北京城建一香港建设一上海建工国家大剧院工程总承包联合体钢结构分部

1.1  工 程 概 况

1.1.1  结构概况及特点

    国家大剧院主体建筑钢结构椭球体壳体(以下简称:壳体)为一超大空间壳体，东西长约212m，南北约144m，高约46m。整个钢壳体由顶环梁、梁架构成骨架;梁架之间由连杆、斜撑连接。

    顶环梁通长采用ф1117.6-25.4THK钢管，中间矩形框采用矩形箱型梁。整个顶环梁长约60m，宽约38m。顶环梁半圆区内搁栅呈放射状分布;矩形框内南北向搁栅采用60m钢板梁，东西向采用ф194钢管，搁栅呈网格状分布。整个顶环梁总重约7O0t。

    梁架分为A类(短轴梁架)、B(长轴梁架);A类梁架采用60mm厚钢板制作，B类梁架采用上下翼缘不等的焊接H型钢。A类梁架共46榀，B类梁架共102榀。

    斜撑及连杆均采用钢管;短轴梁架之间连杆节点采用铸钢节点连接，长轴梁架连杆采用钢套筒连接。

    结构特点如下:

    (l)该壳体为一超大型空间结构，结构体量大。整个结构待壳体完全形成后，方为稳定的空间结构，所以保证施工阶段的结构稳定至关重要;

    (2)该壳体为非正椭圆球体，且壳体内外两球面的椭圆方程并不一样，因而施工中平面、空间定位测量的难度颇大;

    (3)壳体的主要结构体—梁架(尤其是短轴梁架，侧向厚度仅为60mm)平面外刚度极差，因而构件的起扳、搬运、起吊难度颇大;

    (4)梁架呈中心对称辐射状布置，因而每种同类构件最多只有四件，对构件的制作放样及安装顺序要求颇高。

1.1.2  参建单位

    建设单位:国家大剧院工程业主委员会

    设计单位:ADPi-ARCHITECTS－ENGINEERS－PLANNERS

    监理单位:北京双圆工程咨询监理有限公司

    工程总承包:北京城建——香港建设——上海建工国家大剧院工程总承包联合体钢结构主承包:联合体钢结构分部

1.1.3  主要施工内容

     由顶环梁、梁架和连杆等组成的钢壳体的制作、安装。

1.1.4工程目标

   北京市优质工程“长城杯”、国家优质工程.‘鲁班奖”。

1.2编制依据

《钢结构工程施工质量验收规范》GB 50205-2001

   《建筑工程施工质量验收统一标准》GB 50300-2001

   《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81-2002

   《国家大剧院工程内部质量控制标准一壳体钢结构工程部分》法国ADPi设计图及技术文件

   国家大剧院工程业主委员会对工程的要求

   冶金部建筑研究总院设计院钢结构深化设计图

   同济大学国家大剧院壳体钢结构验算报告

1.3主要机械

   主要机械选用及性能见表1-13-1。

1.4施工总平面布置

施工总平面布置图见图1-12-16。

1.4.1  施工区域划分

施工总体布置以壳体为中心，分三块区域进行施工平面安排，三块区域分布布置为:吊装区:位于壳体所在区域(即202区);

构件拼装区:分第一、第二、第三拼装区，分别位于吊装区南北两侧;施工主通道:位于吊装区和拼装区东西两侧。

    由于壳体吊装时，202区地下结构和地面建筑结构虽然已经施工完毕，但壳体四周的消防通道尚未施工，以及201区部分地下结构也未施工。因此，以上各个区域在吊装阶段处于不同的标高位置，其中:

    吊装区:位于-6.750标高位置;

    构件第一拼装区:位于-9.000标高位置;

    构件第二拼装区:位于士0.000标高位置和位于-7.000标高位置;

    大型机械和构件进出场通道位于士0.000标高位置。

    各施工区域划分及标高位置见图1-13-1。

1.4.2  吊装施工作业区域划分

    整个壳体钢结构的构件平面分布情况见图1-13-2;考虑到设计要求及结构体型特点，吊装作业划分为五个区域，安排多台起重机分别进行综合吊装。五个作业区域的具体划分如下:

第一作业区域顶环梁吊装;

第二作业区域E20轴一W20轴梁架节间吊装;第三作业区域W21轴——W61轴梁架节间吊装;第四作业区域E21轴—E61轴梁架节间吊装;第五作业区域W62轴——E62轴梁架节间吊装。

1.4.3  构件拼装区域划分

壳体构件在工厂加工成运输单元，运至施工现场，在现场拼装成吊装单元进行吊装。

根据施工现场条件和吊装作业区划分，构件拼装区分布在壳体南北两边区域。具体安排:

    第一拼装区:设在壳体北面201区，南北长度约70m，东西向长度约230m。第一拼装区划分为1号、2号拼装场地。每块场地设置拼装平台;2块场地各配置50t级履带式起重机一台承担拼装起重作业，合计2台。第一拼装区向CC2800与二台M440D塔吊提

供构件吊装单元件。

   第二拼装区:设在壳体南面203区东西两端，分为3号、4号、5号拼装场地。在3号、4号场地各配置50t级履带式起重机一台，承担拼装起重作业，分别向位于东西二侧的M440D塔吊构件吊装单元件。5号拼装场地，向SK560塔吊提供吊装单元。

   构件根据工厂制作编号直接运送至相应拼装场地。

   拼装区域划分见图1-13-1。

1.4.4 大型机械和构件进出场通道

   东侧主通道宽度25m，长度约434m;西侧主通道宽23m，长度约440m。另有10m宽道路在靠近第二拼装区南端将两通道相连，在壳体东北处有从士0.000标高到-9.000标高的坡道，便于运输车辆进人第一拼装区域。将运输道路与工地现场这个大门接通。主要通道和坡道的承载能力为10t/㎡，路面为素混凝土。南面203区第二拼装区5号拼装场地处构件的运输将通过卡车通道进人。1

   所有施工设备和构件运输车辆，均可通过主通道和坡道进人吊装区域和构件拼

装区。

1.4.5 主要施工机械布置

   CC280O(600t)履带式起重机(一台):先采用超起(SFSL)性能，接60m主臂84m副臂，后挂300t超起配重，停在壳体北面，定点中心位置在土建坐标(0 .000，+86.000)，跨外综合吊装，完成第一作业区域施工;然后向北退8m，采用SW性能，安装M440D塔吊二台。再恢复使用SFSL性能，在原位进行梁架吊装。最后在壳体安装完成后拆除M440D塔式起重机。见图1-13-3。

    M440D行走式塔式起重机(二台):分别安装在壳体东西两侧，沿壳体底环梁外侧开行，跨外综合吊装完成第二、三、四作业区域施工。SK56。附着塔式起重机(一台):安装在壳体南面歌剧院混凝土结构外侧，定点综合吊装完成第五作业区域施工。

1.4.6  起重机组装、拆除场地

    (l)履带式起重机

   CC2800履带式起重机装拆场地布置在壳体北部201区，具体位置见图1-13-6。场地的承载能力为16t/时，起重臂组装采用东北面M440D行走轨道处空间。装拆工艺另行设计(CC2800)

    (2)塔式起重机

    1) M44OD塔式起重机在201区组装，落脚标高为-6.750m。组装机械选用CC2800履带式起重机。塔身高25m(不包括行走机构的高度)，55m巴杆。塔吊的路基采用钢筋混凝土形式。装拆工艺另行设计(M440D)。

   2) SK56O塔式起重机安装在202区的壳体南边，落脚标高为士O.000m的歌剧院外侧。使用两根14m长箱梁，一端支于混凝土底环梁上，另一端支于56轴钢筋混凝土弧形

墙上。为减小支承点的受力，在标高+21.185处设置一道附墙。塔吊的基础加固及拆装方案另行设计(SK560)。

    塔式起重机的安装与拆除选用QM18与M440D塔吊。

    3) QM18屋面吊的装拆选用M440D塔吊。塔身高12m，36m巴杆。拆装方案另行设计(QM18)。

1.4.7  场地处理

    (l)吊装区

    1)施工机械和构件运输线路

    施工机械部件采用l00t平板车通过东侧主通道，经过坡道进人设备组装场地。构件运输车辆通过东/西两侧主通道，经过东/西面坡道，进人构件第一拼装区，经过南面的通道可到达第二拼装区的3号、4号、5号拼装场地。根据现场情况，东、南、西三侧的主通道，在土建施工阶段已经铺设完成，北侧的通道及坡道，采用土路基，路面承载力在1Ot/耐以上。

    2)起重机工作区域

    ①CC280O

    CC2800履带吊采用定点吊装，下设2.7m×8m路基箱。路基箱下土路基的承载力要求在16t/㎡以上。顶环梁区域吊装时，CC2800超起配重不设轨道小车;待梁架吊装时，加设超起配重小车，轨道采用P43钢轨。由于路基箱数量有限，两侧轨道基础采用6O0t履带吊专用路基箱铺设，中间部分轨道采用钢筋混凝土基础。

    ②M440D

    M440D塔吊位于壳体底环梁外侧，标高为-6.750的位置。M440D开行采用P43钢轨，轨距8m;内轨中心离混凝土底环梁外侧6m。轨道沿混凝土环梁外侧环向布置，内轨最小半径56m;M440D塔吊中心开行东边起始于壳体E7轴，终于E58轴;西边起始于

壳体W7轴，终于W58轴;行走台车长约14m，再考虑加3m安全距离，即考虑在W(E)轴至W(E)58轴的轨道长度上再各加10m的长度，具体见图1.12-3平面布置图。

M440D开行区宽度在12m以上，土路基的承载力要求在16t/㎡以上。轨道基础采用钢筋混凝土路基，混凝土采用C30标号，钢筋采用I级钢筋。

   行走轨道与混凝土路基采用轨道压板固定，压板螺栓采用M24“U”形螺栓，长度方向每隔0.5m设置一道。

   钢筋用量见表1-13-2。

    混凝土用量V=A×L=0.40㎡× 920m=368m³

    (2)构件拼装区

    构件拼装区中，胎架的具体布置详见图1.12-4施工平面布置图。胎架布置规则是在适应场地形状的要求下，保证相互之间的间距大于5m即满足50t级履带吊开行，梁架的胎架应布置在吊机工作半径内，以减少构件的两次搬运。场地地面荷载要求为12t/㎡。拼装平台拟采用路基箱上设置胎架的方法，在拼装平台使用时，定期测量平台的沉降和变位情况，实时调整，保证拼装胎架的精确度。

1.4.8  施工临时用电布置(略)