国家大剧院穹顶总重6750吨,中间没有用一根柱子支撑,上海建设者运用多套特色技术方案解难题—— 创新科技吊起“中国第一穹顶” 晏秋秋 章华平 |
今晚,国家大剧院将开始试演出。位于北京天安门广场西侧的“巨蛋”,向世人揭开了神秘的面纱。 国家大剧院酷似巨型“蛋壳”的结构,由一根根弧形钢梁组成。这一目前我国跨度最大的壳体钢结构杰作,号称“中国第一穹顶”。很少有人知道,国家大剧院的这个穹顶,是由上海的建设者吊装的。 不用一根柱子支撑 国家大剧院建在3.5万平方米人工湖面上,是世界罕见的钢结构超级椭球壳体建筑。大剧院结构对称的网状穹顶,中间没有用一根柱子支撑,总重6750吨、网壳面积3.5万平方米的钢结构,完全依靠自身力学结构保证稳定。 一连串有关“蛋壳”的数据,让人眼花缭乱—— ■ 东西轴直径212.24米,南北轴直径143.64米; ■ 穹顶标高45.35米; ■ 壳体顶端是一组长轴直径55米、短轴直径38米的重达700吨椭圆形顶环梁; ■ 45.35米高的顶环梁四周,呈辐射状的弧形钢结构梁架,连同数以千计的连杆、斜撑连接,形成结构对称的网状穹顶。 如果要计算屋顶面积的话,国家大剧院是上海大剧院的3倍多。也正因为其结构独特,吊装难度之大、技术要求之高堪列国内之最。 三大难题考验吊装 吊起“中国第一穹顶”,至少有三难。 ■ 空间跨度大,是一难。壳体内3.5万平方米的空间,排列着歌剧院、音乐厅、戏剧院三组巨大的建筑,加上深达三四层的辅助设施和设备层、出入口通道、地下停车库等。吊车只能在圆形壳体四周,进行远距离高空作业,吊装半径最近90米,最远的可达108米,实实在在地成了“空中钓鱼”。 ■ 精度要求高,是二难。国家大剧院的壳体,是一个由无数曲面组成的超级椭球体,控制点多,每个细部的精度要求极高。据我国钢结构安装专家吴欣之介绍,壳体整体外形三维空间的7项精度控制误差,最大累计不能超过2厘米。为了“毫厘不差”,大型构件分段对接的最大偏差,就必须控制在2毫米之内。 ■ 安装时壳体须稳定,是三难。高、重、大的曲线壳体,不仅起到覆盖作用,还是承受竖向负重的支撑结构。仅仅一个顶环梁,重量就达到700吨。 多套方案稳定“巨蛋” 承担穹顶吊装任务的,是上海建工机施公司。在整个吊装过程中,建设者运用多套特色技术方案—— ■ 为保障壳体稳定,吊装前设置了三道支撑体系,使竖向受力的荷载能力大大加强。吊装完毕后,要拆掉临时支撑系统,建设者采用一套独特的“变形控制体系”,确保6750吨的巨型壳体,由“临时稳定”状态转换到永久结构荷载状态。 ■ 为了解决大跨度吊装的难题,采用600吨的履带吊车,并进行超远装置改造。 ■ 为了保证吊装精度,测量工程技术人员因地制宜设计了一套全新测量校正方案,实行全方位有效监控,光折射温度变化造成的误差,都在控制精度之内。 从2000年开始,上海建工集团就开始设计吊装方案。今天晚上,就在“上海吊装”的“中国第一穹顶”下,观众们将欣赏到国家大剧院里光华璀璨的演出…… 首席记者 晏秋秋 通讯员 章华平 |