NGT殼體鋼結(jié)構(gòu)工程介紹

中國(guó)國(guó)家大劇院殼體鋼結(jié)構(gòu)工程介紹

上海市機(jī)械施工公司ShanghaiMechanizedConstructionCorporation(SMCC)第一篇工程概況建設(shè)單位：國(guó)家大劇院工程業(yè)主委員會(huì)設(shè)計(jì)單位：ADPi-ARCHITECTS-ENGINEERS-PLANNERS監(jiān)理單位：北京雙圓工程監(jiān)理咨詢有限公司工程總承包：北京城建-香港建設(shè)-上海建工國(guó)家大劇院工程總承包聯(lián)合體鋼結(jié)構(gòu)主承包：聯(lián)合體鋼結(jié)構(gòu)分部(上海機(jī)施)CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司1.1相關(guān)單位CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司1.2地理位置1.3工程概況CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司總占地面積：11.893公頃總建筑面積：149520平方米平面投影尺寸：東西212.20m

南北143.64m建筑物總高度：46.285m人工湖湖面面積：35500m2主題建筑基礎(chǔ)埋深：-26.00m其中歌劇院臺(tái)倉(cāng)部分：-32.5mCopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司本項(xiàng)目包括：201、202、203區(qū)各區(qū)功能如下：201區(qū)：水下廊道、停車庫(kù)202區(qū)：主體建筑203區(qū)：水下廊道、附屬配套設(shè)施201區(qū)203區(qū)202區(qū)CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司水下廊道CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司劇院規(guī)模：歌劇院：2416席音樂(lè)廳：2017席戲劇院：1040席CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司結(jié)構(gòu)體系：內(nèi)部建筑：鋼筋混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)外部圍護(hù)：超級(jí)橢球形鋼結(jié)構(gòu)殼體屋面體系：可見(jiàn)區(qū)域：玻璃不可見(jiàn)區(qū)域：鈦合金板CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司平面圖CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司立面圖CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司剖面圖CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司剖面圖1.4殼體鋼結(jié)構(gòu)概況鋼結(jié)構(gòu)橢圓球殼體平面投影東西長(zhǎng)212.20m，南北長(zhǎng)143.64m，高46.285m，橢球體表面積約3.5萬(wàn)m2；殼體由頂環(huán)梁、梁架及斜撐、連桿等組成，總重約6750t。CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司三維合成圖1.4.1構(gòu)件平面分布圖CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司頂環(huán)梁系斜撐區(qū)B類梁架A類梁架斜撐區(qū)斜撐區(qū)斜撐區(qū)B類梁架A類梁架CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司1.4.2頂環(huán)梁系構(gòu)件組成頂環(huán)梁區(qū)域由以下構(gòu)件組成：（1）圈周環(huán)梁（Φ1117.6×25.4鋼管）（2）箱型梁（2榀）（3）A類梁架（14榀60mm厚鋼板桁架）及水平連桿（鋼管）（4）輻射梁架（38榀H型鋼桁架）（5）連系梁（H型鋼）頂環(huán)梁區(qū)域構(gòu)件總重約700t。輻射梁架A類梁架箱梁分段頂環(huán)梁頂環(huán)梁系主要構(gòu)件圖解CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司1.4.3梁架系構(gòu)件組成梁架區(qū)域由以下構(gòu)件組成：（1）梁架柱腳（2）A類梁架（可見(jiàn)區(qū)域，46榀60mm厚鋼板制作）（3）B類梁架（不可見(jiàn)區(qū)域，102榀焊接不等寬翼緣H型鋼制作）（4）水平連桿（鋼管）

可見(jiàn)區(qū)域水平連桿與梁架采用鑄鋼件連接不可見(jiàn)區(qū)域水平連桿與梁架采用鋼套筒連接（5）斜撐（鋼管）CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司梁架系構(gòu)件圖解

（一）A類梁架柱腳B類梁架柱腳柱腳預(yù)埋套管梁架系構(gòu)件圖解

（二）B類梁架A類梁架CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司梁架系構(gòu)件圖解

（三）鑄鋼件節(jié)點(diǎn)套筒節(jié)點(diǎn)CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司斜撐區(qū)梁架系構(gòu)件圖解

（四）北面斜撐變化斜撐節(jié)點(diǎn)第二篇鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司2.1橢球方程、玻璃區(qū)域的確定2.2結(jié)構(gòu)預(yù)變形問(wèn)題殼體在全部恒載作用下的變形特點(diǎn)：由于荷載及整個(gè)結(jié)構(gòu)對(duì)于南北軸線具有很好的對(duì)稱性，因此對(duì)于南北軸變形的對(duì)稱性也較好；由于殼體北面的透明區(qū)比南面大（荷載也大），所以整個(gè)殼體的變形是頂部向南面推移（最大推移40mm）；在殼體的四角設(shè)置了斜撐區(qū)，使四角的剛度比其他地方大，各梁架的剛度不一致，所以各點(diǎn)的豎向位移不同，造成頂環(huán)梁和各水平環(huán)向管都不在一個(gè)平面內(nèi)（實(shí)際的變形呈波浪形）。CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司頂環(huán)梁Z軸變形展開圖CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司我方的預(yù)變形方法是：梁架的上段進(jìn)行平面內(nèi)Z向起拱預(yù)變形調(diào)整，其余保持不變，頂環(huán)梁以上部分整體抬高。我方預(yù)變形方法通過(guò)對(duì)我方預(yù)變形方法與ADPi反變形方案的結(jié)構(gòu)分析，得出的結(jié)論是：按我方預(yù)變形方案起拱的結(jié)構(gòu)線性屈曲特征值與按ADPi方案起拱的結(jié)構(gòu)基本相同，僅在小數(shù)點(diǎn)后二位有差異，說(shuō)明線性整體穩(wěn)定性基本無(wú)變化。

CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司2.3殼體鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化措施2.3.1

對(duì)原設(shè)計(jì)的節(jié)點(diǎn)形式進(jìn)行優(yōu)化優(yōu)化原則：適合國(guó)內(nèi)施工工藝，尤其是下列節(jié)點(diǎn)形式:

1、水平管連接節(jié)點(diǎn)：法蘭連接套筒連接

2、水平管鑄鋼件：節(jié)點(diǎn)由螺栓連接焊接CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司鑄鋼件的優(yōu)化CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司2.3.2取消了原設(shè)計(jì)要求的立體預(yù)拼裝CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司

1、發(fā)現(xiàn)在卸載時(shí)，柱腳節(jié)點(diǎn)必須是鉸接狀態(tài)（單向固定鉸）；

2、發(fā)現(xiàn)局部構(gòu)件應(yīng)力比超過(guò)國(guó)家規(guī)范，進(jìn)行了加固；2.3.3對(duì)整個(gè)施工過(guò)程中的結(jié)構(gòu)安全進(jìn)行計(jì)算分析CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司第三篇鋼結(jié)構(gòu)制作殼體鋼結(jié)構(gòu)制作工程分為工廠分段制作及預(yù)拼裝、現(xiàn)場(chǎng)拼裝兩個(gè)階段。3.1.1工廠制作底部A類梁架(60mm鋼板)、B類梁架(H型鋼)、頂部梁架、箱梁、鋼管環(huán)梁小分段、環(huán)向系桿、H型鋼的制作。梁架工廠小分段每段長(zhǎng)約12m，便于公路運(yùn)輸。3.1鋼結(jié)構(gòu)制作

CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司頂部結(jié)構(gòu)的整體預(yù)拼裝、長(zhǎng)軸梁架平面預(yù)拼裝、短軸梁架平面預(yù)拼裝。3.1.2工廠預(yù)拼裝頂環(huán)梁整體工廠預(yù)拼裝CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司3.1.3現(xiàn)場(chǎng)拼裝CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司第四篇鋼結(jié)構(gòu)安裝4.1

施工區(qū)域劃分CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司4.2

主要吊裝設(shè)備選用DEMAGCC2800（600t）履帶式起重機(jī)1臺(tái)CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司設(shè)備配置：主臂：60m副臂：84m帶300t超起配重4.2

主要吊裝設(shè)備選用CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司M440D（600t·m）行走式塔吊2臺(tái)設(shè)備配置：起重臂：55m4.2

主要吊裝設(shè)備選用SK560（600t·m）固定式塔吊1臺(tái)CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司設(shè)備配置：起重臂：50.8m4.3施工平面布置CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司4.4吊裝示意圖CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司4.5施工工藝及施工方法CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司4.5.1施工總流水CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司1222233334.5.2頂環(huán)梁吊裝CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司頂環(huán)梁構(gòu)件分段CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司頂環(huán)梁吊裝步驟CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司頂環(huán)梁吊裝步驟CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司頂環(huán)梁吊裝步驟CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司頂環(huán)梁吊裝步驟CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司頂環(huán)梁吊裝步驟CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司頂環(huán)梁吊裝步驟CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司頂環(huán)梁吊裝步驟CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司頂環(huán)梁吊裝步驟CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司頂環(huán)梁吊裝步驟CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司頂環(huán)梁吊裝步驟CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司頂環(huán)梁吊裝步驟CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司頂環(huán)梁吊裝步驟CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司頂環(huán)梁吊裝步驟CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司4.5.3梁架吊裝4.5.3.1梁架分段CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司下段梁架中段梁架上段梁架梁架柱腳4.5.3.2梁架吊裝工藝CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司起始梁架安裝順序CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司4.5.3.3其余梁架安裝從第三榀梁架開始以后每榀梁架的吊裝順序應(yīng)為：梁架的下段→中段→上段。I、單段梁架吊裝工藝可參照起始梁架相應(yīng)段的工藝；II、在每段梁架的上下弦分別設(shè)工具式拉撐，對(duì)梁架節(jié)間間距進(jìn)行校正。III、在整榀梁架安裝完成且校正合格后，即用連桿取代工具式拉撐。CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司梁架安裝順序示意4.6鋼結(jié)構(gòu)的測(cè)量與校正4.6.1法方提出的測(cè)量方案CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司空間坐標(biāo)測(cè)量法全站儀+微棱鏡法方提出的測(cè)量基準(zhǔn)控制點(diǎn)CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司4.6.2測(cè)量總體技術(shù)路線空間平面

為了保證鋼結(jié)構(gòu)安裝精度，同時(shí)又簡(jiǎn)化測(cè)量方法，將空間殼體分解成1個(gè)水平平面構(gòu)件（頂環(huán)梁）和148個(gè)豎直平面構(gòu)件（梁架）實(shí)施控制，并結(jié)合原地面測(cè)量控制網(wǎng)，用全站儀在混凝土結(jié)構(gòu)頂面直接布設(shè)鋼結(jié)構(gòu)安裝用測(cè)量控制網(wǎng)，進(jìn)一步放樣出所有必需的施工測(cè)量控制點(diǎn)，作為鋼結(jié)構(gòu)施工控制和校核的依據(jù)。CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司4.6.3鋼結(jié)構(gòu)安裝用測(cè)量控制網(wǎng)的設(shè)立基準(zhǔn)控制網(wǎng)CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司4.6.4施工測(cè)量校正工藝4.6.4.1頂環(huán)梁安裝定位頂環(huán)梁測(cè)量控制點(diǎn)CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司4.6.4.2梁架安裝定位CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司4.7主要施工技術(shù)措施網(wǎng)架臨時(shí)支撐系統(tǒng)CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司網(wǎng)架臨時(shí)支撐與混凝土結(jié)構(gòu)的關(guān)系S0網(wǎng)架CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司S2網(wǎng)架CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司S1網(wǎng)架CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司4.8支撐體系卸載卸載總體原則：以計(jì)算分析為依據(jù)以結(jié)構(gòu)安全為宗旨以變形諧調(diào)為核心以實(shí)時(shí)監(jiān)控為手段

CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司卸載順序卸載總體順序：先S1全部卸載（分批進(jìn)行），然后對(duì)S2、S0輪流循環(huán)卸載，直至全部卸載完畢。整體順序見(jiàn)下表：CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司整體19步卸載順序CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司各卸載步結(jié)束網(wǎng)架支撐及底環(huán)梁支撐的反力之和CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司1、本卸載方案不僅考慮了主體結(jié)構(gòu)對(duì)卸載步驟和順序的影響，同時(shí)也考慮了臨時(shí)支撐系統(tǒng)剛度的影響。2、卸載操作過(guò)程是以調(diào)整千斤頂行程為主，這一行程已包括了支撐系統(tǒng)的反彈效應(yīng)。而對(duì)于主體結(jié)構(gòu)和臨時(shí)支撐在卸載過(guò)程中的安全度是通過(guò)力的控制來(lái)達(dá)到的。3、由于先卸S1支撐后，S0受力下降，S2增加不大，故先卸S1，再S0，S2輪流卸載。

CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司卸載通過(guò)設(shè)置在支架或支撐頂上的可調(diào)節(jié)支承裝置（螺旋式千斤頂），按多次循環(huán)、反力控制與位移控制相結(jié)合的原則，來(lái)實(shí)現(xiàn)荷載平穩(wěn)轉(zhuǎn)移。一輪循環(huán)中，卸載時(shí)安排16組人員。卸載基本按照對(duì)稱作業(yè)。16個(gè)小組根據(jù)統(tǒng)一指揮，做到基本同步。卸載方法CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司國(guó)家大劇院圖片介紹CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司正立面效果圖CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司歌劇院效果圖CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司歌劇院效果圖CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司音樂(lè)廳效果圖CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司音樂(lè)廳效果圖CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司戲劇院效果圖CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司戲劇院效果圖CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司穹頂內(nèi)視效果圖頂環(huán)梁安裝階段S0網(wǎng)架支撐CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司頂環(huán)梁第一吊CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司頂環(huán)梁分段環(huán)梁安裝CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司頂環(huán)梁安裝完后整體實(shí)景CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司梁架柱腳安裝CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司梁架開吊CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司梁架中段吊裝CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司梁架上段吊裝CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司整榀梁架安裝完畢CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司DEMAGCC2800600t履帶吊安裝上段梁架CopyRightbySMCC上海市機(jī)械施工公司M440