作。

本场馆东西车库外边缘到屋面桁架安装距离分别为47?m和87?m。选用滑移法施工时只需要采用最大吊重48?t，吊转半径30?m、450?t的大型履带式起重机，滑移轨道及临时支撑结构总用量约2?000?t，对下部混凝土结构施工影响较小。

（4）方案总体对比。采用滑移法无论是履带式起重机选型，还是临时支撑材料用量都更经济节约，且采用滑移法可以节约工期约3个月。综合考虑技术合理性和经济节约性原则，高空滑移法更优，见表1。

表1?安装方法对比

考虑南北两侧钢结构环桁架标高较低，且紧邻地下室结构外缘，并不需要采用滑移法避免地下室结构对吊装起重的影响，可适当分区后采用原位吊装的 方法。

综合考虑整体工程，最终采用东西侧滑移+ 南北侧原位吊装的方案，即：场馆主体施工时，在东西侧车库外侧和南北侧进行环桁架拼装，混凝土结构封顶后，东西侧环桁架采用滑移法至设计位置，南北侧采用起重机原位吊装，合龙后进行后续施工。

4?平行施工技术保障

采用“装配式+滑移法”综合的平行施工部署，多专业拼装安装，尤其是主体结构之间的连接方式和安装精度，直接影响结构的受力和安全。此外本工程屋面呈马鞍形，外幕墙为S形，室内弧形以及倾斜的构件等建筑造型独特的要求，提高了各工序之间对接接口的精度，对技术储备提出了一定的要求。保证高精度的平行施工需要具备以下技术。

（1）全专业统一BIM模型及全参与方一体化 协同。为保证精度，传统的施工方法是前一道工序完成后对其实测实量，并根据测量数据对后一道工序建模，即混凝土结构实测实量后对钢结构逆向建模再进行钢结构下料，对钢结构实测实量后对索结构逆向建模再进行索结构的下料，以此类推。

采用平行施工必须舍弃这种为保证误差逆向设计的方法。全部采用BIM技术进行正向设计，施工现场的现浇混凝土结构、钢结构、索结构、围护结构（金属屋面和曲面幕墙）均依托唯一的BIM模型，同步设计同步加工（施工）。

（2）建造全过程的高精度仿真技术。仿真计算可以模拟各种工况下的建筑的性能。平行施工需要建设各方从设计到施工全过程均进行仿真计算，既要保证建筑运行阶段建筑整体的安全、稳定与舒适，也要对施工过程进行不同工况的模拟，给施工作业进行指导，确保施工方案的合理。

（3）精密的构件加工技术。采用多空间平行的建造理念，不同专业的构件分布在不同的加工工厂进行加工，各工厂构件的加工精度是高精度安装的前提和保障。

（4）实时精准的测控技术。测量放线是施工现场进行施工精度控制的标尺，可快速、高效、精准地进行空间坐标的定位和反馈，是平行施工的技术保障措施之一。

采用无人机航拍的倾斜摄影、三维激光扫描、GPS定位结合传统的测量手段，从精细到宏观多手段配合的测控技术，是保证速滑馆平行施工的关键。

（5）智能化安装技术。大体量的建筑往往起重设备、安装跨度较一般工程更巨大，传统的人工安装往往效率低下且精度不容易保证。国家速滑馆在钢结构环桁架和索网的安装采用施工机器人以及数控设备，降低了人工需求，提高了安装的同步性和施工整体效率，保证了施工的精度。

（6）施工偏差适时调整技术。施工偏差的消纳是多专业平行施工的有效技术手段，需要在深化设计时预留误差余量，并设计误差消纳节点实时进行安装调整，保证安装最终效果。

5?结束语

（1）提出了基于装配化的多专业、多工种、复杂工况下不同时空平行建造理念，实现了国家速滑馆用空间换时间的高效施工部署。

（2）针对国家速滑馆钢结构环桁架的特点，经过不同的方案比选，采用“原位吊装+滑移法”实现了速滑馆主体结构施工过程中对作业空间高效利用。

（3）提出了平行建造模式下对全专业的BIM技术、全过程的仿真技术、精密的构件加工技术、实时精准的测控技术、智能化的安装技术以及施工偏差调整技术的保障要求，为同类工程的建造提供了新思路。