结构工程技术研究总结报告.doc

鉴定材料之三国家大剧院结构工程施工技术研究总结报告北京城建集团有限责任公司1目 录1 工程概况 ...........................................................................................................11.1 工程概况 .....................................................................................................11.2 设计特点 .....................................................................................................21.3 本工程需研究的技术难点 .........................................................................22 项目研究背景 ...................................................................................................33 项目研究的内容和技术创新点 .......................................................................53.1 项目研究内容 ..............................................................................................53.2 项目研究技术创新点 ................................................................................214 施工技术研究成果及应用前景分析 .............................................................224.1 施工技术研究成果 ...................................................................................224.2 成果应用前景分析 ....................................................................................225 经济效益和社会效益分析 .............................................................................235.1 经济效益分析 ...........................................................................................235.2 社会效益分析 ...........................................................................................246 项目研究总结 .................................................................................................25国家大剧院结构工程 施工技术研究总结报告国家大剧院结构工程施工技术研究总结报告1 工程概况1.1 工程概况国家大剧院工程位于天安门地区，东临人民大会堂，与人民大会堂相距仅 50 米，北靠西长安街，与中南海新华门隔街相望，地理位置特殊。

国家大剧院工程是中国政府面向二十一世纪投资兴建的大型文化设施，工程建成后将成为中国最高艺术表演中心以及具有世界一流水平的大型艺术殿堂国家大剧院工程由椭圆穹形结构的主体建筑（202 区）及南北两侧（201 区、203 区）的地下通道、车库及其它附属配套设施组成，总占地面积 8 万余平方米，总建筑面积 19 万平方米202 区中心主体建筑由建筑外部围护结构和内部的歌剧院、戏剧院、音乐厅、小剧场、公共大厅及配套用房所组成建筑外部围护结构为钢结构椭球壳体，平面投影椭圆东西向长轴长度 212.20m，南北向短轴长度 143.64m国家大剧院工程占地面积 11.89 万 m2，总建筑面积 19.4 万 m2,由北侧地下停车场(201 区) 、南侧设备及办公用房(203 区) 及中心主体建筑(202 区)三部分组成，北侧地下停车场能容纳 951 辆机动车和 1420 辆自行车，既作为国家大剧院的配套设施，又是天安门地区的公共设施202 区主体建筑外形为超椭球型壳体，座落于人工湖中央，建筑平面呈椭圆形，由戏剧院、歌剧院、音乐厅三大剧场以及公共剧务用房等组成歌剧院主要演出歌剧、舞剧、芭蕾等，设有观众席位 2416 个。

音乐厅主要演出交响乐、民族乐等，设有观众席位 2017 个戏剧场主要演出话剧、京剧等地方戏剧，设有观众席位 1040 个本工程建设单位为北京市、建设部、文化部等部门联合组成的国家大剧院工程业主委员会，建筑设计方案由法国巴黎机场公司设计，清华大学配合完成，设计师为法国著名建筑师保罗· 安德鲁，施工图的国内设计单位是北京市建筑设计研究院，施工单位由北京城建-香港建设- 上海建工组成的总承包联合体工程于 2001 年 12 月 13 日正式开工，计划 2004 年底竣2工1.2 设计特点国家大剧院工程 202 区中心主体建筑占地面积 25500m2，大部分基础埋深在-26.0m ，歌剧院台仓基础埋深-32.5m，戏剧院台仓基础埋深-29.1m，音乐厅基础埋深-27.0m，各种通道和入口也均设在地下工程室内设计建筑标高±0.00=44.75m，室外自然地坪标高为 46.00m 左右202 区主体建筑单层建筑面积约为 3.5 万 m2，总建筑面积 15.72 万m2，外围护墙体周长达 599 米，为超大超宽结构结构内曲线构建多，内、外墙体由多个曲面方程定位，如外围护墙为超级椭圆曲面，内部戏剧院、歌剧院、音乐厅隔墙及楼梯为曲率半径为 0.12m～100m 的圆弧曲面，独特的曲面构造为国内首见。

工程主体结构形式为框架剪力墙结构，箱形基础，钢管混凝土柱、劲性柱和大截面梁等形成了大跨度、高凌空的空间，如歌剧院上部结构净空高达 62.6m结构楼板厚度局部达 800mm —1.6m 厚；墙体高度变化大，最高达 9.12m；墙体厚度为 200mm～900mm，局部墙体厚度达 1.0m；梁跨度大，梁跨最长达 26.0m、35.0m ，其梁高分别为 2.0m和 3.2m1.3 本工程需研究的技术难点国家大剧院工程由于其特殊的地理位置和举世瞩目的影响力，总承包部在开工前就提出了“确保结构长城杯，争创国优工程鲁班 奖”的质量目标，制定了高于国家验收规范标准的《结构施工内控质量标准》 工程结构形式复杂，质量标准高，给施工提出了较高要求施工特点、难点主要体现在以下几方面：1、该工程为全国最大的剧院，建筑形式复杂，设计装修等级高单层面积大，202 区、203 区单层面积共约 4 万 m2平面呈超级椭圆状布局，结构曲线墙体面积占墙体总面积 70%以上， 各种曲线都有，有圆曲线、椭圆曲线和 2.2 次方的超级椭圆曲线等其中圆曲线半径跨度大，半径从0.2m～201.35m，仅 202 区戏剧院、歌剧院、音乐厅和 203 区就有 112 种之多。

弧形墙曲率半径从 0.12m 至 100m 不等，曲线变化复杂，给测量定位、模板选型均带来了较大困难32、平面布置复杂，分界、分层不规则，基础结构超长、超宽，不利于混凝土施工平面分区流水，对混凝土的施工质量提出了更高的要求；3、基础埋设较深，基础结构常年处在有高承压水的中间，对不设防水层的地下混凝土底板和外墙结构的混凝土质量提出了更高的要求4、结构上部有大跨度、大凌空高度、大截面混凝土梁板结构，且悬挑结构分布较多，工程特殊的结构型式对模板支撑体系提出了特殊的要求；5、三大剧场功能厅舞台台仓为高大空间，且该部位结构墙体错综复杂，最大高度为 62.50m，对模板施工安全性提出较高要求；6、施工场地相对狭小，垂直运输能力紧张，给大规模模板施工组织带来困难；针对上述具体情况我们对国家大剧院工程的地下、地上结构工程的混凝土技术和圆弧曲线模板技术以及复杂曲线测量技术进行了研究2 项目研究背景随着社会的进步，城市建设已经在迅猛发展，人们对城市建筑艺术效果的欣赏欲望变得越来越强烈现代建筑不得不向纵深和壳体艺术方面发展，超长、超椭圆结构及复杂曲线测量控制定位技术以及异形多曲面弧形模板体系研究技术已成为国内外同行们共同面临的新课题。

地下空间的开发和利用给结构工程常年处在高承压水中的混凝土带来了新的难题，也成为当前工程界正在探索的重要课题针对国家大剧院工程的特殊性、重要性以及超前卫的设计构思，成功地解决好面临的技术难题是本项目研究的目的，并为解决同类工程问题提供经验和依据1、国家大剧院工程所处地理环境位置的特殊性和重要性，要保证国家大剧院工程按质、按期、安全可靠的完成，选择适合的控制测量技术是很关键的所选择的控制测量方式，要充分考虑场区地下管网复杂的现场限制条件，既能满足基坑和结构工程施工简便、工程成本低廉的要求，又能保证基坑和结构工程本身质量安全，其施工难度不仅在北京地区是空前的，而且在全国也是罕见的原拟采用的以椭圆弧上的极座标点控制测量的方案，不论从施工现场的条件还是从测量人员的工作强度来看，都有很4大的技术难度，还有不能满足结构模板施工的精度要求，而且成本费用高，可实施性较差因此，需要我们进行进一步的方案设计和方案比选，确定工程成本、施工可操作性和安全的最佳平衡点，以确定可实施的最佳方案2、异形多曲面墙体给模板支撑体系满足结构工程达到清水混凝土的效果提出了较高要求混凝土浇灌过程中的侧压力及易造成异形多曲面模板支撑体系的移位和胀模。

又使得模板板面、龙骨及支撑体系的配制和控制以满足其异形多曲面墙体曲率半径、矢高及墙体垂直度成为圆弧结构墙体施工的技术难题由于设计考虑圆弧结构墙体垂直度控制在 1/1000 以上且≤5mm，而且，由于大剧院结构墙体呈复杂的超椭圆形曲线，也给墙体的流水段划分、施工缝的连接方式及墙体垂直度控制等增加了难度另外，根据国内外的经验，对于我们常用的模板工法是以直代曲，本工程为复杂的不规则的超级椭圆方程，目前国内尚缺乏在这类复杂的不规则的超椭圆弧形曲线墙体的施工经验3、对常年处在高承压水中又不做防水要求的混凝土结构工程，国内尚无类似条件下的成熟技术，在处于无承压水条件下的混凝土结构工程，已经对混凝土的抗渗要求很高，国内工程需有少量工程在处于滞水层中的结构采用了刚性防水，基本上是头年施工第二年堵漏，而且在混凝土里面加入的外加剂量相当大而且价格很高，像国家大剧院工程对处于高承压水水头达 16.0m 的混凝土自防水结构在国内还是头一回且并无绝对把握解决好高承压水状态下的混凝土渗漏问题因此，混凝土的密实性问题是混凝土结构抗渗漏施工技术的保证所以，在高承压水状态下，针对不同的混凝土性能，成功实现地下结构自防水施工工艺具有较好的应用前景。

圆弧结构工程施工，国内外并不少见，但像国家大剧院工程这样大、多的超级椭圆方程曲线又相当的复杂，不仅在北京地区，在全国乃至世界上都是罕见的经建设部科技信息研究所查新检索国内外。