鋼結(jié)構(gòu)工程國家大劇院

1、鋼結(jié)構(gòu)工程國家大劇院.txt男人應(yīng)該感謝20多歲陪在自己身邊的女人。因為20歲是男人人生的最低谷，沒錢，沒事業(yè)；而20歲，卻是女人一生中最燦爛的季節(jié)。只要鋤頭舞得好，哪有墻角挖不到？國家大劇院是一座恢弘的建筑，后現(xiàn)代的風格與中國傳統(tǒng)文化和諧共榮，構(gòu)建一個超越時空，彌漫藝術(shù)特質(zhì)的奇妙空間。它是表演藝術(shù)的殿堂，是承載民族文化復(fù)興的使命，匯聚世界文化藝術(shù)碰撞的“水上明珠”。大劇院位于北京市中心天安門廣場西，人民大會堂西側(cè)，西長安街以南，由國家

2、大劇院主體建筑及南北兩側(cè)的水下長廊、地下停車場、人工湖、綠地組成，總占地面積11.89萬平方米，總建筑面積約16.5萬平方米，其中主體建筑10.5萬中國國家大劇院標志平方米，地下附屬設(shè)施6萬平方米?？偼顿Y額26.88億人民幣（大劇院最新公布的造價數(shù)字是31億元人民幣）。主體建筑由外部圍護鋼結(jié)構(gòu)殼體和內(nèi)部2091個坐席的歌劇院(含站席2398)、1859個坐席的音樂廳(含站席2017)、957個坐席的戲劇院(含站席1040)、公共大廳及配

3、套用房組成。外部圍護鋼結(jié)構(gòu)殼體呈半橢球形，平面投影東西方向長軸長度為212.20米，南北方向短軸長度為143.64米，建筑物高度為46.285米，基礎(chǔ)埋深的最深部分達到32.5米。橢球形屋面主要采用鈦金屬板飾面，中部為漸開式玻璃幕墻。橢球殼體外環(huán)繞人工湖，湖面面積達35500平方米，各種通道和入口都設(shè)在水面下。國家大劇院高46.68米，比人民大會堂略低3.32米。但其實際高度要比人民大會堂高很多，因為國家大劇院60％的建筑在地下，其地下

4、的高度有10層樓那么高。國家大劇院工程于2001年12月13日開工，于2007年9月建成。國家大劇院由法國建筑師保羅安德魯主持設(shè)計，設(shè)計方為法國巴黎機場公司。國家大劇院建筑屋面呈半橢圓形，由具有柔和的色調(diào)和光澤的鈦金屬覆蓋，前后兩側(cè)有兩個類似三角形的玻璃幕墻切面，整個建筑漂浮于人造水面之上，行人需從一條80米長的水下通道進入演出大廳。大劇院造型新穎、前衛(wèi)，構(gòu)思獨特，是傳統(tǒng)與現(xiàn)代、浪漫與現(xiàn)實的結(jié)合。國家大劇院龐大的橢圓外形在長安街上顯得像

5、個“天外來客”，與周遭環(huán)境的沖突讓它顯得十分搶眼。這座“城市中的劇院、劇院中的城市”計劃以一顆獻給新世紀的超越想象的“湖中明珠”的奇異姿態(tài)出現(xiàn)。人工湖四周為大片綠地組成的文化休閑廣場。人工湖面積達35500平方米，人工湖水深為40厘米，3.5萬平方米整個水池分為22格，分格設(shè)計既便于檢修，又能夠節(jié)約用水，還有利于安全。每一格相對獨立，但外觀上保持了整體一致性。為了保證水池里的水“冬天不結(jié)冰，夏天不長藻”采用了一套稱作“中央液態(tài)冷熱源環(huán)境

6、系統(tǒng)控制”的水循環(huán)系統(tǒng)。此系統(tǒng)用地源熱泵利用地下淺層地熱資源既能供熱又能制冷的高效節(jié)能環(huán)保型空調(diào)系統(tǒng)。國家大劇院是空間雙層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，這一結(jié)構(gòu)更完整，更純粹?！贝髣≡旱臍んw鋼結(jié)構(gòu)總重6750噸，網(wǎng)殼面積3.5萬平方米，沒有一根立柱支撐，全靠148榀弧型鋼梁承重。雖然這一殼體的高、重、大為中華第一，但它同時也是大跨度空間結(jié)構(gòu)中單位用鋼量最少的，每平方米不到200公斤，僅為盧浮宮鋼結(jié)構(gòu)每平方米用鋼的三分之一。如此“輕便”的穹頂大大減少了承重鋼

7、梁的壓力，建筑物的安全系數(shù)將會很高。另外，考慮到風、雪、地震等自然因位于殼體所在區(qū)域(即202區(qū))構(gòu)件拼裝區(qū):分第一、第二、第三拼裝區(qū)，分別位于吊裝區(qū)南北兩側(cè)施工主通道:位于吊裝區(qū)和拼裝區(qū)東西兩側(cè)。整個殼體鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)件平面分布情況見圖1132考慮到設(shè)計要求及結(jié)構(gòu)體型特點，吊裝作業(yè)劃分為五個區(qū)域，安排多臺起重機分別進行綜合吊裝。五個作業(yè)區(qū)域的具體劃分如下第一作業(yè)區(qū)域頂環(huán)梁吊裝第二作業(yè)區(qū)域E20軸一W20軸梁架節(jié)間吊裝第三作業(yè)區(qū)域W21軸—

8、—W61軸梁架節(jié)間吊裝第四作業(yè)區(qū)域E21軸—E61軸梁架節(jié)間吊裝第五作業(yè)區(qū)域W62軸——E62軸梁架節(jié)間吊裝。為對其進行完善，提出了幾項改進方案。其一，在詳圖設(shè)計、制作和安裝過程中實施空間三維反變形。這是指根據(jù)計算機建模后的結(jié)構(gòu)分析結(jié)果，要求殼體鋼結(jié)構(gòu)的每一節(jié)點針對結(jié)構(gòu)在恒載條件下的變形值進行三維反向預(yù)變形，以求殼體結(jié)構(gòu)在支撐拆除后，完美地符合設(shè)計要求的空間尺寸。根據(jù)這一思路，由于每榀梁架所有節(jié)點的變形各異，詳圖設(shè)計量成倍增加；制作難度

9、增大，φ107030鋼管頂環(huán)梁須做成三向彎曲，預(yù)拼裝難以實施；特別是安裝階段除頂環(huán)梁三向彎曲外，每榀桁架平面外均是不同程度撓曲的，測量和定位無法把握。顯然法方的技術(shù)措施是無法操作的。經(jīng)過結(jié)構(gòu)分析和計算，發(fā)現(xiàn)殼體鋼結(jié)構(gòu)的變形雖然是復(fù)雜的，由于結(jié)構(gòu)的非對稱性，其質(zhì)量中心與幾何中心不重合，而導(dǎo)致殼體既有平移，又有下?lián)希€有扭轉(zhuǎn)，但是其各點的空間矢量位移的絕對值并不大，最大部分發(fā)生在頂環(huán)梁范圍，其極大值亦僅140mm（主要是垂直位移），以橢球短

10、軸143m計，下?lián)现祪H為跨度的11000，遠小于設(shè)計規(guī)范要求。為了方便施工，提出抓住變形的主要矛盾，僅在上段梁架以上范圍內(nèi)作豎直方向的單向反變形（起拱），在制作和安裝階段保持環(huán)梁和梁架的平面狀態(tài)不變的設(shè)想?；谏鲜鲈O(shè)想方案可能導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)初始偏差對殼體整體穩(wěn)定性的影響作了反復(fù)的驗算和分析，證明其整體穩(wěn)定性與法國的方案相當。有結(jié)構(gòu)驗算結(jié)果作依據(jù)，為順利制作、安裝創(chuàng)造了條件，實施結(jié)果良好，結(jié)構(gòu)變形的實測值和計算值十分接近。其二，制作階段殼體鋼

11、結(jié)構(gòu)整體預(yù)拼裝。根據(jù)法方結(jié)構(gòu)及節(jié)點構(gòu)造的原先設(shè)計，每榀桁間連桿的水平夾角均不相同，且用高強螺栓連接，只有經(jīng)過整體預(yù)拼裝，才能實現(xiàn)制作階段的正確定位，從而保證制作和安裝精度，對于一個長212m，寬143m，高45m的巨型殼體，進行整體預(yù)拼裝談何容易。首先必須落實一塊250mm200m的預(yù)裝場地，然后搭設(shè)高達40余m（近十幾層樓高）的滿堂臨時支撐架，再由大型吊車進行預(yù)裝，最后解體外運。這一措施在技術(shù)和經(jīng)濟上的不合理性。在分析了結(jié)構(gòu)和節(jié)點構(gòu)造