橢球體鋼屋架及鈦合金幕墻工程施工方案

橢球體鋼屋架及鈦合金幕墻工程施工方案第一節(jié)第一節(jié)橢球體鋼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)一、國(guó)家大劇院工程由中心建筑、北側(cè)建筑和南側(cè)建筑三部分組成。其中，中心建筑外形為長(zhǎng)軸216.67米，短軸145.57米的橢球體殼體，殼體內(nèi)部沒(méi)有支撐柱，橢球殼體頂部標(biāo)高為+46.28米。結(jié)構(gòu)體系為橢圓指數(shù)為2.2的超橢球鋼結(jié)構(gòu)體系，其數(shù)學(xué)公式為：(X/A)2.2+CY/B)2.2+(Z/C)2.2=1二、整個(gè)橢球鋼屋架由鋼格柵構(gòu)成，由主構(gòu)架、橫構(gòu)架和連接件組成。徑向?yàn)榛⌒?、變截面、無(wú)翼緣、6厘米厚鋼板焊接形成的鋼結(jié)構(gòu)主構(gòu)架梁，主構(gòu)架梁側(cè)向剛度小，抵抗變形和扭曲的能力極差。焊接為雙面全熔透坡口焊。環(huán)向橫構(gòu)件采用直徑194毫米、厚度5毫米的鋼管，通過(guò)鑄鐵半球、球形帽、1945mm聯(lián)結(jié)鋼管、管狀帽等特殊球節(jié)點(diǎn)連接件與徑向主構(gòu)架梁連接。根據(jù)招標(biāo)文件，鋼結(jié)構(gòu)總重量約5,000噸，每根鋼構(gòu)架梁平均重達(dá)40噸左右。三、主構(gòu)架梁共148根，最長(zhǎng)達(dá)100m左右，最短達(dá)70m左右，每根主構(gòu)架梁截面高度在4m至2m之間。其下端安裝在橢圓形環(huán)梁之上，其上端與橢球殼體頂部的橢圓形鋼環(huán)梁相連接。橢球體頂部的橢圓形內(nèi)環(huán)長(zhǎng)軸半徑約為29m,短軸半徑約為18m。四、屋面采用鈦合金板，在橢球屋面的南北側(cè)中部安裝玻璃，整個(gè)屋面無(wú)論是沿徑向還是沿環(huán)向均為變化的曲面，且曲面曲率不同。第二節(jié)技術(shù)重點(diǎn)一、一、橢球體鋼結(jié)構(gòu)工程1、1、超橢球體數(shù)學(xué)計(jì)算模型的建立，計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用和加工安裝詳圖設(shè)計(jì)；2、2、主構(gòu)架和橫構(gòu)架件的切割、加工的精度必須完全滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范對(duì)尺寸、弧形曲率和變形控制等的要求；鋼結(jié)構(gòu)的球形連接件的機(jī)加工要完全符合設(shè)計(jì)對(duì)其工藝的要求，確保環(huán)向構(gòu)件安裝的精度和可調(diào)節(jié)性；3、3、超橢球體的特殊性和厚板全熔透坡口焊，對(duì)焊接質(zhì)量提出了很高的要求。徑向主構(gòu)架梁及環(huán)向橫構(gòu)架的熔透焊接及其變形控制，焊縫的焊接質(zhì)量及其無(wú)損檢測(cè)必須完全滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范的要求；4、4、超橢球殼體特殊的幾何形狀，對(duì)其尺寸和曲率精確度要求很高，測(cè)量控制、定位、效正以及最終結(jié)構(gòu)變形必須控制在設(shè)計(jì)要求的精度以內(nèi)；5、5、大型鋼構(gòu)件的拼裝場(chǎng)地的準(zhǔn)備和對(duì)鋼構(gòu)架梁的試拼裝是非常重要的環(huán)節(jié)；6、6、由于主構(gòu)架梁長(zhǎng)度約70?100m,由6cm鋼板組焊而成，長(zhǎng)細(xì)比很大，對(duì)大型構(gòu)件的運(yùn)輸和試拼裝、運(yùn)輸、組裝、安裝過(guò)程中的變形控制提出了很高的要求；7、7、該工程對(duì)大型鋼構(gòu)件（包括主構(gòu)架梁和橢球體頂部環(huán)梁）安裝方法、技術(shù)手段和措施、采用的大型機(jī)械設(shè)備和大型鋼構(gòu)件的支撐平臺(tái)的搭設(shè)等，提出了很高的要求，必須確保整個(gè)橢球殼體鋼結(jié)構(gòu)的精確度、可靠性和安全性；8、8、鋼結(jié)構(gòu)工程與鋼筋砼結(jié)構(gòu)施工的合理安排，最大限度地減少其相互影響。9、9、要充分考慮鋼結(jié)構(gòu)工程的經(jīng)濟(jì)合理性等。二、鈦合金幕墻的加工與安裝另見(jiàn)第五節(jié)。第三節(jié)第三節(jié) 加工安裝詳圖設(shè)計(jì)投標(biāo)聯(lián)合體長(zhǎng)期以來(lái)，十分重視并致力于與國(guó)外設(shè)計(jì)和國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)密切合作，共同實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目綜合目標(biāo)，形成了一整套總承包管理的項(xiàng)目運(yùn)作模式和科學(xué)的實(shí)施程序，具備了對(duì)國(guó)外設(shè)計(jì)的大型、復(fù)雜工程進(jìn)行總承包管理的豐富經(jīng)驗(yàn)。投標(biāo)聯(lián)合體將利用與設(shè)計(jì)方長(zhǎng)期密切合作的總承包管理運(yùn)作模式，配備聯(lián)合體最強(qiáng)的陣容和裝備，組織充足的優(yōu)秀人才，充分發(fā)揮聯(lián)合體的強(qiáng)大的技術(shù)和裝備優(yōu)勢(shì)、計(jì)算機(jī)技術(shù)優(yōu)勢(shì)、設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)，以及社會(huì)力量組合優(yōu)勢(shì)，以滿足該特殊而艱巨工程的需要。利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖紙二次深化設(shè)計(jì)、加工安裝詳圖設(shè)計(jì)，不僅能很好地滿足設(shè)計(jì)風(fēng)格和工程使用功能的要求，而且在設(shè)計(jì)深度、設(shè)計(jì)質(zhì)量和設(shè)計(jì)的綜合配套方面，以及設(shè)計(jì)進(jìn)度方面，都能很好地滿足和指導(dǎo)工程實(shí)施。1、1、首先是建立超橢球體數(shù)學(xué)計(jì)算模型的建立，十分準(zhǔn)確和便捷地計(jì)算出所需的計(jì)算結(jié)果和圖形；2、2、圖紙二次深化設(shè)計(jì)和加工安裝詳圖設(shè)計(jì)工作的有效組織，詳圖設(shè)計(jì)的深度、質(zhì)量不僅要完全符合原設(shè)計(jì)的要求，而且要成為指導(dǎo)整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)和屋面鈦板幕墻的制作加工和安裝的依據(jù)；3、3、采用計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、編碼技術(shù)和數(shù)控技術(shù)指導(dǎo)下料、加工、拼裝、焊接、運(yùn)輸、安裝、檢測(cè)等，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)和屋面鈦板加工安裝詳圖設(shè)計(jì)、材料、下料、加工、試拼、運(yùn)輸、現(xiàn)場(chǎng)安裝（包括焊接、測(cè)量）等進(jìn)行全過(guò)程的指導(dǎo)、跟蹤、監(jiān)督、檢查和控制；4、4、屋面鈦板的加工和施工詳圖的設(shè)計(jì)不僅要完全符合設(shè)計(jì)對(duì)設(shè)計(jì)風(fēng)格、規(guī)格尺寸、連接節(jié)點(diǎn)等的要求，其設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)要具備可調(diào)節(jié)性，使之成為指導(dǎo)整個(gè)屋面鈦板的制作加工和現(xiàn)場(chǎng)精確安裝的依據(jù)。第四節(jié)鋼結(jié)構(gòu)安裝方案投標(biāo)聯(lián)合體在多個(gè)安裝方案中，對(duì)主要的6個(gè)安裝方案進(jìn)行了綜合論證，包括：徑向放射分組滑移安裝方案、徑向放射單根滑移安裝方案、徑向放射分組提升安裝方案、徑向放射單根提升安裝方案、分段環(huán)向懸挑安裝方案、兩半整體滑移安裝方案。研究了在中心建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)完成之后、在中心建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中、以及在中心建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工至地面±0.00m時(shí)，進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)安裝的三種情況，最終優(yōu)選了三種安裝方案，即徑向放射分組滑移安裝方案、分段環(huán)向懸挑安裝方案、兩半整體滑移安裝方案。

徑向放射分組滑移安裝方案（方案一）1、1、安裝橢球體頂部?jī)?nèi)環(huán)梁所需的工作平臺(tái)1）環(huán)梁的安裝需要一工作平臺(tái)，該工作平臺(tái)需要較大的剛度，以承受運(yùn)輸每組鋼屋架時(shí)從坡道傳來(lái)的水平荷載和安裝過(guò)程中的垂直荷載，為此，工作平臺(tái)需要?jiǎng)偠茸銐虻牡闹蜗到y(tǒng)。該支撐系統(tǒng)由型鋼制成的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)組成。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)沿內(nèi)環(huán)梁分布，根據(jù)受力計(jì)算考慮間距，并由水平聯(lián)系梁及剪刀撐相連。見(jiàn)圖1-6-A1及圖1-6-A22）2）由于沿內(nèi)環(huán)梁分布的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)將傳遞荷載至其下部的樓層。若支撐標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的位置在柱子或剪力墻附近，則在鋼筋混凝土屋頂層澆注勁性鋼柱作為環(huán)梁的支撐；若支撐標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的位置遠(yuǎn)離剪力墻，則在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工期間，同步安裝鋼支撐，便于進(jìn)行上部環(huán)梁安裝時(shí)的荷載傳至鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)底板。具體支撐體系的設(shè)置待內(nèi)環(huán)梁結(jié)構(gòu)形狀及其尺寸、塔吊標(biāo)準(zhǔn)節(jié)下部砼結(jié)構(gòu)施工圖確定后而定。3）3）因內(nèi)環(huán)梁的結(jié)構(gòu)形狀及其尺寸不詳，故初步擬定內(nèi)環(huán)梁的安裝方法為：將內(nèi)環(huán)梁分成若干部分，利用結(jié)構(gòu)施工用的塔吊將各部分就位。具體安裝方法待內(nèi)環(huán)梁結(jié)構(gòu)形狀及其尺寸確定后，進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算和設(shè)計(jì)。2、2、安裝橢球體南北側(cè)滑行坡道1）1）坡道支撐體系的安裝方法、安裝程序和布置原則和坡道本身的安裝，與橢球體頂部?jī)?nèi)環(huán)梁所需的支撐體系和工作平臺(tái)的安裝相似；2）2）支撐體系和坡道的方案設(shè)計(jì)應(yīng)經(jīng)過(guò)詳細(xì)的受力計(jì)算，保證其安全可靠性。3）3）橢球體南北側(cè)滑行坡道的設(shè)置參見(jiàn)圖1-6-A1及圖1-6-A23、3、現(xiàn)場(chǎng)鋼屋架安裝1）在加工廠進(jìn)行單根水平試拼裝，再根據(jù)交通條件和起重設(shè)備的能力按15?20m長(zhǎng)由加工廠運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)北側(cè)組裝場(chǎng)地。2）在現(xiàn)場(chǎng)北裙房設(shè)置4個(gè)拼裝區(qū)。每個(gè)區(qū)域上搭設(shè)鋼屋架拼裝用的支撐架。3）將每4根鋼屋架在每個(gè)拼裝區(qū)的支撐架上組拼、成型、焊接成一組。見(jiàn)圖1-6-A34）每組鋼屋架在完成所有焊接及檢驗(yàn)工序后，用自升降液壓平板拖車（見(jiàn)圖1-6-A4）將其從支撐架上轉(zhuǎn)移并送至滑行坡道下口（見(jiàn)圖1-6-A5）。在前方的自升降液壓平板拖車通過(guò)液壓設(shè)備將每組鋼屋架過(guò)渡給停放在滑行坡道上的重型滑車（見(jiàn)圖1-6-A6）。然后位于前方的自升降液壓平板拖車返回拼裝區(qū)。5）每組鋼屋架在過(guò)渡到重型滑車上后，重型滑車通過(guò)滑輪牽引裝置將其送至滑行坡道頂部的工作平臺(tái)（見(jiàn)圖1-6-A7）。然后，該重型滑車上的液壓裝置，將每組鋼屋架頂升并轉(zhuǎn)移給能沿著內(nèi)環(huán)梁環(huán)向滑動(dòng)的另一組重型滑車（見(jiàn)圖1-6-A8）,重型滑車在液壓馬達(dá)作用下，滑移至安裝部位，再通過(guò)液壓千斤頂，將鋼屋架就位。6）隨著每組鋼屋架頂部沿著內(nèi)環(huán)梁環(huán)向滑移至安裝部位，鋼屋架的底部，由運(yùn)送每組鋼屋架的自升降液壓平板拖車運(yùn)至安裝部位（見(jiàn)圖1-6-A9）。這時(shí)鋼屋架可繞固定于自升降液壓平板拖車上的轉(zhuǎn)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)，以達(dá)到調(diào)整角度的目的（見(jiàn)圖1-6-A10）,通過(guò)其液壓裝置，將鋼屋架過(guò)渡給安置于地面的液壓千斤頂。在自升降液壓平板拖車撤離后，該千斤頂再將鋼屋架就位。再經(jīng)微調(diào)后，鋼屋架得到固定。7）安裝按對(duì)稱方式進(jìn)行。這樣在安裝過(guò)程中，可減少安裝過(guò)程對(duì)內(nèi)環(huán)梁鋼平臺(tái)的水平推力及扭矩。8）在安裝初期，每星期可安裝2組鋼屋架，共8根主構(gòu)架梁，在安裝后期，進(jìn)度略有加快。4、鋼屋架現(xiàn)場(chǎng)安裝所用的主要運(yùn)輸設(shè)備清單名稱數(shù)量來(lái)源說(shuō)明1汽車吊3投標(biāo)聯(lián)合體起重能力為25噸2履帶吊3投標(biāo)聯(lián)合體起重能力為50噸3自升降液壓平板拖車3比利時(shí)SARENS公司KAMAG牌載重能力為120噸（租賃）3自升降液壓平板拖車1比利時(shí)SARENS公司KAMAG牌載重能力為180噸（租賃）4重型滑車20法國(guó)EIFFEL公司產(chǎn)（租賃）5滑輪牽引裝置4毗牽引力10噸6液壓馬達(dá)3國(guó)產(chǎn)牽引力12噸1）1）自升降液壓平板拖車簡(jiǎn)介：由比利時(shí)Sarens公司提供，產(chǎn)品名稱為KAMAG牌自升降液壓平板拖車?；締卧獮?節(jié)，載重120t,根據(jù)載重需要可自由加節(jié)最多為12節(jié)，載重量1080t；車輪可原地360°方向轉(zhuǎn)動(dòng)，車可向任意方向移動(dòng)；平臺(tái)可自升降，升降高度最大1840mm，最小1140mm，凈升降值700mm。其長(zhǎng)、寬、高參數(shù)見(jiàn)圖1-6-A42）2）重型滑車性能簡(jiǎn)介：生產(chǎn)廠家為法國(guó)EIFFEL公司，主要用于短途運(yùn)輸，運(yùn)載重物；在垂直提升重物時(shí)性能尤為突出；滑車沿軌道、鋼梁移動(dòng)性能好；滑車最高行走速度5m/min。滑車與軌道摩擦系數(shù)為5%-8%。形狀可見(jiàn)圖1-6-A65、鋼屋架現(xiàn)場(chǎng)安裝與結(jié)構(gòu)施工的關(guān)系1）鋼屋架內(nèi)環(huán)梁所需鋼平臺(tái)的支撐安裝以及南北坡道的鋼支撐安裝隨鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工同時(shí)進(jìn)行。2）2）在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工至大約+20m標(biāo)高的樓層處，需將該標(biāo)高以上的鋼平臺(tái)支撐架提前一次就位至鋼平臺(tái)標(biāo)高處，為屋頂環(huán)梁的安裝創(chuàng)造條件，使屋頂環(huán)梁的安裝與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工同步完成。3）3）在橢球體內(nèi)主要砼結(jié)構(gòu)及內(nèi)環(huán)梁安裝所需鋼平臺(tái)同步完成的時(shí)候，南側(cè)建筑已完成其結(jié)構(gòu)施工及地下加固工作。這樣，為安裝鋼屋架提供了運(yùn)輸和安裝的條件。4）4）因北側(cè)建筑為緩解202核心區(qū)土方外運(yùn)高峰、儲(chǔ)備了約16萬(wàn)方回填砂卵石，同時(shí)給鋼屋架拼裝提供了場(chǎng)地，北側(cè)建筑的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工待橢球體鋼屋架安裝完畢后進(jìn)行。6、現(xiàn)場(chǎng)安裝進(jìn)度每周可保證安裝2組鋼屋架，每組鋼屋架由4根主構(gòu)架梁和配套的橫構(gòu)架及球形連接件組成，總共148根，需130天的安裝期，考慮到安裝期間不利天氣等因素的不利影響和屋面存在少量的橫構(gòu)件與兩組鋼屋架之間的球形節(jié)點(diǎn)的焊接，總的安裝工期為5個(gè)月左右。在鋼結(jié)構(gòu)安裝完成后，能夠騰出北側(cè)場(chǎng)地，進(jìn)行北側(cè)建筑的施工。二、二、 分段環(huán)向懸挑安裝方案（方案二）由于分段環(huán)向懸挑安裝方案闡述比較全面，篇幅較大，另見(jiàn)附件1三、三、 兩半整體滑移安裝方案（方案三）1、 施工方法簡(jiǎn)介橢球體鋼結(jié)構(gòu)安裝采用兩半整體滑移（水平旋轉(zhuǎn)）的安裝方法，將中心建筑南北區(qū)域作為2個(gè)拼裝場(chǎng)地，進(jìn)行1/2橢球體拼裝，在整體拼裝完成后，通過(guò)各自區(qū)域內(nèi)的滑移軌道，依靠牽引裝置整體旋轉(zhuǎn)滑移到位（見(jiàn)圖1-6-C1）。2、 施工條件及要求1）1）南北建筑區(qū)域需要回填，進(jìn)行場(chǎng)地碾壓和平整，至與預(yù)應(yīng)力環(huán)梁同樣的高度，在平整后的場(chǎng)地上澆注混凝土，混凝土上鋪設(shè)2cm厚鋼板。2）2）在拼裝場(chǎng)地內(nèi)需安裝46米高的牢固鋼架作為上部橢圓環(huán)梁的臨時(shí)支撐，徑向主構(gòu)架梁中間需另外搭設(shè)兩個(gè)可行走的臨時(shí)支撐，每安裝完一根徑向鋼主構(gòu)架梁將臨時(shí)支撐移到下一根安裝部位，進(jìn)行下一根主構(gòu)架梁的安裝。3）在2個(gè)拼裝場(chǎng)地內(nèi)各需安裝行走式塔吊一臺(tái)，依次在安裝完鋼屋架后拆除。4）在徑向主構(gòu)架梁的的底端需要安裝滑移行走輪。5）在每根徑向主構(gòu)架梁的底端需要準(zhǔn)備一組液壓千斤頂，作為滑移就位之用。3.每個(gè)拼裝區(qū)域主要設(shè)備投入名 稱型 號(hào)數(shù) 量塔 吊行走式7050型1臺(tái)行走鋼板2cm厚28000平方米萬(wàn)向行走輪比利時(shí)SARENS公司提供74組集群千斤頂50噸74組卷?yè)P(yáng)機(jī)50噸2臺(tái)滑輪組10相2組臨時(shí)支撐鋼架塔吊標(biāo)準(zhǔn)節(jié)及塔吊行走裝置根據(jù)計(jì)算設(shè)置4、4、 施工步驟1）1）在主體結(jié)構(gòu)施工至±0.00后，將南北建筑區(qū)域回填至預(yù)應(yīng)力環(huán)梁上標(biāo)高，并碾壓密實(shí)，然后澆注15cm（暫定）厚混凝土地面，鋪設(shè)2cm厚鋼板。2）2）安裝塔吊行走軌道，在南北建筑拼裝區(qū)域各設(shè)7050型塔吊一臺(tái)。3）3）安裝中間環(huán)梁的臨時(shí)支架，吊裝中間環(huán)梁，進(jìn)行環(huán)梁的組拼和焊接。在拼裝場(chǎng)地，放出每根主構(gòu)架梁拼裝大樣控制線，將每根主構(gòu)架梁平面焊接成三大節(jié)，現(xiàn)場(chǎng)拼裝示意圖見(jiàn)圖1-6-C24）安裝并固定每根主構(gòu)架梁下端的行走輪，同時(shí)在該根主構(gòu)架梁安裝位置的中部安裝其余兩個(gè)臨時(shí)支撐鋼架，形成空中作業(yè)平臺(tái)，支撐鋼架下部需要安裝專用行走輪，以便周轉(zhuǎn)使用?，F(xiàn)場(chǎng)立面拼裝見(jiàn)圖1-6-C35）安裝第一根主構(gòu)架梁：依次吊裝三大段，在作業(yè)平臺(tái)上進(jìn)行定位和焊接，并輔以攬風(fēng)加以固定。依此方法，塔吊分別安裝第2根、第3根。之后塔吊沿軌道移動(dòng)，再開(kāi)始第4至6根的安裝（見(jiàn)圖1-6-C4）。依次類推。6）在安裝完成三根主構(gòu)架梁以后，插入安裝橫構(gòu)架，再將臨時(shí)支撐作業(yè)平臺(tái)滑移到下一根主構(gòu)架梁的安裝位置，直至完成1/2橢球體的鋼結(jié)構(gòu)安裝。7）安裝牽引地錨和卷?yè)P(yáng)機(jī)基座。地錨設(shè)置在南北建筑區(qū)域，采用灌注樁加槽鋼錨具的形式，外側(cè)灌注混凝土。見(jiàn)圖1-6-C58）1/2橢球體以及中間環(huán)梁的短軸方向采用臨時(shí)拉接穩(wěn)定措施，以保證橢球體的自身穩(wěn)定性。9）安裝牽引裝置，解除行走輪固定裝置，拖動(dòng)整個(gè)1/2橢球體，緩慢回轉(zhuǎn)滑移至預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土環(huán)梁。為保證拖動(dòng)時(shí)1/2橢球體的整體穩(wěn)定性，橢球體的后部需拉設(shè)攬風(fēng)。10)10)當(dāng)1/2橢球體回轉(zhuǎn)滑移至預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土環(huán)梁后，安裝集群千斤頂，對(duì)1/2橢球體進(jìn)行同步頂升。之后拆除行走輪。11)11) 采用千斤頂調(diào)整主構(gòu)架梁，在調(diào)整主構(gòu)架梁并使之達(dá)到安裝精度之后，撤除千斤頂。12)12) 1/2橢球體滑移就位流程見(jiàn)圖1-6-C6。5、1、主要技術(shù)準(zhǔn)備1)1)運(yùn)輸構(gòu)件分段在加工廠進(jìn)行單根水平試拼裝，根據(jù)交通條件和起重設(shè)備的能力，將主構(gòu)架梁按約15?20m長(zhǎng)分成若干段，由加工廠運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)組裝場(chǎng)地。以最長(zhǎng)的主構(gòu)架梁為例，可將其分成7段左右，每根主構(gòu)架梁在分段后其長(zhǎng)度和重量情況大致如下：項(xiàng)目第1段第2段第3段第4段第5段第6段第7段長(zhǎng)度(m)10.5121217191014重量(t)5.65.75.57.97.96.66.7每根主構(gòu)架梁的構(gòu)件在現(xiàn)場(chǎng)組裝成3大段后，各段長(zhǎng)度和重量情況大致如下：項(xiàng)目第1節(jié)第2節(jié)第3段長(zhǎng)度(米)34.53624重量（噸）16.815.813.32）各種基礎(chǔ)、地錨、牽引、滑移裝置需經(jīng)詳細(xì)的計(jì)算后確定，以確保其安全性。6、現(xiàn)場(chǎng)安裝進(jìn)度按此方案，要求在中心建筑202區(qū)域土方開(kāi)挖完成后，及時(shí)填平、平整和處理南北側(cè)拼裝場(chǎng)地。之后，即可開(kāi)始進(jìn)行主構(gòu)架的拼裝施工，總的拼裝、焊接、滑移就位、檢驗(yàn)等過(guò)程需要工期約為6個(gè)月。四、四、 三種方案比較和投標(biāo)人的意見(jiàn)和建議1、徑向放射分組滑移安裝方案的優(yōu)缺點(diǎn)1）內(nèi)環(huán)梁平臺(tái)和滑行坡道的安裝及其下部的鋼支撐與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)同步完成進(jìn)行。內(nèi)環(huán)梁平臺(tái)和滑行坡道的安裝基本上不占絕對(duì)工期。2）所有鋼屋架在拼裝完畢后，鋼屋架全部由坡道通過(guò)牽引裝置運(yùn)送至鋼平臺(tái)上的內(nèi)環(huán)梁，不需要大型和太多的垂直起吊設(shè)備。3）除屋頂環(huán)梁和滑行坡道的支撐外，不需另行搭設(shè)支撐架。4）由于所有拼裝、焊接在現(xiàn)場(chǎng)北側(cè)拼裝場(chǎng)地內(nèi)進(jìn)行，而且每4根成組拼裝，每組鋼屋架剛度大，抵抗側(cè)向和徑向變形和扭曲的能力強(qiáng)，在運(yùn)輸、吊裝過(guò)程中，很容易保證不變形和扭曲。5）與其它方案比較，由于大量的拼裝和焊接在地面完成，進(jìn)度快，高空焊接量很小，鋼屋架幾何尺寸和曲率的精度容易得到保證，各工序的質(zhì)量能有效控制。6)與中心建筑內(nèi)部鋼筋混凝土施工不發(fā)生交叉影響。7)該方案對(duì)場(chǎng)外運(yùn)輸?shù)囊蟮停恍柽M(jìn)行大型構(gòu)件運(yùn)輸。這是北京地區(qū)交通情況唯一容許的運(yùn)輸方式。8)因場(chǎng)內(nèi)運(yùn)送鋼屋架的坡道對(duì)稱布置，故鋼屋架的安裝對(duì)鋼平臺(tái)的水平剛度的要求降低。9)利用專門(mén)的機(jī)械設(shè)備，能很好地滿足運(yùn)輸、頂升、滑移、安裝就位的要求。10) 對(duì)屋頂環(huán)梁和滑移坡道的鋼支撐的垂直剛度要求很大。11) 在自升降液壓平板拖車進(jìn)行鋼屋架現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)輸?shù)姆秶鷥?nèi)，需要對(duì)南側(cè)建筑的地下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固處理。12) 自升降液壓平板拖車進(jìn)行鋼屋架現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)輸對(duì)場(chǎng)地的道路需進(jìn)行地面硬化處理或鋪設(shè)鋼板。2、分段環(huán)向懸挑安裝方案的優(yōu)缺點(diǎn)1)1)當(dāng)中心建筑施工至±0.00時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)安裝即可開(kāi)始。這樣，可緩減對(duì)總工期的壓力。2)2)對(duì)內(nèi)環(huán)安裝平臺(tái)支撐的剛度要求低。3)3)鋼結(jié)構(gòu)安裝可與土0.00以上中心建筑結(jié)構(gòu)施工同步進(jìn)行，且相互干撓小。4)4)當(dāng)周圈分段安裝合攏后，只需少量的支撐，該圈屋架即成自穩(wěn)定體系。這樣，可節(jié)省鋼屋架安裝時(shí)的臨時(shí)支撐。5)5)因分段安裝，構(gòu)件重量輕，不需大型垂直運(yùn)輸機(jī)械。6)6)對(duì)地面拼裝場(chǎng)地的要求較低。7)7)因分段安裝，所有作業(yè)都需在空中進(jìn)行，空中拼裝、焊接和測(cè)量作業(yè)量大。8)8)安裝過(guò)程中變形控制的計(jì)算工作量大。

9)9)因所有作業(yè)都需在空中進(jìn)行，對(duì)測(cè)量精度的控制及焊接質(zhì)量的要求更為嚴(yán)格。3、兩半整體滑移安裝方案的優(yōu)缺點(diǎn)1) 不需要大型起重設(shè)備，僅需兩臺(tái)7050型塔吊。2) 在南北拼裝場(chǎng)地形成后即可進(jìn)行拼裝施工，對(duì)縮短總工期有益。3) 對(duì)中心建筑結(jié)構(gòu)施工產(chǎn)生的影響甚微。4) 能滿足設(shè)計(jì)人對(duì)預(yù)拼裝的要求。5) 不需要太多的支撐，中心環(huán)梁可節(jié)省大量的鋼支撐費(fèi)用。6) 對(duì)南側(cè)建筑的土建開(kāi)始時(shí)間有所影響。7) 需要現(xiàn)場(chǎng)拼裝面積大。8) 對(duì)滑移軌跡范圍內(nèi)的地面要求高。9)9) 滑移牽引裝置要求高。10) 鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)進(jìn)度必須滿足現(xiàn)場(chǎng)安裝進(jìn)度的要求。4、4、三方案評(píng)比對(duì)照表評(píng)比指標(biāo)方案一方案二方案1質(zhì)量保證10782對(duì)第一階段目標(biāo)的影響91083成本89104對(duì)主體結(jié)構(gòu)施工的影響89105對(duì)鋼結(jié)構(gòu)1087設(shè)計(jì)進(jìn)度的要求6對(duì)南側(cè)進(jìn)度的影響1087總得分555150表中各評(píng)比指標(biāo)最高分為10分。5、投標(biāo)人的意見(jiàn)和建議1）1）上述三個(gè)方案各有優(yōu)缺點(diǎn)，但均能滿足設(shè)計(jì)人和規(guī)范對(duì)質(zhì)量的要求。2）2）投標(biāo)聯(lián)合體根據(jù)工期要求、質(zhì)量控制要求和成本造價(jià)控制要求，對(duì)上述三個(gè)方案進(jìn)行了分析論證工作，并廣泛征求了國(guó)內(nèi)、國(guó)外專業(yè)化鋼結(jié)構(gòu)安裝廠家和專家的意見(jiàn)，綜合各方意見(jiàn)和建議對(duì)上述三個(gè)方案進(jìn)行了認(rèn)真的綜合評(píng)價(jià)和分析，首先推薦選用徑向放射分組滑移安裝方案，環(huán)向疊加安裝方案、兩半整體滑移安裝方案為替補(bǔ)方案。待經(jīng)過(guò)進(jìn)一步詳細(xì)計(jì)算、深入和全面的綜合分析、論證和比較，最終經(jīng)業(yè)主、設(shè)計(jì)和監(jiān)理認(rèn)可后實(shí)施。3）3）設(shè)計(jì)人要求需進(jìn)行總體試拼裝，再按單根運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地安裝。投標(biāo)聯(lián)合體按照招標(biāo)文件的要求，進(jìn)行了整體試拼裝的方案設(shè)計(jì)（附后），但投標(biāo)聯(lián)合體根據(jù)自己長(zhǎng)期以來(lái)從事大型復(fù)雜的鋼結(jié)構(gòu)工程的實(shí)施經(jīng)驗(yàn)，確信自己完全有能力在不進(jìn)行整體試拼裝的情況下，通過(guò)鋼結(jié)構(gòu)加工廠的整棉構(gòu)件的試拼，并在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行拼裝，采取科學(xué)合理的安裝方案和先進(jìn)精密的測(cè)量技術(shù)和設(shè)備進(jìn)行測(cè)量、監(jiān)控，建立計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)計(jì)算模型，利用數(shù)據(jù)庫(kù)編碼技術(shù)以及數(shù)控技術(shù)指導(dǎo)下料、加工、運(yùn)輸、焊接、安裝、檢測(cè)等環(huán)節(jié)，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)加工安裝詳圖設(shè)計(jì)、材料、下料、加工、試拼、運(yùn)輸、現(xiàn)場(chǎng)安裝（包括焊接、測(cè)量）等全過(guò)程進(jìn)行質(zhì)量跟蹤、監(jiān)督、檢查和控制，完全能夠確保鋼結(jié)構(gòu)工程滿足設(shè)計(jì)人和規(guī)范對(duì)質(zhì)量的要求，倘若上述合理化建議能夠取得業(yè)主、設(shè)計(jì)人和監(jiān)理的同意，可加快工程進(jìn)度、極大地節(jié)約工程成本和造價(jià)。

評(píng)比指標(biāo)方案一方案一方案1質(zhì)量保證10782對(duì)第一階段目標(biāo)的影響91083成本89104對(duì)主體結(jié)構(gòu)的影響79105對(duì)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)度的要求10876對(duì)南側(cè)進(jìn)度的影響1098總得分545251第四節(jié)第三節(jié)鈦合金幕墻工程施工第四節(jié)第三節(jié)鈦合金幕墻工程施工在沒(méi)有屋面鈦合金板幕墻圖紙的情況下，投標(biāo)聯(lián)合體根據(jù)長(zhǎng)期從事屋面工程的經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)國(guó)家大劇院特殊的鈦合金幕墻屋面體系，提出以下概念性的構(gòu)想和建議。1、主要的技術(shù)內(nèi)容1、1、利用超橢球體數(shù)學(xué)計(jì)算模型，十分準(zhǔn)確和便捷地計(jì)算出所需的計(jì)算結(jié)果和屋面鈦板排版圖形;2、22、格和使用功能，包括對(duì)視覺(jué)、聲學(xué)、光學(xué)、保溫、防水等的要求。3、研究解決大面積金屬鈦板在陽(yáng)光受熱、冬季受冷時(shí)發(fā)生熱脹冷縮的問(wèn)題和荷載對(duì)屋面的影響問(wèn)題，研究是否采用熱脹冷縮的調(diào)節(jié)裝置；4、制定屋面鈦板幕墻的加工工藝、現(xiàn)場(chǎng)安裝工藝，以及搭接處的連接工藝等。5、投標(biāo)聯(lián)合體的建議金屬鈦板建議采用鋼板外面貼金屬鈦板的復(fù)合板，能大幅度降低工程成本。二、保溫屋面系統(tǒng)保溫屋面系統(tǒng)，作為第二層隔熱層，并起到防止水蒸氣和冷凝水的作用。三、格構(gòu)支撐系統(tǒng)格構(gòu)式系統(tǒng)作為主要外部金屬鈦合金板支撐系統(tǒng)。鈦合金板支架按橢球體殼體設(shè)計(jì)圖位置與殼體牢固錨固，鈦合金板支架在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮到空間不同角度和尺寸的需要。在外部的每一面，該支架要保證外部金屬板具有開(kāi)放式連接節(jié)點(diǎn)，并保證最小的暴露密封劑。該系統(tǒng)具有柔性節(jié)點(diǎn)允許不同的熱變形和地震運(yùn)動(dòng)以及日常維護(hù)和質(zhì)量控制等。1.視覺(jué)效果1）該系統(tǒng)允許四面結(jié)構(gòu)膠連接的玻璃圓屋頂在外部為隱框幕墻。該系統(tǒng)能減少灰塵的聚集從而減少內(nèi)部定期清理的次數(shù)。而且該系統(tǒng)能夠提供外部自動(dòng)清理系統(tǒng)以減少損壞的風(fēng)險(xiǎn)。2）1）所有支撐構(gòu)件均建議為鋁合金構(gòu)件，所有的接頭和緊固件和排水系統(tǒng)將隱藏起來(lái)。2.系統(tǒng)效果1）玻璃幕墻是一個(gè)專門(mén)設(shè)計(jì)的采光系統(tǒng)。所有的支撐系統(tǒng)都在工廠內(nèi)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)尺寸制作，并準(zhǔn)確安裝在鋼結(jié)構(gòu)框架上。支撐系統(tǒng)安裝完畢后，玻璃板自鎖固定在支撐系統(tǒng)上，并用工廠提供的專業(yè)膠槍和耐候密封膠完成整個(gè)系統(tǒng)。2）從理論上講，一部分結(jié)構(gòu)安裝完成后，可以開(kāi)始支撐系統(tǒng)的安裝，但必須認(rèn)真考慮的是，安裝過(guò)程中的荷載將增加主體結(jié)構(gòu)的荷載。外墻系統(tǒng)在安裝面板后會(huì)有較大的風(fēng)荷載或雪荷載附加在結(jié)構(gòu)上，臨時(shí)支撐系統(tǒng)應(yīng)該考慮這些變動(dòng)的荷載對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。3）在支撐系統(tǒng)安裝過(guò)程中，所有主要的排水系統(tǒng)和燈具電氣橋架（如果有）要同時(shí)進(jìn)行安裝，所有的緊固件和電氣橋架和排水管將被密封起來(lái)。4）支撐系統(tǒng)由下至上開(kāi)始安裝，以形成環(huán)繞的封閉網(wǎng)格。同時(shí)隱藏連接點(diǎn)和緊固件以及天溝系統(tǒng)的安裝工作也同時(shí)開(kāi)始。各部分完成上述工作后，將可開(kāi)始天溝閉水實(shí)驗(yàn)工作。采光天棚安裝完畢后，此階段工作完成。5）下一階段為面板安裝工作，該階段包括金屬板定位，安裝完燈具的電線，在支撐系統(tǒng)上鎖定面板后，該階段的工作通常由上自下開(kāi)始，以保證最小限度的損壞。四、玻璃幕墻和采光棚系統(tǒng).玻璃幕墻和采光棚系統(tǒng)不但要滿足季節(jié)變花過(guò)程中的常規(guī)需要，而且要考慮抵抗收縮、雪載、溫度和地震變形，外部和內(nèi)部的保養(yǎng)通道，安全的玻璃安裝和天溝和雨水系統(tǒng)要統(tǒng)一考慮，從而保證足夠的雨水收集能力，避免周邊無(wú)組織排水。.設(shè)計(jì)中必須重點(diǎn)考慮暴雨的雨水收集和排放，保溫屋頂上的雨水收集系統(tǒng)要不大于25m間隔。天溝的設(shè)計(jì)要考慮雪的堆積和結(jié)冰和冰的凍溶循環(huán)，以避免潛在的天溝雪破壞。五、鈦合金金屬面板鈦合金板要做專業(yè)設(shè)計(jì)，鈦板在工廠預(yù)留孔洞并安裝好自鎖系統(tǒng)。為形成完整的曲面，每塊金屬板必須安裝在結(jié)構(gòu)指定部位，嚴(yán)格杜絕不負(fù)責(zé)任的工作態(tài)度和無(wú)序施工。自鎖系統(tǒng)要考慮潛在的移動(dòng)和最小的允許安裝誤差。燈具系統(tǒng)要在工廠組裝在金屬板內(nèi)，保證在近處看到的為密封的燈具連接點(diǎn)。投標(biāo)聯(lián)合體初步建議鈦合金板的裝修基層在拼裝平臺(tái)完成，鈦合金板本身的安裝在空中進(jìn)行。六、防雷保護(hù)網(wǎng)格支撐應(yīng)提供一個(gè)連續(xù)的防雷系統(tǒng)與鋼結(jié)構(gòu)緊密連接。七、燈具和屋面維護(hù)網(wǎng)格支撐在開(kāi)放式連接接頭和面板間提供一個(gè)維護(hù)保養(yǎng)系統(tǒng)。該系統(tǒng)能提供保養(yǎng)的安全通道。此通道用于日常保養(yǎng)和燈具更換的潛在保養(yǎng)。八、安裝次序上述是投標(biāo)聯(lián)合體的概念性設(shè)想和建議，在屋面系統(tǒng)的專業(yè)性設(shè)計(jì)完成后，進(jìn)行詳細(xì)的方案制定、工藝設(shè)計(jì)和工序設(shè)計(jì)。第五節(jié)第三節(jié) 鋼結(jié)構(gòu)測(cè)量方案國(guó)家大劇院巨大的橢圓形殼體的特殊性對(duì)測(cè)量工作提出了很高的要求，如何采用先進(jìn)的測(cè)量技術(shù)和測(cè)量?jī)x器設(shè)備將整個(gè)殼體按照設(shè)計(jì)圖紙準(zhǔn)確無(wú)誤地安裝就位，將直接關(guān)系到工程的進(jìn)度和質(zhì)量。在殼體安裝測(cè)量前應(yīng)建立較高精度的安裝測(cè)量控制網(wǎng)（一級(jí)建筑控制網(wǎng)）。要求測(cè)角中誤差±5〃，邊長(zhǎng)相對(duì)中誤差1/30000。以下分別介紹地腳螺栓的埋設(shè)及鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)架梁安裝測(cè)量。一、一、 地腳螺栓的埋設(shè).平面位置測(cè)量測(cè)定平面位置時(shí)，將兩臺(tái)經(jīng)緯儀架設(shè)在縱橫軸線控制基準(zhǔn)點(diǎn)上，后視同一軸線對(duì)應(yīng)的控制基準(zhǔn)點(diǎn)，將軸線投測(cè)到與地腳螺栓定位板面同高度的木方子上，并用紅色三角標(biāo)記。將其與定位板上縱橫柱定位軸線比較，根據(jù)偏差情況，調(diào)整定位板，使得定位板的縱橫軸線與兩臺(tái)經(jīng)緯儀投測(cè)的軸線完全重合為止。定位板的縱、橫軸線允許誤差為0.3mm。在澆注基礎(chǔ)混凝土前，檢查定位板上的縱橫軸線，與設(shè)計(jì)位置的允許誤差為0.3mm。相鄰柱中心間距測(cè)量誤差為1mm,第一根柱至第n根柱間距的測(cè)量允許誤差為丫=1mm。量距時(shí)，采用一級(jí)鋼尺并加上尺長(zhǎng)、溫度、垂曲三項(xiàng)改正。在混凝土澆筑完后初凝前，應(yīng)檢測(cè)定位板上的中心線，如發(fā)現(xiàn)偏差，應(yīng)即刻校正，直至符合精度要求為止。.地腳螺栓標(biāo)高測(cè)量方法地腳螺栓標(biāo)高測(cè)量采用DS1水準(zhǔn)儀從高程控制點(diǎn)直接引測(cè)到輔助安裝的木方子上，用紅油漆作好標(biāo)記，根據(jù)引測(cè)的標(biāo)高點(diǎn)，調(diào)整定位板的高度到設(shè)計(jì)位置，標(biāo)高測(cè)量的允許誤差為±1mm。

SB及安裝，我們擬采用以下兩種方案進(jìn)二、鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)架梁安裝測(cè)量對(duì)于本鋼結(jié)構(gòu)工程構(gòu)架梁的拼裝SB及安裝，我們擬采用以下兩種方案進(jìn)行測(cè)量和復(fù)核:1.方案一：全站儀三維測(cè)量1）坐標(biāo)系的建立如圖所示，在待測(cè)物方向任取A、B兩點(diǎn)，將其在水平面（取儀器三軸交點(diǎn)處的水平面）內(nèi)投影點(diǎn)的聯(lián)線作為X軸方向，儀器中心為坐標(biāo)原點(diǎn)，過(guò)原點(diǎn)在水平面面內(nèi)垂直于X軸的方向?yàn)閅軸，垂直于乂丫平面的軸為Z軸，構(gòu)成右手直角坐標(biāo)系。2）測(cè)量原理? 全站型電子速測(cè)儀（簡(jiǎn)稱全站儀）是具有測(cè)距、測(cè)角能力的先進(jìn)儀器，因此根據(jù)極坐標(biāo)法測(cè)定物點(diǎn)的三維坐標(biāo)為全站儀三維測(cè)量系統(tǒng)提供了理論依據(jù)和技術(shù)保障。?設(shè)在O點(diǎn)的全站儀測(cè)得A、B兩點(diǎn)的距離分別為｛、Sb，天頂角為VA、VB，水平角為晨、。『由圖4-1可得A、B兩點(diǎn)在O-XYZ坐標(biāo)系下的坐標(biāo)為：X=SsinVsinPY=SsinVcosP>Z鼠=S^cos匕 ^X=SsinVsin（P+H）Y=SsinVcos（P+H）>Zb=SBcosVB ^式中H二°b一。八6為OA方向與Y軸之間的夾角。由于A、B兩點(diǎn)的水平投影在X軸方向上，則有Y「Yb，即：

SsinVcosP=SsinVsin(P+H)tgtgp=ctgH--S4sm%―SsinVsinH由上式可以看出，B值取決于儀器中心及選取的A、B兩點(diǎn)的位置關(guān)系，求解0的工作也即完成了全站儀三維測(cè)量系統(tǒng)的定向。

對(duì)于物方空間的任意點(diǎn)P在上述坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為：X=SsinVsin(P+H)Y=SsinVcos(P+H)>Zp=SPcosVP ^式中HP=a「04、Sp為P點(diǎn)的斜距，Vp為P點(diǎn)的天頂角，喝為P點(diǎn)的水平度盤(pán)讀數(shù)，其余符號(hào)同前。在國(guó)家大劇院鋼屋架安裝測(cè)量過(guò)程中，三維測(cè)量坐標(biāo)系的選擇需根據(jù)安裝現(xiàn)場(chǎng)平面布置圖具體確定，由于原有場(chǎng)區(qū)平面控制網(wǎng)不能完全滿足構(gòu)架梁安裝測(cè)量精度的要求，因此必須建立精度較高的安裝測(cè)量控制網(wǎng)。3)測(cè)量精度分析?分析全站儀三維測(cè)量系統(tǒng)的點(diǎn)位精度，主要有以下三個(gè)方面的因素：儀器的系統(tǒng)誤差、儀器的偶然誤差、反射裝置(目標(biāo))誤差。這里主要分析前兩者對(duì)點(diǎn)位精度的影響。1m21m2+H).P—vP p2m2=sin2Vsin2(p+H)m2+ScosVsin(PX P PSPP+SsinVcos(P+H)1m2+嗎1m2+1m2+H)上—v-m2=sin2Vcos2(p+H)m2+ScosVcos(PY P PSPP+Ssin+SsinVsin(PHm2+m2

pm2=cos2Vm2+(SZ PSPsinV)式中，ms為PsinV)mV為P點(diǎn)天頂角測(cè)量中誤差；mH為水平角測(cè)量中誤差；m8為定向時(shí)確定6角的中誤差。4）構(gòu)架梁安裝校正：安裝測(cè)量前，在構(gòu)架梁的節(jié)點(diǎn)位置粘貼LeicaTCA2003儀器專用反射標(biāo)志，并根據(jù)設(shè)計(jì)的形狀及其方程計(jì)算該標(biāo)志中心點(diǎn)的三維坐標(biāo)。然后根據(jù)三維測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量原理利用LeicaTPCA2003工業(yè)測(cè)量全站儀（內(nèi)置測(cè)量程序），測(cè)量所安裝構(gòu)架梁測(cè)量標(biāo)志中心的實(shí)際三維坐標(biāo)（xyz）,利用實(shí)時(shí)處理軟件計(jì)算實(shí)測(cè)值與設(shè)計(jì)值的差值，實(shí)時(shí)指揮構(gòu)架梁的安裝