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1、1,国家大剧院工程外部围护结构为钢结构网壳，是半椭圆球形，东西长轴212.2m，南北短轴143.64m，总高度46.285m，总投资38亿。内设歌剧院（2416席）、音乐厅（2017席）及戏剧院（1040席）及公共大厅等。屋面采用钛金属板，整个网壳外环绕人工湖（35500m2），各种通道及入口均设在水下。设计者为法国巴黎机场公司安德鲁建筑师，北京市建筑设计研究院参与主体设计。美国今日美国报评论认为，国家大剧院的落成象征了中国强大的经济实力，并将吸引国际文化产业投资。,案例:国家大剧院,2,国家大剧院,设计师 保罗安德鲁,国家大剧院由法国设计师保罗安德鲁设计。事实上，安德鲁只是提出了一个设计概念
2、和要求，而具体的施工图设计大多是由北京市建筑设计研究院完成的，这就导致了设计方案和施工图不匹配的问题。,我国没有能独立完成EPC或DB的工程公司。,3,由于国家大剧院地处特殊，于天安门广场附近，按照规定国家大剧院高度不能超过46公尺（米），唯一解决办法是，将建筑物往下盖。,施工约束条件,1.高度不能超过周围建筑物,国家大剧院地下建筑深达32.5米，大部分建筑物必须埋在地下。,这大大提高了施工难度和工程造价,4,工地下方18米处，有一条地下河流-永定河。在如此高的水位上作业，任何挖掘和震动都会增加土壤中的水压，使地基不稳定，地质学中称之为“液化作用”。工程师必须设法不让地下水渗入地基，否则将使天
3、安门广场附近建筑物发生形变甚至倒塌，后果不堪设想,施工约束条件,2.不能对周围建筑产生破坏,解决办法：抽水、防堵,首先用28台抽水机每天抽掉50万加仑（约1800吨）水，持续7个月，以降低水床,防堵,抽水,接着用1万多立方米的防水水泥打造约1米厚的地下防水墙，以防止地下水渗入到挖开的工地。,5,由于施工所在地土质不良，无法得到施工所需的稳定地面，地桩无法完全固定，因此施工人员不能只挖出标准或者深入的地基，还要设法解决地面压力问题。,施工约束条件,3.地质不良产生地面稳定性差,解决办法：浮床,在地面铺上场213米、宽144米的浮床，中间留有一个空洞。,浮床,空洞能使建筑物产生的下压力均匀分布，产
4、生施工所需要的全面稳定性,6,北京的恶劣天气举世闻名，且处于极其活跃的地震带上。强风和地震是两个看似不相关，实际上却紧密联系的问题。建筑物要求在季节性强风下表现出较好的刚性，而在地震状态下，要保持足够的弹性，以免建筑物倒塌。,施工约束条件,4.地震、强风等自然条件的挑战,解决办法：隔震轴承,隔震轴承在长跨距桥梁中常用到，这种隔震轴承让结构在强风中保持稳固，同时又能使建筑物在地震剪力中保持弹性,金门大桥隔震轴承,强风,强震,隔震轴承,地震剪力,设计方案不合理，可施工性差，造成施工成本不必要的增加。如：由于采用钛合金的外壳，加上设计者对现场地质条件不熟悉，需要花费大量的勘察、试验费；其60的建筑在
5、地下，地下工程造价远高于地上工程的成本，如施工过程中需要挖一个深坑，由于没有余地可以放坡，必须构筑厚度为1.5米，深达40米的钢筋混凝土连续墙，这是人力、物力和财力的巨大耗费，不仅如此，功能上也造成种种困难，观众入场和设备存放等大都在地下，容易造成消防安全隐患。,1、方案设计的不合理性,原设计方案存在的主要问题：,8,原设计任务书规定的建筑面积约为12万平方米，但是，设计者保罗安德鲁提交的设计方案的建筑面积为25.9万平方米 ，由此造成设计概算达到45亿元，远远超过投资估算近20亿元； 建筑面积增加的同时，座位反而减少300座 ，许多基本的功能还得不到应有的满足，增加造价的同时，并没有带来项目
6、价值的增加。,2、建筑面积严重超标：,芭蕾、歌剧专用厅,交响乐专用厅,舞台剧、京剧专用厅,9,设计方案中采用的巨大的钛合金外壳在北京这一沙尘暴频发的地区，至今仍无有效地清洗方案，如果加上雨水的冲洗，将很难再见流光溢彩，晶莹剔透的设计效果； 设计方案的运行和维护成本巨大，据估算，仅每月的电费就需要400万元人民币 ，这样势必给造成资源的巨大的浪费和政府财政负担增加。,3、设计方案维护成本巨大,10,对原设计方案的修改 修改方案主要是对原方案进行了“两压一完善”的局部修改。修改后的方案取消了小剧场的设计,并对原设计方案中的消防通道进行了修改。同时将建设规模压缩到14.9万平方米,4万平方米的停车场
7、工程从原方案中脱离出来。整个工程的投资,由原来预计的50多亿元压缩到38亿元。,11,“水立方”国家游泳中心,“水滴”天津奥体中心,随着我国的经济实力的增强，中国正在各个方面赶超西方国家，包括大型的建设项目。加之2008年北京奥运会的来临，出现了越来越多的超大型项目,如国家大剧院、国家体育场、国家游泳中 心、天津奥林匹克体育场等，这些大型工程建设项目为了满足特殊的功能设计和突出文化理念，往往没有前例可循，还具有建设周期长、投资额大、工程质量要求高等特点，这给工程施工带来了新的挑战。 在许多超大型项目建造过程中，有许多建筑师对这些项目的设计提出异议。事实上，在新旧思想碰撞时，争议是在所难免的，悉
8、尼歌剧院以及巴黎卢浮宫在建造过程中也都克服了最初面临的责难，新思想最终会顺应时代发展而逐渐成熟，成为主流。,工程施工技术新挑战,“鸟巢”-国家体育场,天津奥林匹克体育场，总投资14.8亿人民币。建筑底面面积为80,000m2，屋顶面积76,719m2，地上层数6层，最高点高度53.00m，可容纳观众数60,000人。屋顶结构采用钢桁架悬挑结构。屋面桁架落地，形似水滴。,天津奥林匹克体育场,13,采用高强混凝土预应力管桩 在保证工程安全度的前提下，合理地选择桩型可以达到节省资金、缩短工期的目的，从而实现显著的经济效益和社会效益。在本工程桩基础设计前，对桩型选择进行了分析比较。从经济效益方面考虑，
9、分别对3种备选桩基方案需投入的资金进行了估算(见表)。可以看出，高强混凝土预应力管桩在满足承载力要求的前提下，在经济效益方面有明显的优势。,14,天津奥体中心体育场清水混凝土看台板精细安装施工技术,施工难度高、造价高 、由于已安装的钢结构桁架的覆盖,两层看台之间重叠达近万平方米,致使看台板安装时吊机安装空间受到限制，而单纯使用行走式吊车费用高。 、看台板型号多达596种,安装管理工作复杂。同时测量放线工作量大,精度要求高 3、由于体育场看台为椭圆形,设计图要求预制看台板的板形也要按照相应曲率弧形进行制作,以使安装后的看台板边沿口呈椭圆顺滑曲线。而面积达36万 M2,看台上的预制看台板按照相应的
10、不同曲率做成曲 线状板形,其模板设计、制作工作复杂,且投入大、成本高。,15,优化设计、施工方案：,看台板施工设备的优化：以塔式起重机为主、行走式吊车为辅的方案。使塔式起重机覆盖面积大、工作性能稳定、使用费用低的优点和行走式吊车的机动灵活性相结合,克服了塔式起重机不能自行移动而出现覆盖盲区的缺点,解决了单纯使用行走式吊车费用高的不足。使安装机械方案具有更好的操作性、安全性、经济性。,看台板的优化设计：通过对看台板板型进行设计优化,以看台板支座的看台径向斜梁轴线为折弯点,将看台板设计成直边折线板形,使单跨设置为直边板,双跨设置为直边折线板。,将看台板安装平面按照12个塔位分成3个大安装区,每个安
11、装区包括4个塔位,使3台塔式起重机各负责1个安装区内的4个区段。,南京是全国内地第六个拥有地铁的城市，在确保工程进度的同时研究解决建设过程中的关键技术难题，南京地铁共完成科研项目21项，目前已完成11项科研成果鉴定。,南京地铁工程,南京地铁案例,17,南京地铁建设,地铁并不一定要建在地下，把地铁建到地面上，可免去地下隧道的通风、照明、排水等设施。新加坡的地铁70%都是建在地上的。 南京地铁也根据实际情况，选用了不同类型。一号线一期工程线路全长21.72公里，其中地下线14.33公里，地上线7.39公里;二号线一期工程线路全长21.63公里，其中地下线19.11公里，高架线0.83公里，地面线1
12、.69公里。南京地铁一号线南延线和二号线西延线过江后尽量采用地面线和高架线。,1、确定合适的线路标准,根据城市特征、客流预测等选择适合的轨道交通模式，如轻轨、地铁等。不同的线路类别造价差别很大，通常高架线是地下线造价的1/4 1/3，地面线又是高架线造价的1/31/2左右。,南京地铁高架线,18,南京地铁建设,2、实现有效的线路规划,南京地铁在事先的规划控制中，新街口地区的中央、新百、东方等大商场，在建设时就预留了地铁出入口、风亭、风道等设施，中山南路南下工程也为地铁预留了高架桥空间。正是有了前期多年的充分酝酿，地铁一号线才得以在2000年12月12日正式开工，拆迁费用也大为节省。 广州地铁一
13、号线，拆迁花了33亿元，而南京地铁一号线的拆迁只花了约5亿元。 地下线路及车站埋深在有条件的情况下尽量浅埋，浅埋既节约土建费用，还有可能减少一些设备投入。同时，尽量避开了不良地段和地下管线大干道，并考虑与地面市政设施或建筑相结合综合开发。,合理的线路规划,南京地铁建设,施工工艺和方法对造价的影响较大，南京地铁结合地质、环境、工期等具体情况认真研究。根据周边建筑和地下管线的布置情况，确定施工时基坑的保护等级；围护结构型式主要从结构防水、基坑保护等级和降低围护结构造价方面考虑；根据地质条件、场地情况、对交通的影响等因素的分析，选择合理的挖掘方式。,4、选择合理的施工方法,南京地铁对有条件的地方，尽
14、量采用明挖施工法，明挖法比暗挖法施工节省投资约20%50%，但要充分考虑对周边地区交通的影响，做好交通流的疏散工作。 南京地铁还努力通过科研成果转化、设计及施工方案的优化、技术创新的细化推进工程建设。积极采用新工艺、新材料、新技术，节约成本，节省工期。,盾构,浅挖,20,21,国家游泳中心“水立方”为176.5389m176.5389m29.3786m的立方体,赛时座位17000座,赛后永久座位6000座。根据使用功能,采用一道东西向和一道南北向内墙将方形平面分割为比赛大厅、热身区和嬉水大厅三个相对独立的空间,其中比赛大厅为净跨126m117m的大空间。混凝土结构地下2层,地上4层,泳池底位于
15、地下2层-11.3m标高,比赛大厅的临时看台赛后拆除,另建3层楼层用作赛后运营。,水立方内部平面图与剖面图,热 身 区,比赛大厅,嬉水大厅,赛时剖面,赛后剖面,22,膜材料聚四氟乙烯(ETFE)的作用,“水立方”表面膜结构大量应用聚四氟乙烯，ETFE的英文名称为 Ethylene Tetra Fluoro Ethylene是一种乙烯和四氟乙烯的共聚物。它是经过改进了的一种粉式聚合树脂.跟PTFE(也叫做特富龙)属于同一家族。用于建筑中的ETFE通常是通过挤压形成很薄的薄片生产出来.这种薄片较多用于建筑的双、多层充气膜结构中。,单片膜的跨度与其载荷有关.一般为2m一5m。最大的ETFE膜结构可伸
16、展达50m。ETFE薄膜能够制成任何尺寸和形状.满足大跨度的要求.节省了中间支撑结构。这就使得设计者能够把扭层跟结构相结合创造出极为轻质、简洁和高雅的结构。,水立方入口,23,聚四氟乙烯在“水立方” 的中特殊作用,由于组成这种膜材的分子是自然界中最稳定的有机物之一，故由ETFE为膜材的膜结构一般受环境影响极小。对于此种材料厂家的保质期为10年。厂家提出的寿命是30年。但这并不意味着30年后必须要进行更换。可能在30年后会有局部的更新。ETFE膜材料的透光率约为90%。ETFE膜的可选色为白色此种情况的透光率为70%。,水立方内部施工图,优点： 寿命期长更换频率低 透光性好运营能耗低,24,聚四氟乙烯在“水立方” 的中特殊作用,ETFE是一种阻燃性且自熄性材料。熔点在275左右。当材料接近它的熔化温度时(大约275C)它就会软化。叶片内部气压作用使得ETFE超过它的延展界限.这样在表面形成孔洞。这就有效地让热空气或底下的火排出去。当有明火时.ETFE将会燃烧但很快就会熄灭。 此外.由于这种材料的平均厚度仅为0.2m
