国家大剧院壳体钢结构工程.ppt

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1、国家大剧院壳体钢结构施工关键技术工程位于北京人民大会堂西侧，长安街南面，占地面积约20万m2，总建筑面积15万m2。该工程中心建筑为一超级椭圆形半球壳体，壳体四周环绕巨大水池，使壳体犹如珍珠半浮于水面。壳体长轴为212.20m，短轴为143.64m，半竖轴为46.285m。其内部容纳了歌剧院、戏剧院、音乐厅三个独立的大型建筑。壳体是一个独立的结构，支承于混凝土环梁上，与其内的建筑没有结构上的联系。主体建筑下部为三层地下建筑。1.1工程概况模型图剖面图壳体系全钢结构，其由顶环梁、梁架、斜撑和环向连杆等结构件组成，通过节点连接，并同壳体坐落的钢筋

2、混凝土环梁连接固定，形成稳定的空间结构体系,壳体总重约6750t。顶环梁位于壳体中心顶部。其平面为折线椭圆形，长轴为53.82米，短轴为36.40米。顶环梁呈曲面状，曲面矢高2.5米。其由圆周环梁（φ1117.6×25.4mm），两根纵向矩箱梁和其它构件组成。辐射梁架A类梁架箱梁分段顶环梁顶环梁系主要构件图解梁架呈中心辐射状分布，共148榀，系由两椭圆弧线构成的刚架，底宽约4米，顶宽约2米，最大长度约98米。梁架分A、B两类。A类梁架采用60mm厚钢板拼焊而成，B类梁架采用H型钢焊接而成。梁架上端与顶环梁连接，下端坐落在钢筋混凝土环梁上。B类

3、梁架A类梁架环向连杆连接梁架的主要构件，呈水平环状布置，自梁架根部至上端共41×2道。采用φ140×8mm～φ194×5mm钢管。连接形式为铸钢件连接和套筒连接。环向连杆和连接节点铸钢件节点套筒节点斜撑分布在壳体平面正交轴的四个对角线上。每个斜撑区分布范围为9个梁架节间。其作用是增加壳体的稳定性。斜撑采用φ194×12mm钢管连接节点采用插入钢板焊接。斜撑区斜撑照片北面斜撑变化斜撑节点1.2工程难点和特点a.体量巨大该壳体系超大型空间结构，其结构投影面积约2.5万m2，结构包容的空间约87.3万m3,体量大。b.结构稳定该壳体须待整个结构完全

4、形成并连接固定后方为稳定的空间结构。如何保证施工阶段的结构稳定至关重要。c.变形控制该壳体为非正椭圆形半球体，几何形体特殊，结构自身变形复杂，施工过程的变形控制难度大。1.2工程难点和特点d.构件单薄壳体的主要结构构件梁架厚度仅60mm，平面外刚度极差，因而梁架的起板、搬运、吊装和校正必须采取特殊的技术措施。e.环境复杂壳体内包容了三个建筑物，且整个壳体结构坐落在多层地下结构之上。周围区域正在进行土建施工，场地标高差异大，施工方案的选择和施工平面布置受到很多限制。f.难以通视壳体外形弧线上拱量较大，周边可退视距离较小。用常规的测量方法，无法解

5、决通视问题。构件分段跨外综合对称安装即将构件在工厂按部件制作后运输至现场，组合成吊装单元，东、西、南、北各设一条作业线，按中心对称的施工顺序，先中心环梁，后梁架，再环向杆件进行逐件节间安装。安装前，根据控制结构变形，确保安装精度的原则，设置可调节的临时支撑系统，作为各构件支承和施工阶段结构稳定的依托。待结构形成整体，完成全部节点连接后，再根据变形协调、卸载均衡的原则，按一定顺序拆除临时支撑，完成整个钢壳体的安装。2.施工工艺2.1施工技术路线的确定施工总平面布置是以壳体为中心，分三块区域进行安排。南、北两块，分别构件拼装区。其中北块设东、西二

6、块拼装地；南块设东、西、中三块拼装地。中间为吊装区。吊装区及拼装区，分别在±0.000，-7.000，和-13.900的三个不同层面上，最大高差达14m。在吊装区和拼装区周边地区，基坑-7.000米标高处设置施工通道.2.2施工总体方案2.2.1施工总平面布置吊装区域以中心环梁为中心，以壳体斜撑区为分界，划分为中心环梁，四个梁架节间等五个吊装作业区，分块按序对称进行壳体结构安装。2.2.2吊装区域划分第一工作区第二工作区第三工作区第四工作区第五工作区a.DEMAGCC2800（600t）履带式起重机1台先选用超起工况，接60m主臂，84m副臂

7、，定位北面进行中心环梁吊装；然后选用常规工况，接60m主臂，84m副臂，在北面进行第二、三、四作业区的上段梁架节间吊装。2.2.3施工机械选用b.行走式M440D（600t·m）塔吊二台两台M440D(600t·m)塔式起重机接55m起重臂，位于壳体东、西两侧行走，进行第二、三、四作业区的中、下段梁架节间及柱靴吊装。c.SK560（600t·m）固定式塔吊1台SK560(600t·m)塔式起重机定位于壳体南面，接50.8m起重臂，进行第五作业区的吊装。2.2.4施工总流程施工流程安排对于壳体施工阶段的结构稳定和壳体变形控制至关重要。在满足对称

8、安装总原则的前提下，遵循以下三个原则：先中心结构，后周边结构；先结构加强区域，后一般结构区域；先安装固定，后结构荷载转换。2.3主要构件吊装工艺本壳体主要结构件梁架