国家大剧院施工组织设计DOC.docx
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国家大剧院施工组织设计DOC
第一章
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。
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”。
第二章编制依据
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。
第三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
1
CC2800600t履带
1
主臂:
60m副臂:
84m
SFSL工况超起
102m
35t
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:
84m
SW工况
62m
18t
M440D塔吊安装、拆除
2
M440D塔式起重机
2
55m
37.5m
13.2t
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
3
SK560塔式起重机
1
50.8m
50m
11.36t
第五作业区吊装柱靴安装
需设一道附墙
4
50t履带式起重机
4
28m
9m
12t
拆装600t主机下段梁架抬吊拼装梁架
5
QM18屋面吊
1
35m
15m
15t
拆装SK560
12m塔身
注:
以上的起重量均未扣吊钩自重。
第四章施工总平面布置
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:
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)CC2800
CC2800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)M440D
M440D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《M440D路基安装技术要求》。
行走轨道与混凝土路基采用轨道压板固定,压板螺栓采用M24“U”型螺栓,长度方向每隔0.5m设置一道,见图12-3。
图12-1M440D塔吊行走轨道路基配筋
图12-2基础与混凝土环梁剖面图
图12-3轨道压板螺栓示意图
钢筋用量见下表4-1:
表4-1
编号
内容
长度(m)
截面积(mm)2
总体积(m3)
重量(t)
1
12φ16
920
2411
2.218
17.5
2
φ16@150
9200
201
1.849
14.5
3
4φ12
920
452
0.416
3.4
4