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1、北京某大型剧院自主技术创新总结1、超深基坑支护施工技术创新和科研获奖整个建筑物结构大部分处于地下，202 区基础埋深-26.0m，歌剧院台仓基础埋深-32.5m，戏剧院基础埋深-29.1m，音乐厅基础埋深-27.0m。202 区基坑占地面积约 3 万平米。地层土质以粘性土、粉土与砂、卵石交互层为主。根据工程的特点，所处的地理位置和环境特殊性，场区工程地质、水文地质条件复杂，基坑穿过多层大粒径卵石地层及地下承压水，卵石层的承压水头高达820m，且地下水渗透性好（k235m/d） 。施工过程中通过实地试验等多种手段进行科研攻关，最终确定了综合采用降水+护坡桩+地下连续墙支护及中心台仓采用减压降水加
2、薄壁连续墙隔水帷幕基坑支护方案，综合采用疏干、抽渗水、隔水和减压等多种降水措施，突破了传统基坑支护和地下水控制模式。此方案设计科学、合理设计，充分考虑了场区的地质水文条件，突破性地采用了多种支护型式联合和动态控制地下水技术，极大的节约了工程成本，保证了基坑和邻近重要建筑物的安全，并且大大减少了地下水的抽水量，在环境保护方面具有突破性的意义。本深基坑工程施工技术研究包括：深基坑支护形式的选取及综合社会、经济效益的分析比较；高承压水卵石层地下连续墙施工技术研究；高承压水卵石层锚杆施工技术；超深基坑承压水卵石层地下水控制技术；深基坑工程及周边环境监控技术研究。通过对本工程深基坑上述五个课题研究，使*
3、深基坑工程施工技术达到安全、经济、先进，为深基坑工程积累经验，促进建筑基坑工程施工技术的发展。基坑工程技术研究获 2004 年北京科学技术进步二等奖。2、钢结构施工技术创新2.1、壳体钢结构施工安装技术创新和科研获奖钢结构壳体为一超大空间结构，东西长约 212m，南北约 144m，高约 46m。顶环梁通长采用 1117.6-25.4THK 钢管，中间矩形框采用矩形箱型梁。整个顶环梁长约 60m，宽约 38m。顶环梁半圆区内搁栅呈放射状分布；矩形框内南北向搁栅采用 60mm 钢板梁，东西向采用 194 钢管，搁栅呈网格状分布。梁架分为A 类（短轴梁架） 、B（长轴梁架） ；A 类梁架采用 60m
4、m 厚钢板制作，B 类梁架采用上下翼缘不等的焊接 H 型钢。A 类梁架共 46 榀，B 类梁架共 102 榀。斜撑及连杆均采用钢管；短轴梁架之间连杆节点采用铸钢节点连接，长轴梁架连杆采用钢套筒连接。钢壳体平面投影如下图所示。65短 轴 梁 架 （ 32榀 ）长轴梁架（51榀） 长轴梁架（51榀）短 轴 梁 架 （ 14榀 ）构 件 平 面 分 布 图顶 环 梁 区 域顶 环 梁 系斜 撑 区B类 梁 架 A类 梁 架 斜 撑区斜 撑 区斜 撑 区B类 梁 架A类 梁 架壳 体 钢 结 构 构 件 平 面 分 布壳 体 钢 结 构 构 件 平 面 分 布整个结构待壳体完全形成后，方为稳定的空间结
5、构，必须保证施工阶段的结构稳定。该壳体为非正椭圆球体，施工中平面、空间定位测量的难度颇大。壳体的主要结构体梁架（尤其是短轴梁架，侧向厚度仅为 60mm）平面外刚度极差，因而构件的起扳、搬运、起吊难度颇大。梁架呈中心对称辐射状布置，因而每种同类构件最多只有四件，对构件的制作放样及安装顺序要求颇高。通过严谨、科学的技术准备和攻关，根据工程实际，制定了以 600t 履带吊、600tm 塔吊等大型起重机为主的“构件分段跨外综合对称安装”的总体技术路线，并通过采取如下的技术措施高效地解决了施工过程中的重大技术难题：1、优化了法国原设计提出的可操作性不高的三维预变形方案，研究提出了竖向预起拱的预变形技术，
6、成功地解决了超大型空间结构施工结构变形控制的难题。2、优化了法国原设计提出的费时、费钱的各方难以接受的壳体整体预拼装，提出并成功实施了“局部结构整体预拼装”和“主要构件单件平面预拼装”方案。3、对法国原设计的相关节点进行了优化，不仅简化了预拼装，同时使节点受力更直接、合理，节点连接施工难度大大降低，从而保证了节点的安装质量，节约了造价。4、自行研究“切面法”和内外结合的空间测量技术，取代了法国原设计的极其繁复、代价昂贵的测量方案，取得很好的效果。5、采用新型的螺栓球节点网架集群支撑，确保了极为重要的支撑体系的整体性，传力性能更优，并且不占用下部结构空间；便于装拆。6、通过合理分段，减小构件长度
7、；利用悬挂脚手架，进行侧向加固，增加构件刚度；合理选择吊点吊具，减少构件吊装附加荷载以及临时支撑校正固定等一系列工艺措施，成功实施了长约 100m，厚度仅为 60mm 的超长超薄梁架的吊装。7、通过计算机仿真模拟对施工阶段全过程结构计算，结合全方位内力、变形监控，成功实施了大体量钢结构在多支撑集群支承点工况下的结构荷载多次分步安全转换。1 台 CC2800（600t）履带式起重机先选用超起工况，接 60m 主臂 84m 副臂，定位北面进行中心环梁吊装；然后选用常规工况，布置于北面进行东、北、西作业区上段梁架节间吊装。 2 台 M440D（600tm）行走式塔式起重机可行走塔式起重机接 55m起
8、重臂，布置于壳体东、西两侧，进行东、北、西作业区的中、下段梁架节间及柱靴吊装。 1 台 SK560（600tm）固定式塔吊 塔吊定位于壳体南面，支承于首层楼面，并附着于 21m 楼层，接 56m 塔身50.8m 起重臂，进行南区的吊装。 卸载的具体步骤根据计算机模拟施工工况，经过比较和优化后最终确定。多级循环，微量下降，以实现壳体钢结构的变形协调和荷载的缓慢转移；荷载大、安全度较小的支承点先行，其余随后，以实现支撑反力的合理重分布和避免壳体结构的局部受损。根据最终确定的卸载步骤，列表明确各支承点的卸载顺序和每一级卸载量值，并严格控制实施过程。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
9、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来实现。由于国内暂时没有如此大跨度特殊钢结构验收规范，根据钢结构工程施工质量验收规范的相关规定，结合本工程的具体特点，特编制了*壳体钢结构安装质量验收标准 ，并顺利通过了专家论证，已经在北京市建委备案。钢壳体工程自 2003 年 7 月 19 日正式开吊至 12 月 2 日实现结构合拢，并于2004 年 1 月 6 日壳体结构成功卸载，标志着超级椭球钢壳体的全部竣工。前后累计安装 80 日历天，施工效率之高，令法国设计师等惊叹。由于前期精心准备，施工中严格按施工组织设计施工，工程质量完全达标。在北京市“结构长城杯”检查中获得 5
10、个“精” 。获得了上海市钢结构“金钢奖”特等奖。以该壳体钢结构为工程背景的课题研究获得了上海市科学技术进步一等奖。2.2、大型钢梁高空滑移施工技术创新通过 FRACO 液压动力升降平台的创新技术改造，实现了大跨度重型钢梁滑移就位，该技术具有独创性，为高大空间立体交叉作业开辟了新的途径。歌剧院舞台仓屋顶为大跨度组合结构，净空高度为 59.5m，钢梁长26.64m，梁高 1.6m；宽 0.5m，共计 10 根。现场钢梁水平滑移运输、垂直运输施工难度大。引进加拿大 FRACO 液压动力升降平台,并与之合作对该设备进行技术改造作为高空承载平台。FRACO 操作平台、运输滑轨载荷大，-7m 楼板以下下部
11、支撑、回顶、FRACO 提升机桅杆锚固侧向拉接复杂；舞台仓台口处有高近16m 无墙体可锚固附着，此处 FRACO 提升机桅杆刚性要求高。此次在*202 区歌剧院舞台仓屋顶施工中的应用，是该种施工设备在国内的第一次应用。其目的是为了在国内建筑施工领域中施工技术的不断创新和发展。特别是在比较复杂特殊的工程项目中如施工难度大、作业条件困难、高空作业等情况下，改造FRACO 液压动力升降平台，能显现出应用该产品的创新精神。3、钢筋混凝土结构施工技术创新3.1、大跨度超高凌空屋盖施工技术创新歌剧院舞台仓屋顶为大跨度组合结构，净空高度为 59.5m，其钢筋混凝土主梁截面尺寸为 7502000mm，次梁 5
12、501000mm ，屋面顶板厚 200mm。弃用传统的高大支撑模架方案，创造性地采用型钢梁吊挂平台及模架方案成功地解决了大跨度超高凌空钢筋混凝土结构的施工技术难题。3.2、混凝土裂缝防治技术A、大面积特殊的混凝土箱型底板施工技术研究：202 区基础底板总面积2.5 万 m2，为特殊的钢筋混凝土箱型底板。箱型底板总厚度 4.0m,其中上板厚0.6m，箱肋高 2.4m，下底板最薄 1.0m 厚，台仓斜坡处底板厚度最厚处达 4m 多厚，属于大体积混凝土。需要对特殊的箱型底板混凝土防裂等施工技术进行研究，通过研究确定聚丙烯纤维丝、粉煤灰防裂抗渗混凝土施工配制方案，提高混凝土的防裂、抗渗能力，解决高承压
13、水作用下混凝土结构裂缝的问题。B、创造性地解决了 560m 长组合钢筋混凝土环梁施工裂缝控制问题。560m环梁一次浇筑，这种 C50 高强大体积混凝土施工，如何防患温度应力与徐变收缩应力造成混凝土裂缝，对环梁的造型、配筋设计、对高强高性能混凝土的稳定性、耐久性及良好的施工工作性能等的配比设计、混凝土浇筑与养护等施工操作管理控制等方面提出了挑战。经过研究认为，混凝土环梁不适宜留置后浇带这种施工工艺，进而研究出采用混凝土加强带代替后浇带的施工技术，填补了国内该技术领域的空白。3.3、C100 高强高性能混凝土施工技术针对本工程的 C100 高强高性能混凝土的应用：本工程开发的 C100 高强高性能
14、混凝土，工作性能优异，和易性好，易于振捣，混凝土泵送正常。本工程C100 高强高性能混凝土，初始坍落度为 220mm240mm，扩展度550mm650mm，经过 4 小时后坍落度保留值仍为 220mm240mm，且工作性能优异，和易性好，易于振捣，混凝土泵送正常，不离析，不泌水，粘聚性好。3.4、超大双向预应力水池板技术创新35000m2景观水池由于其体量超大超长，双层双向预应力筋布置，还有型钢结构，其施工组织、成品保护、质量控制的难度相当大。在设计过程中，使用大型有限元软件进行了温度场和应力场计算，与温度应力概念设计互为补充，完成了*水池结构的预应力设计。水池的大面积预应力底板采用了双层双向
15、的预应筋布置方法，使预应力筋在板中形成了两层网，上层预应力网的密度略大于下层预应力网的密度，两层预应力网均匀的布置在 720mm 厚的混凝土板中，有效的解决了变形控制难的问题，为今后类似工程的施工提供了科学的施工依据和宝贵的参照性。3.5、采用整体液压自动爬模技术三大剧院的核心均设计有大型的自动升降式舞台，舞台上下为超高大筒体结构，舞台的自如升降对筒体墙的垂直度有很高的精度要求。采用新型的整体液压自动爬模施工技术，使墙面质量达到了设计要求。4、壳屋面设计和安装技术创新壳体屋面由钛金属复合装饰板部分和玻璃幕部分组成。钛金属复合装饰板，约有 18000 多块共 30800m2，每块形状接近矩形，主
16、要尺寸为 2m x 0.8m。 玻璃幕约有 6700 m2，单块玻璃形状接近梯形，尺寸较大的为 3.8m x 2.3m，重约700kg。在壳体的中央是弧线型渐开式玻璃幕，北入口处玻璃幕宽约 106m，南部玻璃幕宽约 42m。通过缜密、科学的技术准备，按照“屋面钛板、玻璃幕墙的深化设计；钛板幕墙的安装工艺研究；钛板幕墙系统验收标准的研究。 ”的技术路线组织攻关，克服巨大壳体屋面的变形控制难等诸多技术问题，最终圆满完成了特殊的壳体屋面的设计和安装任务。经过 1：1 实体模型研究验证，确定钛金属复合板部分屋面主要构成是：4mm 厚钛金属复合装饰板、1mm 厚刚性防水板（铝镁锰合金） 、100mm 厚超细玻璃棉保温层、2mm 厚镀锌钢板隔音层、二次刚结构（主次檩及其支撑） 、吸音层（25mm 厚）等，构造如下图示意：钛金属复合板钛金属复合板植物纤维植物纤维吸音材料吸音材料 主檩条主檩条玻璃棉保温层玻璃棉保温层 2mm镀锌钢板镀锌钢板隔音层隔音层 次檩条次檩条钢结构钢
