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國家大劇院：科技鑄就的輝煌

作者：鋼結構網    
時間：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6年精益求精的建設，克服了施工測量放線、基礎降水止水、鋼構吊裝安裝、復雜的曲線墻體模板施工等重重難題，創(chuàng)新數(shù)十項新技術。他們利用新工藝、新材料先后完成了國家大劇院基礎最深、結構最高、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構施工任務，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(201區(qū))、中心(202區(qū))以及南側建筑(203區(qū))三部分構成；202區(qū)作為主體建筑，其外觀為一個超級橢圓形殼體，內部設有2416座歌劇院、2017座音樂廳、1040座戲劇場。三劇場的地下部分結構相連，地上部分結構相對獨立。橢圓形殼體四周有水池環(huán)繞，水池面積達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，歌劇院舞臺下最深處標高層為-27.5米。該工程建筑等級為特級，結構設計使用壽命為100年，結構形式為框架剪力墻結構，橢圓形屋頂采用鋼結構殼體，內部無支點。橢球形殼體結構由鋼筋混凝土環(huán)梁支撐，鋼結構殼體外飾為鈦板，中部安裝玻璃。
    　　該工程主要施工難點一是殼體為超大型空間結構，且呈非正橢圓體球，跨度大，技術復雜，施工空間定位測量難度大。二是工程場區(qū)水文地質條件復雜，地下水豐富，承壓水頭高，基礎超常埋深，屬北京地區(qū)之最，對建筑物防水抗?jié)B技術要求高。三是結構平面復雜，呈橢圓狀布局，曲線墻體較多，由多種結構體系組成。平、立面布置交錯，分界、分層不規(guī)則，無標準結構層，不利于模板周轉使用和平面分區(qū)流水。
    國家大劇院工程屋蓋為橢圓形殼體鋼結構。殼體鋼骨架總重達6750噸。整個殼體結構坐落在一個環(huán)形有局部鋼箱梁的鋼筋混凝土結構上，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構的連接部分。在玻璃幕屋面下有76個φ406預埋通風鋼彎管，2072個殼體鋼結構地腳預埋螺栓套管，在通風彎管范圍內設有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；結構跨度多為4～5米，南北入口處最大寬度為10.3米?；炷镰h(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)梁一側距現(xiàn)有內環(huán)墻結構僅200毫米，模板支拆困難。環(huán)梁內設有大量折線狀矩形鋼箱梁、預埋螺栓套管，位置、標高的精度要求極高，給施工測量、監(jiān)控造成極大困難。
    　　為了保證環(huán)梁的整體質量，該公司采取了獨特的施工技術措施，成功地解決了底環(huán)梁中的鋼筋、預埋螺栓套管、鋼箱梁、混凝土環(huán)梁施工中的技術難題。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，既加快了施工進度又保證了綁扎質量。預埋螺栓套管的定位準確與否將直接影響到上部鋼殼體的安裝精度。為此項目部采用鋼筋棍焊成井字架，將每組14個螺栓套管用上中下三層井字架固定為一個整體，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)問題及時進行調整，確保了套管位置的準確。環(huán)梁施工結束后通過復測發(fā)現(xiàn)，2072根預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。被建設部列為120項國家級施工工法之一和10項省地型建筑應用技術而推向全國的平板玻璃鋼圓柱模板技術是該公司4年來注冊的12項國家專利之一。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，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行反復試驗。經過深入分析研究，最終決定在玻璃鋼接縫處用扁鋼代替角鋼，下灰時，從玻璃鋼模板上口四周均勻澆筑。此后，此項科技成果被應用到實際中去，收效甚佳，榮獲國家大劇院總承包部科技成果應用一等獎。下圖為音樂廳內景
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