中国国家大剧院“托壳”探秘

[img]http://www.landscape.cn/upload/news/2003723105037327.jpg[/img] 没有一根柱子支撑，国家大剧院如何“托壳”而出？这一构思精巧浪漫的“水上明珠”，提出了一个世界级的施工难题，作为首批现场探营的媒体，本报记者获知了破解之道。 第一招是“空中钓鱼”。国家大剧院的设计构想，是“城市中的剧院、剧院中的城市”，椭球大穹顶曲面主要采用银光闪闪的钛金属板饰面，中部为渐开式玻璃幕墙，与四周波光粼粼的人工湖相映成辉。由于在3.5万平方米壳体内，歌剧院、音乐厅、戏剧院三组巨大建筑以及地下深达三四层的辅助设施济济一堂，不得不在壳体外围进行远距离高空作业。为此，上海建工集团机施公司特地招兵买马，斥巨资从德国进口了600吨巨型履带吊车。这一自重1500吨的“洋力士”，由34辆车拆零装运8天8夜赶到北京。在吊装单个重量38吨的顶环梁构件时，身材修长的强力吊车如老鹰抓小鸡般，轻松平稳地将构件送上45米高的穹顶安装。据悉，大剧院钢结构壳体的许多部件都采用又稳又准的“空降”，最远的吊装半径可达108米。 “切西瓜”高招则使测量难题迎刃而解。成千上万构件组成的大型壳体与横平竖直的一般工程测量不同，由无数曲面组成的超级椭球体控制点多，大型构件分段对接的最大偏差必须控制在2毫米内，吊装精度要求近乎苛刻，在钢结构建筑史上前所未闻。按照外方设计要求，需要在四周设几千个测量点，从外部制高点来监控安装精度，但在天安门广场附近这一想法根本无法实现。于是，上海建工自行设计了一套全新测量校正方案，按空间壳体特点分解成1个水平平面和148个竖直平面控制点，结合原地测量控制网，甚至连阳光折射温度变化造成的误差都算计在内。但因壳体内混凝土结构密度大，“切西瓜”花了3个月时间，才使内部测量点面面俱到。 最令人惊奇的是，如此高、大、重的曲线壳体竟无一根柱子支撑，全靠弧形钢梁承重，安装时如何下手？哪怕施工时能暂时起用临时支撑件，但因中间最大荷载度可达1600吨，而荷载100吨的顶梁柱就必须把根基打到地下20米。为了化解这强大的压力，采用外圈、内圈、中心圈三道螺栓球节点网架式支撑体系，按“先中心、后辐射、均衡对称”的安装作业流程，可使最大荷载降到15吨、单个支撑构件几公斤而已，实现了“四两拨千斤”。吊装完毕后，将采用独特的结构协调变形均衡卸载控制技术，确保6750吨的巨型壳体转换到永久性结构荷载状态。 经过两轮国际竞赛、3次修改和4年争论历程的国家大剧院设计方案，曾被专家认为足足超前了20年。