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0111 国家大剧院壳体钢结构安装工程国家大剧院壳体钢结构安装工程是中国建筑史上一项重要的标志性工程，其独特的外形设计和复杂的施工技术为国内外所瞩目。作为中国国家级表演艺术中心，国家大剧院的壳体钢结构是整个建筑的核心部分之一，其结构设计呈现出一个巨大的椭球形外壳，象征着一颗“艺术明珠”。
壳体钢结构安装工程具有极高的技术难度。首先，椭球形的设计对钢结构的加工精度和安装工艺提出了严格要求。为了确保整体结构的稳定性和美观性，所有构件均需经过精密计算与制造。其次，钢结构总重量达6750吨，最大跨度达到130米，且需要在空中完成复杂的空间拼装作业。为此，施工单位采用了计算机模拟技术和三维测量定位系统，以保证安装过程中的精确度和安全性。
此外，壳体钢结构外部覆盖有钛金属板和超白玻璃，这些材料不仅增强了建筑的艺术效果，还提升了其耐久性和环保性能。施工过程中，团队克服了气候条件、场地限制以及多工种交叉作业等多重挑战，最终实现了高质量的竣工。
国家大剧院壳体钢结构安装工程的成功实施，充分展示了中国现代建筑技术的实力与创新能力，同时也为中国乃至世界大型复杂公共建筑的建设积累了宝贵经验。这一工程不仅是建筑领域的里程碑施工缝防水专项施工方案，更是艺术与科技完美结合的典范。
混凝土用量V=A×L=0.40m2×920m=368m3
4.7.2 构件拼装区
构件拼装区中，胎架的具体布置详见图3 施工平面布置图。胎架布置规则是在适应场地形状的要求下，保证相互之间的间距大于5m，
即满足50t 级履带吊开行，梁架的胎架应布置在吊机工作半径内，以减少构件的二次搬运。场地地面荷载要求为12t/m2。拼装平台拟采用路基箱上设置胎架的方法，在拼装平台使用时，定期测量平台的沉降和变位情况，实时调整，保证拼装胎架的精确度。
4.8 施工临时用电布置（详见施工用电组织设计）（另详）
如前吊装作业区共划分为五个作业区，除第一吊装区为顶环梁吊装，其他四个作业区的吊装均为梁架节间吊装。根据吊装作业区划分，
壳体吊装顺序按四个步骤进行：
第一步骤：顶环梁的吊装；
第二步骤：梁架节间吊装从壳体四个斜撑区同时开吊。四个区域第一榀吊装的梁架分别是位于E18 轴、E56 轴、W18 轴和W56 轴四榀梁架。然后，以此为中心对称进行相邻梁架的吊装。斜撑区十个梁架节间完成后，进行斜撑吊装。连杆安装随梁架同步进行，以形成稳定体系。至少在完成1/3 连杆的固定工作后，才能开始相临梁架的吊装工作。
第三步骤：斜撑区域吊装完毕后，四个作业区继续同步作业，以斜撑区为中心，对称进行其他梁架节间吊装，最终四个作业区分别在W01 轴~E01 轴、E37 轴~E38 轴、W37 轴~W38 轴梁架节间收尾。
第四步骤：拆除SK560 塔式起重机，同时补缺W70、W71、W73和W74 轴的下段梁架，使壳体最终合龙。
第五步骤：所有构件全部吊装完毕，按经过计算的卸载顺序进行整体卸载。
第六步骤：待屋面恒载全部作用在壳体上后，对梁架柱靴下进行细石混凝土（C60）浇筑。
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
（1）顶环梁圈周环梁分段
除南北二侧，环梁平面呈折线型椭圆，总长度约160m，环梁截面为Φ1117.6×25.4mm 钢管，总重量约为500t。根据设计对环梁分段的要求和环梁制作、运输、吊装要求，环梁和其内的箱形梁共分为14 段，分段位置及尺寸要求见图14。
根据设计对梁架分段要求，结合具体施工时的需要，长轴、短轴均分为四段，分段位置：
柱靴：柱靴底向上1.2m 处断开；
下段：柱靴分段线—R13；
中段：R14—R26；
上段：R27—R40。
分段图见图 15、图 16。
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
由于受运输条件的限制，构件工厂制造时先加工成较小的单元件，运到现场后再拼装成构件或吊装单元件。除第五拼装区外，其余拼装区内构件均由50t 履带吊卸车、就位。
顶环梁中心区域的A 类梁架（14 榀，每榀重约9.7t），要求组装后吊装。14 榀梁架组装成7 大件，每件由2 榀梁架在地面上组成大件，然后由CC2800 吊机吊装到位，详见5.3.2.1 顶环梁吊装步骤及
所有下段梁架均采用立拼，先在拼装平台上将梁架拼装成吊装单元段，搭设操作及侧向稳定脚手，然后起吊安装。
上、中段梁架采用平拼（第五拼装区内上、中段梁架亦采用立拼），起扳扶直后，搭设操作及侧向稳定脚手，然后用起重机吊装。
拼装工作由钢结构制作方负责。
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。
按《钢结构工程施工质量验收规范》（GB 50205—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。
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
顶环梁吊装选用CC2800 600t 履带吊的SFSL（超起）性能；选用60m 主臂加84m 副臂，起重量为15~64t，起重高度为47~125m，作业半径为122~ 38m，可以满足顶环梁吊装要求。
由于顶环梁分段吊装时，600t 主臂局部碰S1 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2m，范围从W5—E5；待顶环梁安装完后，进行S1 支撑的补缺。
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S0 支腿所在位置测点引到歌剧院屋顶及相关平面上；
第二步 进行S0 临时支撑及转换层安装（网架临时支撑及转换层的安装技术要求详见实施细则）。支撑及转换层安装完毕后，在转换层平面上引出顶环梁平面和标高定位点，并安装定位支座。
梁起吊就位后，支承在安装支座上。
第六步 进行14 榀A 类梁架标高和位置的调整，达到要求后进行焊接固定。焊接固定的同时进行两个半圆环内辐射梁架的吊装，起吊就位后，调整构件的标高和位置至符合要求，再进行焊接固定。
第七步 所有构件吊装就位且复校合格后，进行顶环梁各构件连接节点固定。应按顺序：圆周环梁分段连接固定→纵向梁与圆周梁连接固定→矩形框内构件固定→两半圆环内构件固定。
第八步 顶环梁吊装结束。对顶环梁整体外形复测并进行记录。梁架节间吊装期间，顶环梁整体外形及整体标高需定期复测（每周一次），并根据复测结果，必要时对顶环梁进行标高补偿，以确保整个壳体安装精度。所有的焊接均遵循从短轴正轴线向东西两侧对称进行的原则。
5.3.2.2 梁架节间吊装步骤及工艺
1）进行壳体平面空间定位测量，将梁架节间吊装用临时支撑S1、S2 所在位置测点引到音乐厅、戏剧院屋顶及相关平面上。
2）进行S1、S2 临时支撑安装（详见《网架支撑安装实施细则》）。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，而各榀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》）。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2mm，并有足够的刚度，以保证稳定可靠。
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埋钢管管口及时覆盖，禁止杂物进入。
1）测出梁架基础标高块下预埋件的标高及平整度。根据测得的资料修正标高块，将修正好的标高块焊接到对应的柱靴下。
2）柱靴用M440D 和SK560 塔吊安装。
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。安装就位后钢结构拱脚大体积砼施工方案，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。
6）柱靴及地脚螺栓安装完毕，经检验合格后，即进行高强度水泥砂浆（C60）的浇筑（详见实施细则）；当水泥砂浆达到强度后，
将中间的两个地脚螺栓拧紧；其余螺栓不得拧紧。
7）下段梁架安装前，应对柱靴位置及固定状况进行复测，合格后方可安装。吊装前，应利用限位（b）上预留孔洞，用Φ9 钢丝绳及0.5t 手拉葫芦进行侧向的固定，以保证下段梁架安装时柱靴与其在同一平面内（见图20）。
8）壳体所有构件安装完成后，卸载前，必须先拆除钢锲。
9）柱靴下细石混凝土浇筑的时间，需在屋面工程完成后进行。
图20 柱靴侧向稳定措施
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。
db3403／t 03-2020 胶轮有轨电车交通系统设计规范安装从W18 与W19 轴、W56 与W57 轴、E18 与E19 轴、E56 轴与E57 轴开始。该八榀梁架称为起始梁架。