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國家大劇院：科技鑄就的輝煌

作者：鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)    
時(shí)間：2009-12-23 10:01:40 [收藏]

    國家大劇院雄姿初露，北京城建二公司歷經(jīng)6年精益求精的建設(shè)，克服了施工測量放線、基礎(chǔ)降水止水、鋼構(gòu)吊裝安裝、復(fù)雜的曲線墻體模板施工等重重難題，創(chuàng)新數(shù)十項(xiàng)新技術(shù)。他們利用新工藝、新材料先后完成了國家大劇院基礎(chǔ)最深、結(jié)構(gòu)最高、面積最大的歌劇院工程和劇院環(huán)梁、地下車庫及北出入口等結(jié)構(gòu)施工任務(wù)，用汗水和智慧鑄就出國家大劇院的輝煌。
    　　國家大劇院工程總建筑面積約為19.4萬平方米，由北側(cè)(201區(qū))、中心(202區(qū))以及南側(cè)建筑(203區(qū))三部分構(gòu)成；202區(qū)作為主體建筑，其外觀為一個(gè)超級橢圓形殼體，內(nèi)部設(shè)有2416座歌劇院、2017座音樂廳、1040座戲劇場。三劇場的地下部分結(jié)構(gòu)相連，地上部分結(jié)構(gòu)相對獨(dú)立。橢圓形殼體四周有水池環(huán)繞，水池面積達(dá)35000平方米。國家大劇院工程的建筑最大埋深為32.5米，地下最底層位于-21.89米，歌劇院舞臺(tái)下最深處標(biāo)高層為-27.5米。該工程建筑等級為特級，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用壽命為100年，結(jié)構(gòu)形式為框架剪力墻結(jié)構(gòu)，橢圓形屋頂采用鋼結(jié)構(gòu)殼體，內(nèi)部無支點(diǎn)。橢球形殼體結(jié)構(gòu)由鋼筋混凝土環(huán)梁支撐，鋼結(jié)構(gòu)殼體外飾為鈦板，中部安裝玻璃。
    　　該工程主要施工難點(diǎn)一是殼體為超大型空間結(jié)構(gòu)，且呈非正橢圓體球，跨度大，技術(shù)復(fù)雜，施工空間定位測量難度大。二是工程場區(qū)水文地質(zhì)條件復(fù)雜，地下水豐富，承壓水頭高，基礎(chǔ)超常埋深，屬北京地區(qū)之最，對建筑物防水抗?jié)B技術(shù)要求高。三是結(jié)構(gòu)平面復(fù)雜，呈橢圓狀布局，曲線墻體較多，由多種結(jié)構(gòu)體系組成。平、立面布置交錯(cuò)，分界、分層不規(guī)則，無標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)層，不利于模板周轉(zhuǎn)使用和平面分區(qū)流水。
    國家大劇院工程屋蓋為橢圓形殼體鋼結(jié)構(gòu)。殼體鋼骨架總重達(dá)6750噸。整個(gè)殼體結(jié)構(gòu)坐落在一個(gè)環(huán)形有局部鋼箱梁的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)上，此環(huán)梁環(huán)繞202區(qū)一周，中心線周長560米，是鋼屋蓋與混凝土結(jié)構(gòu)的連接部分。在玻璃幕屋面下有76個(gè)φ406預(yù)埋通風(fēng)鋼彎管，2072個(gè)殼體鋼結(jié)構(gòu)地腳預(yù)埋螺栓套管，在通風(fēng)彎管范圍內(nèi)設(shè)有40毫米厚的鋼箱。環(huán)梁鋼筋橫斷面配有736根Φ28通長主筋，環(huán)梁混凝土強(qiáng)度等級為C50。鋼筋約2000噸，40毫米厚鋼板570噸，混凝土4000立方米。環(huán)梁凌空高度大多為1米，最大高度為5米；結(jié)構(gòu)跨度多為4～5米，南北入口處最大寬度為10.3米。混凝土環(huán)梁自重大，每1米長重量為17.83噸，梁底模板支撐多，大部分梁下凈空小，拆模困難；環(huán)梁一側(cè)距現(xiàn)有內(nèi)環(huán)墻結(jié)構(gòu)僅200毫米，模板支拆困難。環(huán)梁內(nèi)設(shè)有大量折線狀矩形鋼箱梁、預(yù)埋螺栓套管，位置、標(biāo)高的精度要求極高，給施工測量、監(jiān)控造成極大困難。
    　　為了保證環(huán)梁的整體質(zhì)量，該公司采取了獨(dú)特的施工技術(shù)措施，成功地解決了底環(huán)梁中的鋼筋、預(yù)埋螺栓套管、鋼箱梁、混凝土環(huán)梁施工中的技術(shù)難題。由于底環(huán)梁鋼筋密度極大，將封閉箍筋改為U型開口套，這樣解決了主筋和箍筋綁扎難度大的問題，變環(huán)梁主筋穿筋綁作法為環(huán)梁主筋直接就位的簡單施工方法，既加快了施工進(jìn)度又保證了綁扎質(zhì)量。預(yù)埋螺栓套管的定位準(zhǔn)確與否將直接影響到上部鋼殼體的安裝精度。為此項(xiàng)目部采用鋼筋棍焊成井字架，將每組14個(gè)螺栓套管用上中下三層井字架固定為一個(gè)整體，并將井字架與臨近的鋼筋焊接。在混凝土澆筑過程中測量人員全程跟蹤監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，確保了套管位置的準(zhǔn)確。環(huán)梁施工結(jié)束后通過復(fù)測發(fā)現(xiàn)，2072根預(yù)埋螺栓套管的誤差均≤8毫米。
    施工中他們還采用了平板玻璃鋼圓柱模板技術(shù)。被建設(shè)部列為120項(xiàng)國家級施工工法之一和10項(xiàng)省地型建筑應(yīng)用技術(shù)而推向全國的平板玻璃鋼圓柱模板技術(shù)是該公司4年來注冊的12項(xiàng)國家專利之一。模板只有一條豎向接縫且體輕，易加工，操作簡便，混凝土圓柱成型后美觀光滑，達(dá)到“清水”混凝土精品的要求，且柱體垂直度和圓度均控制在2毫米之內(nèi)，此科技成果提高工效2～3倍。由于歌劇院工程混凝土圓柱里有H型鋼，勢必破壞受力特性，他們特別針對勁性圓柱的情況進(jìn)行反復(fù)試驗(yàn)。經(jīng)過深入分析研究，最終決定在玻璃鋼接縫處用扁鋼代替角鋼，下灰時(shí)，從玻璃鋼模板上口四周均勻澆筑。此后，此項(xiàng)科技成果被應(yīng)用到實(shí)際中去，收效甚佳，榮獲國家大劇院總承包部科技成果應(yīng)用一等獎(jiǎng)。下圖為音樂廳內(nèi)景
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