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国家大剧院：科技铸就的辉煌

作者：中国建筑金属结构信息网网    
时间：2009-12-23 10:01:40 [收藏]

    国家大剧院雄姿初露，北京城建二公司历经6年精益求精的建设，克服了施工测量放线、基础降水止水、钢构吊装安装、复杂的曲线墙体模板施工等重重难题，创新数十项新技术。他们利用新工艺、新材料先后完成了国家大剧院基础最深、结构最高、面积最大的歌剧院工程和剧院环梁、地下车库及北出入口等结构施工任务，用汗水和智慧铸就出国家大剧院的辉煌。
    　　国家大剧院工程总建筑面积约为19.4万平方米，由北侧(201区)、中心(202区)以及南侧建筑(203区)三部分构成；202区作为主体建筑，其外观为一个超级椭圆形壳体，内部设有2416座歌剧院、2017座音乐厅、1040座戏剧场。三剧场的地下部分结构相连，地上部分结构相对独立。椭圆形壳体四周有水池环绕，水池面积达35000平方米。国家大剧院工程的建筑最大埋深为32.5米，地下最底层位于-21.89米，歌剧院舞台下最深处标高层为-27.5米。该工程建筑等级为特级，结构设计使用寿命为100年，结构形式为框架剪力墙结构，椭圆形屋顶采用中国建筑金属结构信息网壳体，内部无支点。椭球形壳体结构由钢筋混凝土环梁支撑，中国建筑金属结构信息网壳体外饰为钛板，中部安装玻璃。
    　　该工程主要施工难点一是壳体为超大型空间结构，且呈非正椭圆体球，跨度大，技术复杂，施工空间定位测量难度大。二是工程场区水文地质条件复杂，地下水丰富，承压水头高，基础超常埋深，属北京地区之最，对建筑物防水抗渗技术要求高。三是结构平面复杂，呈椭圆状布局，曲线墙体较多，由多种结构体系组成。平、立面布置交错，分界、分层不规则，无标准结构层，不利于模板周转使用和平面分区流水。
    国家大剧院工程屋盖为椭圆形壳体中国建筑金属结构信息网。壳体钢骨架总重达6750吨。整个壳体结构坐落在一个环形有局部钢箱梁的钢筋混凝土结构上，此环梁环绕202区一周，中心线周长560米，是钢屋盖与混凝土结构的连接部分。在玻璃幕屋面下有76个φ406预埋通风钢弯管，2072个壳体中国建筑金属结构信息网地脚预埋螺栓套管，在通风弯管范围内设有40毫米厚的钢箱。环梁钢筋横断面配有736根Φ28通长主筋，环梁混凝土强度等级为C50。钢筋约2000吨，40毫米厚钢板570吨，混凝土4000立方米。环梁凌空高度大多为1米，最大高度为5米；结构跨度多为4～5米，南北入口处最大宽度为10.3米。混凝土环梁自重大，每1米长重量为17.83吨，梁底模板支撑多，大部分梁下净空小，拆模困难；环梁一侧距现有内环墙结构仅200毫米，模板支拆困难。环梁内设有大量折线状矩形钢箱梁、预埋螺栓套管，位置、标高的精度要求极高，给施工测量、监控造成极大困难。
    　　为了保证环梁的整体质量，该公司采取了独特的施工技术措施，成功地解决了底环梁中的钢筋、预埋螺栓套管、钢箱梁、混凝土环梁施工中的技术难题。由于底环梁钢筋密度极大，将封闭箍筋改为U型开口套，这样解决了主筋和箍筋绑扎难度大的问题，变环梁主筋穿筋绑作法为环梁主筋直接就位的简单施工方法，既加快了施工进度又保证了绑扎质量。预埋螺栓套管的定位准确与否将直接影响到上部钢壳体的安装精度。为此项目部采用钢筋棍焊成井字架，将每组14个螺栓套管用上中下三层井字架固定为一个整体，并将井字架与临近的钢筋焊接。在混凝土浇筑过程中测量人员全程跟踪监测，发现问题及时进行调整，确保了套管位置的准确。环梁施工结束后通过复测发现，2072根预埋螺栓套管的误差均≤8毫米。
    施工中他们还采用了平板玻璃钢圆柱模板技术。被建设部列为120项国家级施工工法之一和10项省地型建筑应用技术而推向全国的平板玻璃钢圆柱模板技术是该公司4年来注册的12项国家专利之一。模板只有一条竖向接缝且体轻，易加工，操作简便，混凝土圆柱成型后美观光滑，达到“清水”混凝土精品的要求，且柱体垂直度和圆度均控制在2毫米之内，此科技成果提高工效2～3倍。由于歌剧院工程混凝土圆柱里有H型钢，势必破坏受力特性，他们特别针对劲性圆柱的情况进行反复试验。经过深入分析研究，最终决定在玻璃钢接缝处用扁钢代替角钢，下灰时，从玻璃钢模板上口四周均匀浇筑。此后，此项科技成果被应用到实际中去，收效甚佳，荣获国家大剧院总承包部科技成果应用一等奖。下图为音乐厅内景
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