壳体钢结构安装工程施工方案

1国家大剧院壳体钢结构安装工程施工方案编制单位：上海市机械施工公司编制人：吴欣之罗仰祖魏义进夏凉风罗梦恬北京城建-香港建设-上海建工国家大剧院工程总承包联合体钢结构分部2003年5月26日【评语】本方案的编制认真、细致，图文并茂，内容齐全、完整。方案对施工涉及的整个过程进行了规划，确保施工过程能如终处于受控状态之下。本方案针对性强、指导性强、可操作性强。本方案工艺先进合理，采用了多种新技术、新工艺，各项保证措施齐全、合理，是难得一见的精品方案。2第1章工程概况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。建筑图书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。3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。整个结构待壳建筑图书体完全形成后，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；41.1.2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，因而每种同类构件昀多只有四件，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”。建筑图书《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。52.4《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。第3章主要机械选用及性能一览表主要机械选用及性能表3-1序主要工作性能号设备名称数量起重臂长半径起重量工作内容备注主臂：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建筑图书主臂：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。第4章施工总平面布置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：建筑图书吊装区：位于壳体所在区域（即202区）；6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：73#拼装场地1#拼装场地构件第一拼装区-9.000建筑图书出入口5#出入口停车场1#楼2#楼构件第二拼装区±0.000试验办公吸烟室吊装区-6.7504#出入口人民大会堂西侧路井后红构件第二拼装区-7.000W61卡车通道2035#拼装场地卡车通道E61胡同1#出入口6#出入口人大用房厕所2#出入口4#拼装场地构件第二拼装区±0.000建筑图书拼装场地马道办公室北8建筑图书第一作业区域顶环梁吊装；第二作业区域E20轴—W20轴梁架节间吊装；第三作业区域W21轴—W61轴梁架节间吊装；第四作业区域E21轴—E61轴梁架节间吊装；第五作业区域W62轴—E62轴梁架节间吊装。4.3构件拼装区域划分壳体构件在工厂加工成运输单元，运至施工现场，在现场拼装成吊装单元进行吊装。根据施工现场条件和吊装作业区划分，构件拼装区分布在壳体南北两边区域。具体安排：短轴梁架（32榀）长轴梁架（51榀）长轴梁架（51榀）短轴梁架（14榀）顶环梁区域图4构件平面分布图9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，建筑图书承担拼装起重作业，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1t/m2=9.8kN/m2。10CC2800（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，完成第一建筑图书作业区域施工；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。昀后在壳体安装完成后拆除M440D塔式起重机。（见图5）M440D行走式塔式起重机（二台）：分别安装在壳体东西两侧，沿壳体底环梁外侧开行，跨外综合吊装完成第二、三、四作业区域施工。SK560附着塔式起重机（一台）：安装在壳体南面歌剧院混凝土结构外侧，定点综合吊装完成第五作业区域施工。各吊机吊装范围见图6。施工时剖面图见图7、图8。共24块600t专用路基箱铺设方法见图1112块600t专用路基箱扩散面积16m*16m超起配重专用滚动小车顶环梁吊装阶段梁架吊装阶段图5CC2800停机位置-6.7501000018000-6.75011600t与SK560SK560吊机吊装范围注：W70、W71、W73、W74下段昀后安装。均可吊装范围5.92t10.00tR=30m,Q=20.00tR7410.00tR=25m,Q=22.8tR=50m,Q=11.36tR=45m,Q=12.85t建筑图书=40m,Q=14.71tR=106m,Q=29tR=122m,Q=17tR=35m,Q=17.14tNM440D吊机吊装范围600t吊机吊装范围W37W42W24W22W16W1711.63t6.53t5.92t11.63t8.77t15.1t14.08tW0710.40t6.32t5.92t11.12t8.77tW54W53W58W595.92t5.92t5.92tW61W6414.08t8.77t10.40tW67W68W7218mCC280013.87t13.87tW01E0110.20t10.20t建筑图书开行轨道中心线，距底环梁外边6mE24E2611.63tE37M440D与SK560均可吊装范围M440D与600t均可吊装范围图6吊机吊装范围图12建筑图书起重机组装、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