中國國家大劇院結(jié)構(gòu)施工工序（共47）

高科技的的“蛋””—————中國國家家大劇院院中國國家家大劇院院中國國家家大劇院院位于北北京市中中心天安安門廣場場西，人人民大會會堂西側(cè)側(cè)，西長長安街以以南，由由國家大大劇院主主體建筑筑及南北北兩側(cè)的的水下長長廊、地地下停車車場、人人工湖、、綠地組組成，總總占地面面積11.89萬平方米米，總建建筑面積積約16.5萬平方米米，其中中主體建建筑10.5萬中國國國家大劇劇院標(biāo)志志平方米米，地下下附屬設(shè)設(shè)施6萬平方米米，總投投資額26.88億人民幣幣（大劇劇院最新新公布的的造價數(shù)數(shù)字是31億元人民民幣）。。設(shè)計師簡簡介保羅·安德魯（PaulAndreu），1938年出生于于法國波爾多市市附近的岡岡戴昂，畢業(yè)于于法國高高等工科科學(xué)校（（1961年）、法法國道橋橋?qū)W院（（1963）和巴黎美術(shù)術(shù)學(xué)院（1968年）。1967年，他設(shè)設(shè)計了圓圓形的巴巴黎戴高高樂機(jī)場場候機(jī)樓。從此，，作為巴巴黎機(jī)場場公司的的首席建建筑師，，他設(shè)計計了尼斯斯、雅加加達(dá)、開羅、上海等等國際機(jī)機(jī)場，日本關(guān)西西國際機(jī)機(jī)場的基本概概念也出出自安德德魯之手手。他參參與過許許多大型型項(xiàng)目的的建設(shè)，，像巴黎黎德方斯斯地區(qū)的的大拱門門、英法法跨海隧道道的法方終終點(diǎn)站等等。1999年，安德德魯領(lǐng)導(dǎo)導(dǎo)的巴黎黎機(jī)場公公司與清華大學(xué)學(xué)合作，經(jīng)經(jīng)過兩輪輪競賽三三次修改改，在中中國國家家大劇院院國際競競賽中36個設(shè)計單單位的69個方案中中奪標(biāo)。。1999年7月，獲選選為最終終的建設(shè)設(shè)方案。。安德魯魯曾說““我想打打破中國國的傳統(tǒng)統(tǒng)，當(dāng)你你要去劇劇院，你你就是想想進(jìn)入一一塊夢想想之地””。安德德魯這樣樣形容他他的作品品――巨大的半半球仿佛佛一顆生生命的種種子?！啊爸袊鴩鴩掖髣≡阂肀磉_(dá)的，，就是內(nèi)內(nèi)在的活活力，是是在外部部寧靜籠籠罩下的的內(nèi)部生生機(jī)。一一個簡單單的‘雞雞蛋殼’’，里面面孕育著著生命。。這就是是我的設(shè)設(shè)計靈魂魂：外殼殼、生命命和開放放?！睋?dān)任設(shè)計計的是法法國機(jī)場場設(shè)計師安德魯，，他從來來沒有設(shè)設(shè)計歌劇劇院的經(jīng)經(jīng)驗(yàn)，而而他主持持設(shè)計的的法國戴高樂機(jī)機(jī)場候機(jī)廳在在2004年5月23日發(fā)生屋屋頂坍塌塌事故，，造成6人死亡，，多人受受傷。法法國巴黎黎檢控官官辦公室室5月29日表示，，負(fù)責(zé)設(shè)設(shè)計戴高高樂機(jī)場場新翼客客運(yùn)大樓樓的總建建筑師安安德魯涉涉嫌在贏贏得中國國北京國國家大劇劇院投標(biāo)標(biāo)過程中中舞弊，，法國當(dāng)當(dāng)局2003年7月開始進(jìn)進(jìn)行初步步調(diào)查。。殼體結(jié)構(gòu)構(gòu)shellstructure由曲面形形板與邊邊緣構(gòu)件件(梁,拱或桁桁架)組成的空空間結(jié)構(gòu)構(gòu).或桁架)組成的空空間結(jié)構(gòu)構(gòu).殼體用于于建筑結(jié)結(jié)構(gòu)雖為為較早,但工程結(jié)結(jié)對殼進(jìn)進(jìn)行研究究反洗核核試驗(yàn)則則是在19世界才開開殼進(jìn)進(jìn)行研究究反洗核核試驗(yàn)則則是在19世界才開開始的的.在20世紀(jì)初葉葉,殼體結(jié)構(gòu)構(gòu)的發(fā)展展一始始的.在20世紀(jì)初葉葉,殼體結(jié)構(gòu)構(gòu)的發(fā)展展一直直是緩慢慢的.主要因?yàn)闉橛嬎銖?fù)復(fù)雜.第二次世世界大大戰(zhàn)期間間和戰(zhàn)后后才發(fā)展展起來殼殼結(jié)構(gòu)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)是具有有很好的的空間傳傳力性能能,能以較小小的構(gòu)件件厚度形形成承承載能力力高,剛度大的的承重結(jié)結(jié)構(gòu),能覆蓋或或圍護(hù)大大跨度的的空間而而不需能能覆蓋蓋或圍護(hù)護(hù)大跨度度的空間間而不需需中間間支柱,能兼承重重結(jié)構(gòu)和和圍護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)的的雙重作作用,從而節(jié)約約結(jié)構(gòu)材材料.室內(nèi)空間間寬敞,能滿足各各功能要要求殼體結(jié)構(gòu)構(gòu)世界之最最世界最大大穹頂國家大劇劇院整個個殼體鋼鋼結(jié)構(gòu)重重達(dá)6475噸，東西西向長軸軸跨度212.2米，是目目前世界界上最大大的頂。。世界最深深建筑國家大劇劇院地下下最深處處為-32.5米，相當(dāng)當(dāng)于往地地下挖了了10層樓的深深度，成成為北京京最深的的建筑。。亞洲最大大管風(fēng)琴琴音樂廳內(nèi)內(nèi)的管風(fēng)風(fēng)琴共有有6500根發(fā)音管管，是亞亞洲最大大的管風(fēng)風(fēng)琴，造造價達(dá)3000萬元。。國家大劇劇院的殼殼體結(jié)構(gòu)構(gòu)施工介介紹施工區(qū)域域劃分施工總體體布置以以殼體為為中心，，分三塊塊區(qū)域進(jìn)進(jìn)行施工工平面安安排，三三塊區(qū)域分布布布置為：吊裝區(qū)：位于于殼體所在區(qū)區(qū)域（即202區(qū)）；構(gòu)件拼裝區(qū)：：分第一、第第二、第三拼拼裝區(qū)，分別別位于吊裝區(qū)區(qū)南北兩側(cè)；施工主信道：：位于吊裝區(qū)區(qū)和拼裝區(qū)東東西兩側(cè)。由于殼體吊裝裝時，202區(qū)地下結(jié)構(gòu)和和地面建筑結(jié)結(jié)構(gòu)雖然已經(jīng)經(jīng)施工完畢，但殼體體四周的消防防信道尚未施施工，以及201區(qū)部分地下結(jié)結(jié)構(gòu)也未施工。因此此，以上各個個區(qū)域在吊裝裝階段處于不不同的標(biāo)高位位置，其中：：吊裝區(qū)位于于-6.750標(biāo)高位置；構(gòu)件第一拼裝裝區(qū)位于-9.000標(biāo)高位置；構(gòu)件第二拼裝裝區(qū)位于±0.000標(biāo)高位置和位位于-7.000標(biāo)高位置；大型機(jī)械和構(gòu)構(gòu)件進(jìn)出場信信道位于±0.000標(biāo)高位置。各施工區(qū)域劃劃分及標(biāo)高位位置見圖3。整個殼體鋼結(jié)結(jié)構(gòu)的構(gòu)件平平面分布情況況見圖4；考慮到設(shè)計計要求及結(jié)構(gòu)體形特點(diǎn)點(diǎn)，吊裝作業(yè)業(yè)劃分為五個個區(qū)域，安排排多臺起重機(jī)機(jī)分別進(jìn)行綜合吊裝。五五個作業(yè)區(qū)域域的具體劃分分如下：CC2800（600t）履帶式起重重機(jī)（一臺））：先采用超超起（SFSL）性能，接60m主臂84m副臂，后掛300t超起配重，停停在殼體北面面，定點(diǎn)中心位置在在土建坐標(biāo)（（0.000，+86.000），跨外綜合合吊裝，完成成第一作業(yè)區(qū)域施工工；然后向北北退8m，采用SW性能，安裝M440D塔吊二臺。再恢復(fù)使使用SFSL性能，在原位位進(jìn)行梁架吊吊裝。最后在在殼體安裝完成后拆除M440D塔式起重機(jī)。。（見圖5）各吊機(jī)吊裝范范圍施工時剖面圖圖國家大劇院鋼鋼殼體結(jié)構(gòu)呈呈半橢球形,其長軸(東西向)長212120m,短軸(南北向)長143164m,建筑總高度為為461285m。鋼殼體結(jié)構(gòu)構(gòu)由頂環(huán)梁、、梁架(分長軸梁架與與短軸梁架)、斜撐和環(huán)向向連系桿件組組成。其中頂頂環(huán)梁呈橢圓圓形,長軸長約60m,短軸長約38m,由環(huán)形鋼管、、箱形梁以及及H型鋼等構(gòu)件組組成。長軸梁梁架由H型鋼拼焊而成成,短軸梁架用60mm厚鋼板拼焊而而成。梁架呈呈中心對稱輻輻射狀布置。。斜撐與連桿桿采用140～195的鋼管制作。。連桿沿水平平環(huán)向布置,上下、里外共共82道,并采用鑄鋼連連接件或套筒筒連接件與梁梁架連接。鋼鋼殼體平面如如圖1所示,梁架編號由正正北開始,往西依次為W01～W74,往東依次為E01～E74,在正南匯合。。國家大劇院院的鋼殼體為為超大型空間間結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)體量大,整個結(jié)構(gòu)待殼殼體完全形成成后,方為穩(wěn)定的空空間結(jié)構(gòu)。因因而,在施工階段保保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)穩(wěn)定與安全至至關(guān)重要。國家大劇院大大劇院的殼殼體鋼結(jié)構(gòu)總總重6750噸，網(wǎng)殼面面積3.5萬平方米，沒沒有一根立柱柱支撐，全靠148榀弧型鋼梁承承重。雖然這一一殼體的高、、重、大為中中華第一，但但它同時也也是大跨度空空間結(jié)構(gòu)中單單位用鋼量量最少的，每每平方米不到到200公斤，僅為為盧浮宮鋼結(jié)結(jié)構(gòu)每平方米米用鋼的三分分之一。如如此“輕便””的穹頂大大大減少了承承重鋼梁的壓壓力，建筑物物的安全系系數(shù)將會很高高。另外，考考慮到風(fēng)、雪雪、地震等等自然因素，，殼體鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)還體現(xiàn)了了柔性設(shè)計理理念。鋼梁接接觸地面的一一端允許相相應(yīng)滑動，整整個結(jié)構(gòu)的最最大變形度度大約為20厘米。戴高高樂機(jī)場和國國家大劇院雖雖然同為拱型型結(jié)構(gòu)，受受力原理卻是是大相徑庭，，戴高樂機(jī)機(jī)場是鋼筋混混凝材質(zhì)的筒筒殼結(jié)構(gòu)。而而國家大劇劇院則是空間間雙層網(wǎng)殼結(jié)結(jié)構(gòu)，這一一結(jié)構(gòu)更完整整，更純粹。。整個鋼殼體共共有148榀梁架,由于在安裝程程中,殼體未形成穩(wěn)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)體體系,因此必須采取取一系列措施施,來保證過程中中的結(jié)構(gòu)安全全,其中包括設(shè)置置必要的支撐撐與支架,以及采用合理理的安裝順序序等。鋼殼體的施工工包括吊裝階階段和卸載階階段兩個部分。鋼殼體梁梁架的吊裝順順序如表1所示。臨時支支撐的拆除方方案須通過分分析予以確定定。根據(jù)施工工方案,將吊裝階段按按表1相應(yīng)劃分為20個施工工況整個殼體鋼結(jié)結(jié)構(gòu)東西長212.20m，南北長143.64m，高約46m，中間無一柱柱子。鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)總重約6750t，殼體表面積積約3.5萬m2。每平米重約約193kg。短軸可見區(qū)域域的梁架截面面僅為60mm鋼板制作的板梁，，不可見區(qū)域域?yàn)樯舷乱砭壘壊坏葘挼暮负附親型鋼截面（100mm,160mm）

整體線線性屈曲特征征值僅3.5左右，按照國內(nèi)規(guī)規(guī)范，是通不過的。換句話說，，按照國內(nèi)規(guī)規(guī)范，用鋼量量將遠(yuǎn)超6750t。

原設(shè)計計用鋼量將達(dá)達(dá)8萬噸。長軸梁架分段短軸梁架分段頂環(huán)梁分段安安裝示意圖梁架(短軸)分段安裝示意意圖梁架(長軸)分段安裝示意意圖下段梁架吊裝裝步驟下段梁架吊裝裝步驟梁架安裝順序序示意圖上海建筑工程程總公司機(jī)械械施工公司進(jìn)行了長達(dá)兩兩年的技術(shù)準(zhǔn)準(zhǔn)備，先后攻攻克了殼體施施工過程中整整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定定、曲面結(jié)構(gòu)構(gòu)高精度測量量、百米超遠(yuǎn)遠(yuǎn)距離吊裝等等一系列難題題，形成了一一整套與國家家大劇院結(jié)構(gòu)構(gòu)特點(diǎn)相吻合合的“中國式式”的科學(xué)施施工方案。施工順序：鋼架分為頂部部和底部，先先做頂部，然后底部分成三段吊裝裝全部都是腳手手架，腳手架架是那種球交交的（可能在在廣州較早的的"63層"的時候曾經(jīng)用用過）節(jié)點(diǎn)全部都是是焊接，就是是焊接兩個半半球，中間混混凝土早就做做好了國家大劇院殼殼體鋼結(jié)構(gòu)安安裝之第一件——頂環(huán)梁區(qū)域鋼鋼箱梁

構(gòu)件件尺寸：長約約38m，重約35t。吊裝機(jī)械：：DEMAGCC2800

600t履帶吊，吊裝裝高度約45m。由頂部到底部部施工順序給給施工的過程程帶了相應(yīng)的的難度，對鋼鋼構(gòu)件的結(jié)合合精度帶了更更高的要求。。鋼架位置矯正正結(jié)構(gòu)特殊要求求帶來的是精精度上苛刻，，工人對每一一個安裝好的的梁架進(jìn)行測測量，保證其其偏差的值在在允許的范圍圍內(nèi)，對有偏偏差的進(jìn)行矯矯正，以保證證工程的順利利進(jìn)行。南面合攏儀式式伴隨著南面合合攏儀式的舉舉行標(biāo)志著國國家大劇院的的主體殼體鋼鋼骨架結(jié)構(gòu)的的完成北面合攏殼體鋼架完成成好的國家大大劇院內(nèi)部鋼鋼梁交錯帶來來的特殊光影影效果產(chǎn)生的的視覺沖擊力力給人留下了了深刻的影響響。殼體表皮安裝裝在鋼結(jié)構(gòu)之上上，作為屋面面的殼體最外外層由鋪設(shè)在在KAL-ZIP鋁合金龍骨系系統(tǒng)上的2萬多塊鈦金屬屬板和1200多塊大小不等等的有色玻璃璃幕墻組成。。

鈦金屬屬板的厚度只只有0.44毫米，既輕且且薄，如同一一張薄薄的紙紙，因此，下下面必須有一一個由復(fù)合材材料制成的襯襯板；每一塊塊襯板也將切切割成與其上上的鈦金屬板板同樣大小的的尺寸，工作作量非常大。。由于殼體的的橢圓造型，，每一塊鈦板板都變成一個個雙曲面，面面積、尺寸、、曲率都不同同，因此，安安裝角度總在在變化，施工工難度也就相相當(dāng)大。由由于鋼材與與玻璃的膨脹脹系數(shù)差異很很大，鋼材與與玻璃的結(jié)合合問題最初也也被視為技術(shù)術(shù)難點(diǎn)。一方方面玻璃要安安裝得非常精精確；另一方方面，裝上玻玻璃的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)往往會在一一段時間內(nèi)產(chǎn)產(chǎn)生變形，鋼鋼結(jié)構(gòu)一鬧別別扭，原來裝裝得嚴(yán)絲合縫縫的玻璃，也也會變得參差差不齊。這個個問題是所有有幕墻施工時時都會遇到的的，施工中鋼鋼結(jié)構(gòu)變形的的實(shí)際情況是是:總的脹縮量較較大，但經(jīng)過過平均，分擔(dān)擔(dān)在每一部分分上的脹縮量量就很小了。。比如穹頂上上環(huán)梁計算脹脹縮量為8厘米，但是平平均到環(huán)梁周周長上的每個個點(diǎn)，鋼材脹脹縮量僅為零零點(diǎn)零幾毫米米，并不影響響大局。鈦金屬板細(xì)部部鈦金屬板的厚厚度只有0.44毫米，既輕且且薄，如同一一張薄薄的紙紙鈦金屬板與鋼鋼梁的交接處處構(gòu)造由于支撐鈦金金屬板的鋼結(jié)結(jié)構(gòu)中有5000多個結(jié)點(diǎn)要穿穿過屋頂防水水層，所以，，如何確保這這5000多結(jié)點(diǎn)個個都都“滴水不漏漏”，對施工工質(zhì)量也提出出了很高的要要求。工人開始安裝裝