中國國家大劇院“托殼”探秘

[img]http://www.cncwe.org/upload/news/2003723105037327.jpg[/img] 沒有一根柱子支撐，國家大劇院如何“托殼”而出？這一構(gòu)思精巧浪漫的“水上明珠”，提出了一個(gè)世界級(jí)的施工難題，作為首批現(xiàn)場(chǎng)探營的媒體，本報(bào)記者獲知了破解之道。 第一招是“空中釣魚”。國家大劇院的設(shè)計(jì)構(gòu)想，是“城市中的劇院、劇院中的城市”，橢球大穹頂曲面主要采用銀光閃閃的鈦金屬板飾面，中部為漸開式玻璃幕墻，與四周波光粼粼的人工湖相映成輝。由于在3.5萬平方米殼體內(nèi)，歌劇院、音樂廳、戲劇院三組巨大建筑以及地下深達(dá)三四層的輔助設(shè)施濟(jì)濟(jì)一堂，不得不在殼體外圍進(jìn)行遠(yuǎn)距離高空作業(yè)。為此，上海建工集團(tuán)機(jī)施公司特地招兵買馬，斥巨資從德國進(jìn)口了600噸巨型履帶吊車。這一自重1500噸的“洋力士”，由34輛車拆零裝運(yùn)8天8夜趕到北京。在吊裝單個(gè)重量38噸的頂環(huán)梁構(gòu)件時(shí)，身材修長的強(qiáng)力吊車如老鷹抓小雞般，輕松平穩(wěn)地將構(gòu)件送上45米高的穹頂安裝。據(jù)悉，大劇院鋼結(jié)構(gòu)殼體的許多部件都采用又穩(wěn)又準(zhǔn)的“空降”，最遠(yuǎn)的吊裝半徑可達(dá)108米。 “切西瓜”高招則使測(cè)量難題迎刃而解。成千上萬構(gòu)件組成的大型殼體與橫平豎直的一般工程測(cè)量不同，由無數(shù)曲面組成的超級(jí)橢球體控制點(diǎn)多，大型構(gòu)件分段對(duì)接的最大偏差必須控制在2毫米內(nèi)，吊裝精度要求近乎苛刻，在鋼結(jié)構(gòu)建筑史上前所未聞。按照外方設(shè)計(jì)要求，需要在四周設(shè)幾千個(gè)測(cè)量點(diǎn)，從外部制高點(diǎn)來監(jiān)控安裝精度，但在天安門廣場(chǎng)附近這一想法根本無法實(shí)現(xiàn)。于是，上海建工自行設(shè)計(jì)了一套全新測(cè)量校正方案，按空間殼體特點(diǎn)分解成1個(gè)水平平面和148個(gè)豎直平面控制點(diǎn)，結(jié)合原地測(cè)量控制網(wǎng)，甚至連陽光折射溫度變化造成的誤差都算計(jì)在內(nèi)。但因殼體內(nèi)混凝土結(jié)構(gòu)密度大，“切西瓜”花了3個(gè)月時(shí)間，才使內(nèi)部測(cè)量點(diǎn)面面俱到。 最令人驚奇的是，如此高、大、重的曲線殼體竟無一根柱子支撐，全靠弧形鋼梁承重，安裝時(shí)如何下手？哪怕施工時(shí)能暫時(shí)起用臨時(shí)支撐件，但因中間最大荷載度可達(dá)1600噸，而荷載100噸的頂梁柱就必須把根基打到地下20米。為了化解這強(qiáng)大的壓力，采用外圈、內(nèi)圈、中心圈三道螺栓球節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架式支撐體系，按“先中心、后輻射、均衡對(duì)稱”的安裝作業(yè)流程，可使最大荷載降到15噸、單個(gè)支撐構(gòu)件幾公斤而已，實(shí)現(xiàn)了“四兩撥千斤”。吊裝完畢后，將采用獨(dú)特的結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)變形均衡卸載控制技術(shù)，確保6750噸的巨型殼體轉(zhuǎn)換到永久性結(jié)構(gòu)荷載狀態(tài)。 經(jīng)過兩輪國際競賽、3次修改和4年?duì)幷摎v程的國家大劇院設(shè)計(jì)方案，曾被專家認(rèn)為足足超前了20年。