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国家大剧院壳式钢结构安装施工方案

国家大剧院壳式钢结构安装施工方案是其建设过程中一项关键的技术环节。该方案结合了先进的设计理念和施工技术，确保了建筑的独特造型和结构稳定性。

首先，壳式钢结构的安装采用了分段预制、现场拼装的方式。为满足大剧院椭球形外观的设计要求，所有钢结构构件均在工厂内精密加工成型，并通过严格的检测后运至施工现场。这种预制方式不仅提高了施工效率，还保证了构件的质量和精度。

其次，在现场安装过程中，使用了大型起重设备和精确的测量定位技术。由于壳体结构复杂且跨度大，施工团队采用了计算机模拟分析和实时监测系统，以确保每个构件的安装位置准确无误。同时，为了克服高空作业和复杂节点连接的难题，施工人员采用了模块化吊装和逐层拼接的方法，有效降低了施工风险。

此外，考虑到施工现场位于北京繁华地段，施工方案特别注重环保与安全措施。通过合理规划施工流程，减少了对周边环境的影响，并严格遵守相关法规，保障了施工期间的安全文明施工。

最终轮扣式支顶架施工方案，这一创新性的施工方案成功实现了国家大剧院独特的建筑形态，展现了我国现代建筑工程技术和管理水平的显著提升。

钢筋混凝土基础 钢筋混凝土基础 18* 4. 8* 2. 8* 600t专用路基箱 R=15* 120° W07 W01 E01 W07 CC2800 图11.600吨路基

图11600吨路基箱布置图

图11600吨路基箱布置图

第5章施工工艺及施工方法

图13施工整体顺序流程图

图13施工整体顺序流程图

5.3.1吊装构件说明

5.3.1.1主要吊装构件分段

5.3.1.2吊装控制性构件

本工程主要吊装控制性构件包括梁架吊装单元段和顶环梁圆周 大 图15长轴梁架分段 柱靴分段线 分段线 分段线 图16短轴梁架分段 柱靴分段线 分段线 分段线

环梁、箱形梁吊装单元段等。附表一为顶环梁吊装参数表，附表二为 梁架吊装参数表。

5.3.1.3吊装构件拼装

5.3.1.4吊装构件预检

构件吊装前须进行验收和预检。不需拼装的构件由加工厂供货 时，同时提供质量保证书，构件吊装前须对构件进行预检；需拼装构 件在现场拼装后经质量检验合格后，方可吊装。 (1）验收标准 按《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205一2001）的相 关规定，同时结合本工程的特点，同建设单位、设计、监理、总承包 部共同讨论确定的《国家大剧院壳体钢结构工程制作标准》，具体实 施时以本标准为准，标准另详。

对进场构件必须进行状态标识。进入现场未检验或预检的构件， 应作待检标识；已经过检验或预检的应作好记录，并在构件上作已检 标识。对于构件的编号应当明显，符号大小适当、多处标识。安装单 元件同时应当有准确的方向标识，特别应当将需要现场焊的部位，做 好必要的防护。对于构件上的标识，发现缺失或模糊的应当及时予以 修复。 15

5.3.2钢结构安装工艺

综合大剧院壳体的结构特性与施工条件，吊装方法选用跨外对称 吊装。

采用支架法施工，即吊装阶段在壳体内设置三道临时网架支撑作 为构件空间定位的依托，并解决吊装阶段的结构稳定。网架支撑在壳 体安装全部完成后，再卸载，拆除支撑，

5.3.2.1顶环梁吊装步骤及工艺

拼装点应在起重作业半径内，以供其直接吊装。 由于顶环梁分段吊装时，600t主臂局部碰Si支撑，采取的调整 措施如下： 网架支撑在顶环梁吊装时S1只安装至设计标高下2*，范围从 W5一E5；待顶环梁安装完后，进行S1支撑的补缺。 顶环梁分段吊装步骤： 1 第一步壳体平面空间定位测量。吊装前先进行壳体平面空间定 位测量，将顶环梁安装临时支撑S*支腿所在位置测点引到歌剧

5.3.2.2梁架节间吊装步骤及工艺

S1、S2临时支撑采用竖面空间网架结构，两支撑之间设数道柱面网架 间的径向连接，以作为施工信道。其中S1支撑在R13和R14中间； S2支撑在R26和R27之间。 3）由于网架结构只能在网格点受力的特性，而各棉梁架的分段 点一般不会在网格点上，因此在网架支撑面层上设置支点的转换层将 梁架各分段点处的竖向荷载传递到网格点上（详见《转换层安装实施 细则》）。 O ? 转换层安装完毕后，在其平面上引出各梁架定位点。 4）安装梁架搁置用支座。梁架搁置支座作为梁架吊装的依托， 其平面和标高需定位精确控制，误差不超过2**，并有足够的刚度 ? C 以保证稳定可靠。 福 AQ 5）对混凝土环梁预埋钢管位置预检。划分梁架底座控制中心线。 预检过程中注意对预理钢管管口及时覆盖，禁止杂物进入。 土建建筑 Y?

4）为防止柱靴轴线与梁架轴线的偏斜，在柱靴长边的两端设置限 位（b）。在柱靴短边两端设置钢楔，以调整柱靴的水平度及侧向垂 直度。 5）根据柱靴的螺孔位置，逐一安装地脚螺栓。安装时注意螺栓的规 格， 不要装错。同时对螺栓丝牙进行保护，不要损伤。安装就位后，在螺 栓与 底板螺孔间衬硬纸护套，以确保螺杆和柱靴相对位移时不损伤螺纹

1）梁架安装的步骤 梁架采用对称安装，从斜撑区开始，四个斜撑区同时、同步安装。 安装从W18与W19轴、W56与W57轴、E18与E19轴、E56轴与 E57轴开始。该八梁架称为起始梁架。 起始梁架安装完成后，以起始梁架为中心，逐对称安装起始梁 架两侧的梁架，直到完成全部斜撑区（包括连杆与斜撑杆）。 1 斜撑区安装完成后，梁架的吊装还必须按中心对称的原则进行 （见图13）。 M

梁架吊装的吊车性能及索具配置详见附表二：梁架吊装参数表。 在所吊梁架对应位置的S1、S2网架内外两侧各设置两对浪索， A 通过手拉葫芦控制S1、S2的垂直度，提高其侧向刚度，必要时可作 调整用。当梁架校正固定完毕，该浪索拆除、周转使用（见图21）。 在柱靴与下段梁架的连接部位，事先安装临时定位装置，以方便 梁架快速定位。 A)起始梁架采用两梁架交义安装的工艺，以增强单梁架安 装时的侧向刚度。对于梁架，由于其自身侧向刚度很差，所以在吊装 前采取以下措施增加其平面外稳定： a、下段梁架弧度大，均采用立拼胎架拼装。待拼装完毕后直接 在胎架上搭设脚手架，该脚手架一方面作施工操作脚手，另一方面用 以增强梁架侧向刚度。 b、中、上段梁架除5号拼装区外均采用平拼。待梁架拼装完毕、

起扳垂直于地面时，在梁架上搭设脚手管，该脚手架一方面作施工操 作脚手，另一方面用以增强梁架侧向刚度（详见图21）。 （B）梁架下段安装 a、下段梁架用M440D与SK560塔吊吊装。 具体吊装方法： 0.5t手拉葫芦 9钢丝绳 图20柱靴侧向稳定措施 C** 拉索预留孔 33 ①下段梁架脚手搭设完后，有双机起吊；M440D吊装的梁架由 M440D与下段拼装处的50t履带吊共同工作，SK560与QM18屋面 吊共同工作。双机进行梁架姿态的调整，梁架调整在拼装胎架处进行， ? 因此50t履带吊不需要开行至底环梁区； ②下段梁架双机起吊时，主机采用两点吊，副机采用一点吊，吊 点分布见图22。主机吊钩同时挂一根Φ32.5千斤，穿一10t神仙葫芦 种根于梁架副机吊点上；起吊前神仙葫芦放松： ③双机抬吊使梁架脱离胎架，用10t神仙葫芦进行梁架姿态调整，

图21网架支撑及梁架侧向稳定措施示意图

图22梁架吊装吊点示意图

（采用双机吊） 梁架上段吊装 buil (采用单机通过铁扁担吊) 34 AQ 到位后锁住神仙葫芦，副机松钩，民 即转为主机单机三点吊（图23）： b、起吊就位后，梁架底部需用临时钢耳板与柱靴临时固定，不 让底部转动，上端搁置在临时支撑S1上。对上端的位移和标高进行 调整、校正。并测量梁架平面的竖直度。

（D）梁架上段吊装。 梁架上段也采用单机通过铁扁担四点吊。吊装示意图见图22

（A）单段梁架吊装工艺可参照起始梁架相应段的工艺； （B）在每段梁架的上下弦分别设工具式拉撑，对梁架节间间距 进行校正。 （C）在整梁架安装完成且初校合格后，即可安装连杆。 （D）梁架的最终校正应在夜间进行。经校正合格后，方可进行 连杆的最终焊接固定。连杆固定可靠后，才能拆除临时拉撑。

（A）连杆安装前，应逐一核对编号，严禁代用；并将套管或铸 1福 （B）为了提高效率，连杆吊装采用多头千斤作为索具，8~10根 连杆一次起吊，逐一安装。 （C）起吊到位后，连杆与套管或铸钢件必须保持在一直线上， 司时与半球中心对合，用电焊点焊可靠固定，吊车松钩。 （D）在梁架最终校正完成前河道改造施工方案，可进行连杆（铸钢件）与半球的 连接，但连杆与套管及铸钢件与连杆的连接焊接不得进行，亦不准点 焊固定，以免妨碍最终校正。 （E）梁架最终校正完成后，立即将剩余接口点焊固定；然后再 进行该接口的环焊。 （E) 为保证连续品装每福梁架节间安装完成后的当天

应完 成最终校正，第二天完成全部连杆的焊接

5.4.1施工验算与卸载方案

（1）壳体内所有构件全部安装到位。 （2）所有节点的连接已经完成，且验收合格，

（1）壳体内所有构件全部安装到位。 （2）所有节点的连接已经完成，且验收合格，

（3）梁架底部的钢楔全部拆除。 （4）螺旋千斤顶的支架（包括节点）全部按设计要求完成，且 验收合格。 （5）壳体外形已经设计、监理等验收合格。 （6）卸载当天的风力不得大于4级。 卸载步骤： 0 根据计算机模拟施工工况的计算结果。我们选择了以下的卸载顺 序：卸载按12轮进行。每一轮的顺序为 一先S1，再S2圈，最后是 S*。一次循环的下降值为5~10**，原则上前4轮为5**，后6轮 10**。经计算S1、S2经过10轮后已先后退出工作。其时，S*尚应 该继续下降60**。分二次进行，每次30**。 C ? 2? 卸载采用的工具是螺旋式千斤顶，因为它可以有效地控制卸载的 量值。在卸载工程中，壳体会发生少量平移，拟用千斤顶的交替作业 七 来实现。 支撑卸载完成后，即可拆除S1与S2支撑，根据屋面施工要求， 决定S支撑的去留。

5.4.2卸载过程中劳动力安排

卸载时至少安排16组人员，每组由4人组成，2人操作千斤顶， 2人负责监控。 卸载从椭球体的长、短正轴线与四个斜撑区开始，按照中心对称 的原则作业。 注意要有严密的组织管理措施和齐全有效的通讯联络手段，以确

8多功能打桩机安全技术交底保16个小组同步操作。