亚洲AⅤ日韩AV电影在线观看_亚洲欧美不卡高清在线观看_亚洲人成欧美中文字幕午夜_久久中文无码人妻少妇

中國國家大劇院殼體鋼結(jié)構(gòu)施工工藝的研究和改進

作者：建筑鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)    
時間：2009-12-22 20:26:10 [收藏]

    上海市機械施工公司
    中國國家大劇院座落于天安門廣場的西南側(cè)，其東面與人民大會堂為鄰，北面與中南海相望，位置顯要。由法國 ADP公司著名建筑師安德魯先生設(shè)計的國家大劇院，其外形似一顆橢球形的珍珠，半浮于如鏡水面之上，在藍天白云的襯托下，浮光掠影，璀燦奪目。這給具有厚重歷史色彩的天安門廣場注入了輕靈的現(xiàn)代氣息。
    　　 或許對中國國家大劇院的建筑方案的評價，依然仁者見仁，智者見智。但在中國建設(shè)者創(chuàng)造性的努力下，其巨型的殼體鋼結(jié)構(gòu)已揭去了神秘面紗，露出其偉岸的身軀，使留連在長安街上的人們得以一睹芳容。數(shù)年一劍，短短三個月的殼體鋼結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場吊裝，既反映了中國工程技術(shù)人員們幾年來對施工工藝的不懈研究和改進的成效，也凝聚著中法兩國建筑結(jié)構(gòu)專家的心血和智慧。
    　　 在國家大劇院這個世人矚目的項目建設(shè)上，安德魯先生和他的同事們對此傾注了巨大的心力。他們不僅在建筑方案上幾易其稿，而且對殼體鋼結(jié)構(gòu)從制作到安裝，從結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定到節(jié)點的細部處理，作了詳細的考慮和詳盡的計算。當我們揣摸著洋洋萬言的技術(shù)要領(lǐng)書和厚達盈寸的結(jié)構(gòu)驗算資料，深感到法國同行們對這一精品工程的厚望?；蛟S，其中還包含著對中國建筑施工能力的一絲疑慮。
    　　 這種疑慮，并非毫無道理，因為這畢竟是中國國內(nèi)所僅有，乃至世界上亦屈指可數(shù)的巨型鋼結(jié)構(gòu)殼體。其長達 212m，寬為143m，高至45m，由一組頂環(huán)梁、148榀弧形梁架和內(nèi)外各42道環(huán)桿組成，重逾6000t。巨大的穹頂內(nèi)部沒有一根立柱，卻包含著歌劇院、戲劇院和音樂廳三幢混凝土建筑，結(jié)構(gòu)形式及施工環(huán)境之特殊，確實給施工建造出了一道難題。
    　　 承擔國家大劇院殼體鋼結(jié)構(gòu)施工任務的上海建工集團總公司及所屬上海市機械施工公司，在業(yè)主委員會有關(guān)領(lǐng)導的充分信任和支持下，在北京雙圓監(jiān)理的鼎力相助下，自 2000年始，即組織了精干的技術(shù)隊伍對殼體鋼結(jié)構(gòu)的施工工藝進行了全面的探索和研究。我們和法國設(shè)計師們進行了數(shù)十次的技術(shù)談判和書面交涉，認真分析和吸收法國同行們的合理建議，在結(jié)構(gòu)吊裝順序、吊裝單元劃分，吊裝過程中結(jié)構(gòu)約束條件和構(gòu)造處理等許多方面達成共識。但由于雙方在文化或觀念上的差異，以及對中國國情認識上的不同，在一些比較重大的施工技術(shù)措施上存在分岐。在交涉過程中，我們不唯洋是從，堅持從中國國情和上海建工自有的技術(shù)優(yōu)勢出發(fā)，以我為主，集思廣益，形成了一條既有創(chuàng)新，又可操作的鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)路線。
    　　 我們和法國同行們意見分岐的根本之點，在于對鋼結(jié)構(gòu)安裝精度的控制上。眾所周知，鋼結(jié)構(gòu)安裝的精度，特別是大跨度空間復雜鋼結(jié)構(gòu)的安裝精度，是有其客觀限度的。它受到我國目前材料、制作和安裝工藝水平的限制，同時還受到日照、溫差等環(huán)境因素的影響。每一項超過常規(guī)要求的質(zhì)量指標，不是一定不能達到，而是要化極大的質(zhì)量成本的。也許是法國設(shè)計師們受到追求精品工程這一欲望的驅(qū)使，為了使鋼結(jié)構(gòu)上覆蓋的鈦合金板和玻璃幕墻完美無缺，他們對殼體鋼結(jié)構(gòu)制作和安裝的精度，提出了近乎苛刻的要求：制作，任意點偏差小于 1mm；安裝，任意點偏差小于2mm，完成殼體安裝后結(jié)構(gòu)恒載作用下變形與理想橢球體任意點的空間位移不大于20mm，這與我國現(xiàn)行的有關(guān)規(guī)范和標準天差地遠。如：按現(xiàn)行的國家鋼結(jié)構(gòu)驗收規(guī)范（GB50205-2001）中，對大于60m的大跨度桁架的平面外撓曲值為≤50mm，法方的要求（2mm）比現(xiàn)行規(guī)范要高出數(shù)十倍。如果接受法方要求，就意味著要化極大的施工代價來強求。即便如此，由于客觀因素的影響，其效果也不得而知。正如業(yè)主方有一位高級工程師作了極為形象的比喻，幕墻與鋼結(jié)構(gòu)的關(guān)系，就好比靴子與人足的關(guān)系，唯有以靴子來適應雙足，而絕不能以人足來適應靴子。因此我們堅持以國家現(xiàn)行標準為基礎(chǔ)，按照或參照標準中的有關(guān)內(nèi)容，制訂了切實可行的適當高于國家規(guī)范規(guī)定值的《中國國家大劇院殼體鋼結(jié)構(gòu)制作，安裝質(zhì)量驗收標準》，得到了中國鋼協(xié)有關(guān)專家和北京市標辦的認可。當然，在確定鋼結(jié)構(gòu)安裝標準的同時，我們及時與幕墻施工單位香港建設(shè)進行了技術(shù)協(xié)調(diào)，在幕墻結(jié)構(gòu)和節(jié)點構(gòu)造設(shè)計及施工時，消化鋼結(jié)構(gòu)安裝過程中不可避免的誤差，并得了到了他們的理解和支持。
    　　 為了實現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)安裝的高精度，法方專家提出了一系列相應的施工措施。如在詳圖設(shè)計、制作和安裝過程中實施空間三維反變形；又如制作階段殼體鋼結(jié)構(gòu)整體預拼裝；再如計算機控制實時檢測的安裝測量控制等等。這些措施不僅耗費巨大，而且難以操作。我們在對其逐一研究分析的基礎(chǔ)上，提出了針對性的改進方案。
    　　 其一，在詳圖設(shè)計、制作和安裝過程中實施空間三維反變形。這是指根據(jù)計算機建模后的結(jié)構(gòu)分析結(jié)果，要求殼體鋼結(jié)構(gòu)的每一節(jié)點針對結(jié)構(gòu)在恒載條件下的變形值進行三維反向預變形，以求殼體結(jié)構(gòu)在支撐拆除后，完美地符合設(shè)計要求的空間尺寸。根據(jù)這一思路，由于每榀梁架所有節(jié)點的變形各異，詳圖設(shè)計量成倍增加；制作難度增大，φ 1070×30鋼管頂環(huán)梁須做成三向彎曲，預拼裝難以實施；特別是安裝階段除頂環(huán)梁三向彎曲外，每榀桁架平面外均是不同程度撓曲的，測量和定位無法把握。顯然法方的技術(shù)措施是無法操作的。我們經(jīng)過結(jié)構(gòu)分析和計算，發(fā)現(xiàn)殼體鋼結(jié)構(gòu)的變形雖然是復雜的，由于結(jié)構(gòu)的非對稱性，其質(zhì)量中心與幾何中心不重合，而導致殼體既有平移，又有下?lián)?，還有扭轉(zhuǎn)，但是其各點的空間矢量位移的絕對值并不大，最大部分發(fā)生在頂環(huán)梁范圍，其極大值亦僅140mm（主要是垂直位移），以橢球短軸143m計，下?lián)现祪H為跨度的1/1000，遠小于設(shè)計規(guī)范要求。為了方便施工，我們提出抓住變形的主要矛盾，僅在上段梁架以上范圍內(nèi)作豎直方向的單向反變形（起拱），在制作和安裝階段保持環(huán)梁和梁架的平面狀態(tài)不變的設(shè)想。并在同濟大學的協(xié)助下，基于上述設(shè)想方案可能導致的結(jié)構(gòu)初始偏差對殼體整體穩(wěn)定性的影響作了反復的驗算和分析，證明其整體穩(wěn)定性與法國的方案相當。有結(jié)構(gòu)驗算結(jié)果作依據(jù)，我們堅持了自己的做法，為順利制作、安裝創(chuàng)造了條件，實施結(jié)果良好，結(jié)構(gòu)變形的實測值和計算值十分接近。
    　　 其二，制作階段殼體鋼結(jié)構(gòu)整體預拼裝。根據(jù)法方結(jié)構(gòu)及節(jié)點構(gòu)造的原先設(shè)計，每榀桁間連桿的水平夾角均不相同，且用高強螺栓連接，只有經(jīng)過整體預拼裝，才能實現(xiàn)制作階段的正確定位，從而保證制作和安裝精度，對于一個長 212m，寬143m，高45m的巨型殼體，進行整體預拼裝談何容易。首先必須落實一塊250mm×200m的預裝場地，然后搭設(shè)高達40余m（近十幾層樓高）的滿堂臨時支撐架，再由大型吊車進行預裝，最后解體外運。業(yè)主早已發(fā)現(xiàn)這一措施在技術(shù)和經(jīng)濟上的不合理性，雖經(jīng)多次交涉，法方仍不允諾。我們在分析了結(jié)構(gòu)和節(jié)點構(gòu)造特點的基礎(chǔ)上，提出從節(jié)點構(gòu)造的改進入手，簡化制作階段預拼裝的方案。幾經(jīng)交涉，我們提出的節(jié)點構(gòu)造型式最終被法方所接受，而整體預拼裝方案也改為頂環(huán)梁部分立體預拼裝，弧形梁架平面預拼裝。這樣既保證了制作質(zhì)量，還大大降低了制作成本，縮短了工期。
    　　 其三，計算機控制實時檢測的安裝測量控制。鑒于該殼體鋼結(jié)構(gòu)外形特殊，形體復雜，結(jié)構(gòu)安裝控制點眾多，而安裝精度要求又很高，法方提出了一整套測量控制方案，即在工地四周設(shè)置由八至十個測站組成的平面測量控制網(wǎng)（有部分測站設(shè)在東側(cè)人民大會堂屋頂上）；在殼體外表面設(shè)置數(shù)百個專用測量梭鏡，內(nèi)表面粘貼數(shù)以萬計的測量反光標志；同時在每一測站上各設(shè)一臺高精度全站儀，八至十臺全站儀與中央計算機聯(lián)網(wǎng)，進行不間斷實時檢測；通過實測空間坐標與理論模型對照，從而控制殼體安裝的全過程。這一測量方案投入設(shè)備數(shù)量之多，代價之大是顯而易見的。實施操作中也存在一系列問題，如人民大會堂的屋頂就不準設(shè)置測站，所組成的測量控制網(wǎng)由于無法通視而不能工作，再加上環(huán)境影響，如日照、溫差等，造成結(jié)構(gòu)在整個安裝過程中無序變形，并非計算機所能精確模擬的等等。我們借鑒以往工程的成功經(jīng)驗，把這一超級橢球殼體分解成 150個平面（頂環(huán)梁、底（砼）環(huán)梁各一個平面，梁架一百四十捌個平面）把復雜的空間結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為平面結(jié)構(gòu)，即可用傳統(tǒng)的測量工藝和手段來解決上述難題。實施過程中，我們僅用了兩臺全站儀，十個測量棱鏡，并輔以數(shù)臺經(jīng)緯儀和水準儀，即完成了整個結(jié)構(gòu)在安裝階段的測量控制，并采用由殼體內(nèi)部向外測設(shè)來根本解決通視問題。經(jīng)驗收，結(jié)構(gòu)安裝精度均符合質(zhì)量標準要求。
    　　 另外，殼體鋼結(jié)構(gòu)在安裝過程中采用的臨時支撐系統(tǒng)，不僅對施工階段的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和安全十分重要，而且對結(jié)構(gòu)的安裝精度亦有重大影響。法方建議的獨立支撐，局部輪換的方案是難以滿足上述要求的。我們結(jié)合工程實際情況，綜合了裝、拆，荷載擴散及支撐豎向剛度和水平剛度的各種因素，創(chuàng)造性地把螺栓球節(jié)點網(wǎng)架引入組合支撐系統(tǒng)，不僅把上千噸的荷載擴散至成萬個支點上，最大支點反力小于 15t，砼結(jié)構(gòu)基本可不作加固；支撐系統(tǒng)的剛度特別大，確保了結(jié)構(gòu)在安裝階段定位的精確和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定；而且裝拆方便，特別是拆卸時由于無法使用起重機械，僅能用人力拆除，球節(jié)點網(wǎng)架化整為零的優(yōu)點就更突出了。采用如此大量的球節(jié)點網(wǎng)架組成承重支撐系統(tǒng)，堪稱一絕。
    　　 在整個施工工藝研究和改進過程中，我們請了同濟大學對殼體鋼結(jié)構(gòu)施工的各個階段進行了內(nèi)力、變形和整體穩(wěn)定的全面復算，請浙江大學對球節(jié)點網(wǎng)架支撐系統(tǒng)進行了設(shè)計，請北京冶金設(shè)計研究院上海分院承擔詳圖設(shè)計，特別是通過中國鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會邀請了全國知名的專家，學者對鋼結(jié)構(gòu)的選材、總體施工組織設(shè)計及制作質(zhì)量專項標準等關(guān)鍵技術(shù)問題進行了咨詢和請教，使整個施工工藝更臻完善。
    　　 回顧中國國家大劇院殼體鋼結(jié)構(gòu)施工工藝研究和實施的全過程，我們有理由相信，隨著中國大規(guī)模建設(shè)的持續(xù)推進，只要我們集聚國內(nèi)產(chǎn)學研的各方面優(yōu)勢，自強不息，不懈努力，中國的鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)必將達到國際先進水平。
    下載附件：
  • 點擊下載

    • "歡迎大家轉(zhuǎn)摘！轉(zhuǎn)載須注明中國建筑金屬結(jié)構(gòu)協(xié)會建筑鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)(m.pharmaboosters.com)謝謝合作！"

相關(guān)文章：

文章標題
建筑鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)--中國建筑金屬結(jié)構(gòu)協(xié)會建筑鋼結(jié)構(gòu)分會官方