国家大剧院壳体钢结构安装工程

目录第一章工程概况................................................................2第二章编制依据................................................................4第三章主要机械选用及性能一览表................................................4第四章施工总平面布置..........................................................5第五章施工工艺及施工方法.....................................................16第六章主要施工技术措施.......................................................47第七章质量保证措施...........................................................51第八章关键过程...............................................................53第九章安全保证措施...........................................................53第十章工程设备、要料汇总.....................................................57第十一章施工管理人员配备计划.................................................59第十二章劳动力配备计划.......................................................60第十三章施工进度计划.........................................................61工程概况1.1结构概况及特点国家大剧院（图1）位于人民大会堂西侧，北至西长安街，南面、西面均为居民区；总占地面积约20万m2。由北侧建筑（201区——地下停车场）、中心建筑（202区——大剧院主体建筑）和南侧建筑（203区——地下主机房）三部分构成。图1国家大剧院鸟瞰202区大剧院主体建筑由歌剧院、戏剧院、音乐厅组成（见图2）。整个工程由北京城建—香港建设—上海建工国家大剧院工程总承包联合体承建，其中联合体钢结构分部承担壳体钢结构工程的制作及安装任务。国家大剧院主体建筑钢结构椭球体壳体（以下简称“壳体”）为一超大空间的壳体，东西长约212m，南北约144m，高约46m。整个钢壳体由顶环梁、梁架构成骨架；梁架之间由连杆、斜撑连接。图2大剧院主体建筑顶环梁通长采用φ1117.6-25.4THK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φ194钢管，搁栅呈网格状分布。整个顶环梁总重约700t。梁架分为A类（短轴梁架）、B（长轴梁架）；A类梁架采用60mm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。结构特点：1.1.1该壳体为一超大型空间结构，结构体量大。整个结构待壳体完全形成后，方为稳定的空间结构，所以保证施工阶段的结构稳定至关重要；1.1.2该壳体为非正椭圆球体，且壳体内外两球面的椭圆方程并不一样，因而施工中平面、空间定位测量的难度颇大；1.1.3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；1.1.4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。1.2参建单位建设单位：国家大剧院建设单位委员会设计单位：ADPi-ARCHITECTS-ENGINEERS-PLANNERS监理单位：北京双圆工程咨询监理有限公司工程总承包：北京城建-香港建设-上海建工国家大剧院工程总承包联合体钢结构主承包：联合体钢结构分部1.3主要施工内容由顶环梁、梁架和连杆等组成的钢壳体的制作、安装。1.4工程目标北京市优质工程“长城杯”、国家优质工程“鲁班奖”。编制依据2.1《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001。2.2《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300-2001。2.3《建筑钢结构焊接规程》JGJ81-2002。2.4《国家大剧院工程内部质量控制标准—壳体钢结构工程部分》。2.5法国ADPi设计图及技术文件。2.6国家大剧院建设单位委员会对工程的要求。2.7冶金部建筑研究总院设计院钢结构深化设计图。2.8同济大学国家大剧院壳体钢结构验算报告。主要机械选用及性能一览表主要机械选用及性能表3-1序号设备名称数量主要工作性能工作内容备注起重臂长半径起重量1CC2800600t履带1主臂：60m副臂：84mSFSL工况超起102m35t第一作业区吊装第二、三、四作业区上段梁架吊装超起时配300t压铁式起重机主臂：60m副臂：84mSW工况62m18tM440D塔吊安装、拆除2M440D塔式起重机255m37.5m13.2t拆装QM18、SK560柱靴安装第二、三、四作业区下、中段梁架吊装行走式3SK560塔式起重机150.8m50m11.36t第五作业区吊装柱靴安装需设一道附墙450t履带式起重机428m9m12t拆装600t主机下段梁架抬吊拼装梁架5QM18屋面吊135m15m15t拆装SK56012m塔身注：以上的起重量均未扣吊钩自重。施工总平面布置4.1施工区域划分施工总体布置以壳体为中心，分三块区域进行施工平面安排，三块区域分布布置为：吊装区：位于壳体所在区域（即202区）构件拼装区：分第一、第二、第三拼装区，分别位于吊装区南北两侧；施工主信道：位于吊装区和拼装区东西两侧。由于壳体吊装时，202区地下结构和地面建筑结构虽然已经施工完毕，但壳体四周的消防信道尚未施工，以及201区部分地下结构也未施工。因此，以上各个区域在吊装阶段处于不同的标高位置，其中：吊装区位于-6.750标高位置；构件第一拼装区位于-9.000标高位置；构件第二拼装区位于±0.000标高位置和位于-7.000标高位置；大型机械和构件进出场信道位于±0.000标高位置。各施工区域划分及标高位置见图3。4.2吊装施工作业区域划分整个壳体钢结构的构件平面分布情况见图4；考虑到设计要求及结构体形特点，吊装作业划分为五个区域，安排多台起重机分别进行综合吊装。五个作业区域的具体划分如下：图3各施工区域划分及标高位置图图4构件平面分布图第一拼装区：设在壳体北面201区，南北长度约70m，东西向长度约230m。第一拼装区划分为1号、2号拼装场地。每块场地设置拼装平台；2块场地各配置50t级履带式起重机一台承担拼装起重作业，合计2台。第一拼装区向CC2800与两台M440D塔吊提供构件吊装单元件。第二拼装区：设在壳体南面203区东西两端，分为3号、4号、5号拼装场地。在3号、4号场地各配置50t级履带式起重机一台，承担拼装起重作业，分别向位于东西二侧的M440D塔吊构件吊装单元件。5号拼装场地，向SK560塔吊提供吊装单元。构件根据工厂制作编号直接运送至相应拼装场地。拼装区域划分见图3。4.4大型机械和构件进出场信道东侧主信道宽度25m，长度约434m；西侧主信道宽23m，长度约440m。另有10m宽道路在靠近第二拼装区南端将两信道相连，在壳体东北处有从±0.000标高到-9.000标高的坡道，便于运输车辆进入第一拼装区域。将运输道路与工地现场这个大门接通。主要信道和坡道的承载能力为10t/m2�，路面为素混凝土。南面203区第二拼装区5号拼装场地处构件的运输将通过卡车信道进入。所有施工设备和构件运输车辆，均可通过主信道和坡道进入吊装区域和构件拼装区。（见图3）4.5主要施工机械布置CC2800（600t）履带式起重机（一台）：先采用超起（SFSL）性能，接60m主臂84m副臂，后挂300t超起配重，停在壳体北面，定点中心位置在土建坐标（0.000，+86.000），跨外综合吊装，完成第一作业区域施工；然后向北退8m，采用SW性能，安装M440D塔吊二台。再恢复使用SFSL性能，在原位进行梁架吊装。最后在壳体安装完成后拆除M440D塔式起重机。（见图5）图5CC2800停机位置各吊机吊装范围见图6。施工时剖面图见图7、图8。图6吊机吊装范围图图7长轴安装剖面图图8短轴安装剖面图4.6起重机组装、拆除场地4.6.1履带式起重机CC2800履带式起重机装拆场地布置在壳体北部201区，具体位置见图9。场地的承载能力为16t/m2，起重臂组装采用东北面M440D行走轨道处空间。图9600t组装场地装拆工艺详见《CC2800履带吊拆装实施细则》（另附）。4.6.2塔式起重机4.6.2.1M440D塔式起重机在201区组装，落脚标高为-6.750m。组装机械选用CC2800履带式起重机。塔身高25m（不包括行走机构的高度），55m巴杆。塔吊的路基采用钢筋混凝土形式。装拆工艺详见《M440D塔吊拆装实施细则》（另附）。4.6.2.2SK560塔式起重机安装在202区的壳体南边，落脚标高为±0.000m的歌剧院外侧，具体位置详见图10-1。使用两根14m长箱梁，一端支于混凝土底环梁上，另一端支于56轴钢筋混凝土弧形墙上。为减小支承点的受力，在标高+21.185处设置一道附墙，见图10-2。塔吊的基础加固及拆装方案详见《SK560塔吊拆装实施细则》（另附）。塔式起重机的安装与拆除选用QM18与M440D塔吊，拆装时QM18与M440D塔吊的停机位置见图10-3。4.6.2.3QM18屋面吊的装拆选用M440D塔吊。塔身高12m，36m巴杆。拆装方案详见《QM18屋面吊拆装实施细则》（另附）。4.7场地处理4.7.1吊装区图10-1SK560塔吊平面位置图10-2SK560塔吊布置立面图图10-3SK560安装示意图4.7.1.1施工机械和构件运输线路施工机械部件采用100t平板车通过东侧主信道，经过坡道进入设备组装场地。构件运输车辆通过东/西两侧主信道，经过东/西面坡道，进入构件第一拼装区，经过南面的信道可到达第二拼装区的3号、4号、5号拼装场地。根据现场情况，东、南、西三侧的主信道，在土建施工阶段已经铺设完成，北侧的信道及坡道，采用土路基，路面承载力在10t/m2以上。4.7.1.2起重机工作区域（1）CC2800CC2800履带吊采用定点吊装，下设2.7m×8m路基箱；路基箱铺设的位置与形式见图11。路基箱下土路基的承载力要求在16t/m2以上。顶环梁区域吊装时，CC2800超起配重不设轨道小车；待梁架吊装时，加设超起配重小车，轨道采用P43钢轨。由于路基箱数量有限，两侧轨道基础采用600t履带吊专用路基箱铺设，中间部分轨道采用钢筋混凝土基础，见图11。图11600吨路基箱布置图（2）M440DM440D塔吊位于壳体底环梁外侧，标高为-6.750的位置。M440D开行采用P43钢轨，轨距8m；内轨中心离混凝土底环梁外侧6m。轨道沿混凝土环梁外侧环向布置，内轨最小半径56m；M440D塔吊中心开行东边起始于壳体E7轴，终于E58轴；西边起始于壳体W7轴，终于W58轴；行走台车长约14m，再考虑加3m安全距离，即考虑在W（E）7轴至W（E）58轴的轨道长度上再各加10m的长度，具体见图2-平面布置图。M440D开行区宽度在12m以上，土路基的承载力要求在16t/m2以上。轨道基础采用钢筋混凝土路基，混凝土采用C30强度等级，钢筋采用I级钢筋，具体见图12-1、图12-2，详见《M4