珠海歌剧院贝壳状曲面钢结构施工技术*
施元强，邢遵胜
（浙江精工钢结构集团有限公司，浙江绍兴312030）
[摘要】珠海歌剧院主体钢结构采用空间网格体系，两块贝壳状曲面钢结构通过内部屋顶桁架连成一体，单块贝壳内由径向桁架及环向弯扭杆件形成四边形网格.工程结构形式复杂，技术要求高，施工难度大.为确保总体施工 进度，保证工程质量，降低施工难度，必须采取合理的分段方式和施工方法.主要介绍该贝壳状曲面钢结构采用径向桁架分段吊装，环向弯扭杆件散装，利用塔式起重机由下至上、由两边向中间进行作业的安装方案和施工过程中减小构件变形，保证施工安全和控制施工精度的安装措施.
[关键词]钢结构：曲面；网格；桁架；施工技术
[中图分类号】TU758.11[文献标识码】A
[文章编号]1002-8498（2014）14-0054-03
ConchoidalCurvedSteelStructureConstructionforZhuhai OperaHouse
Shi Yuanqiang Xing Zunsheng
(Zhejing Jinggong Steel Building Group Co. Lad. Shaoxing Zhejiang 312030 China)
Abstract: The main steel structure of Zhuhai Opera House uses spatial grid system. Two pieces ofconchoidal steel strueture were conneeted by intermal roof truss and conchoidal surfaces formed quadrilateral mesh through the radial truss and cireumferential bending pole. The engineering hadcharacteristics of plex structural situation high technical requirements and dificult construction. Toensure the overall construction schedule and project quality reduce the difficulty of construetion reasonable segmentation and construction methods should be taken. This paper describes that thebending pole and uses tower cranes to construction from bottom to top and from the sides toward the conchoidal curved steel structure uses section lifting on radial truss and simple lifting on circumferentialmiddle to reduce ponent deformation in construetion process and ensure construction safety andcontrol measures in the construction precision installation.
Key words;steel structures; curved surface; grid; trusses; construction
1工程概况
珠海歌剧院工程位于海边一个人工岛上，总用地面积57669m²，由一大一小（大剧院、小剧院）2个建筑组成，外观呈贝壳状.其中大剧院高度90m，长130m，整体外形由向外倾斜2m逐渐变化到向内悬挑11m.如图1所示.
架、环向弯扭杆件及中间玻璃顶桁架3部分组成. 大剧院钢结构主要由两边对称布置的径向桁玻璃顶桁架两端刚接于径向桁架，跨度20-38m，高度2~5m.径向桁架宽6-8m.贝壳外曲面四边形网格由径向桁架弦杆和环向弯扭杆件相交而成，尺
Fig.1 The big conchoidal building 图1大剧院建筑效果
寸约7m×5m.
钢结构与内部混凝土结构在楼层位置通过拉梁拉接形成整体，部分采用埋人式刚接于-4.5m承台，部分铰接支承于6.0，19.0.27.0m混凝土墙或
x300×50×50，用量约5700t.如图2所示.
图2大剧院钢结构剖面Fig. 2The steel structure profile
2工程施工难点
2.1构件高空定位及精度控制
本工程径向桁架与环向弯扭杆件连接处、径向桁架的上下分段处均为高空对接焊，对接数量庞大.安装过程中对口错边、扭转、对接口间隙等问题均易出现，因此需要选择合理拼装、安装方法及设计科学合理的校正及补强措施等来控制精度.
2.2吊装、焊接顺序及合龙施工选择
贝壳结构造型复杂，吊装顺序将直接关系到工程结构的受力传递、安装稳定性及施工经济性.同以从两边向中间、从下面上的顺序进行，同时考虑时，工程存在大量的对接焊缝，起始点是焊接残余结构施工时的内力变化，焊接随安装方向跟进，在面残余应力最大的地方.施工合龙缝的选择也关架安装完毕后施工下一层标高桁架.系到焊接变形的控制和焊缝收缩应力的释放消除.
2.3海洋环境工程的防腐
防腐是工程的重点.
3施工安装方案
3.1方案对比
大剧院主结构为传力路径清晰的刚架网格体段吊装.吊装机械可选择塔式起重机、大吨位履带架分段长度为6-21m，最重分段约15.5t.案：①第1种布置2台塔式起重机覆盖钢结构区 式起重机等.吊装机械布置时，对比考虑两种方域，分段吊装贝壳径向桁架和中间玻璃顶桁架，其余构件散装；②第2种采用2台大吨位履带式起重机对结构进行分段吊装.
经对比分析，履带式起重机虽然可以满足构件大.就塔式起重机方案综合而言，在保证工程安装件及桁架的安装精度.
梁上.钢结构最大板厚50mm，最大构件截面口600质量、工期以及经济性等方面均有一定的合理性和优越性，因此塔式起重机施工成为最终方案.
3.2安装总体思路
从钢结构质量和现场周边环境等因素分析，大剧场区域布置1台D1100型塔式起重机和1台D800-42型塔式起重机作为钢结构吊装机械，其他 再布置4台小型履带式起重机和4台汽车式起重机作为钢构件倒运以及拼装机械.如图3所示.
Fig.3 Plan of the tower cranes 图3塔式起重机布置平面
贝壳径向桁架是扇形设置，每一层钢结构安装
3.3钢结构分段
径向桁架为箱形平面桁架，因杆件规格和整体潮湿的海洋环境，空气中氯离子含量很高，钢结构尺寸较大，无法满足整段吊装的施工要求.桁构件的腐蚀速度为平常的5-10倍，所以钢构件的架分段主要从结构整体特点、施工机械性能、安装过程结构受力变化、安装难易程度等方面合理分析.
点距离控制在3m内，避免弦杆悬挑过长.纵观整 径向桁架分段位置与其最近弯扭构件连接节体结构，径向桁架分段位置主要集中在14.00，系，次结构也均为桁架或钢梁，因此构件宜选择分30.00.46.00.61.00，77.00m这5组标高附近.桁
3.4安装临时措施
1）径向桁架分段安装措施
本工程径向桁架呈扇形发散布置，桁架倾角两边最大，故在两侧桁架吊装就位松钩后，出现倾倒趋势.此时桁架会产生一个水平力，挤压已装的弯扭构件，使得杆件各对接口难以调整对位.因此，的自重对施工地面要求过高，同时还需预留部分土水平力，便于弯扭构件调整对位.同时采用全站 吊装，且不会对主体钢结构产生附加外力，但较大现采取在桁架倾倒方向反拉设缆风绳，来抵消部分建结构后施工来作为行走通道，对土建结构影响仪，对构件各连接节点坐标进行测量，确保弯扭杆
-V36径向桁架倾斜角度大，故这两区城施工时先 不同轴线桁架倾斜角度不同，V0~V13和V23装弯扭构件后装径向桁架，这样弯扭构件可以起到临时支撑桁架作用.V14-V22径向桁架倾斜角度较小，可以先装桁架后装弯扭构件.
2）天窗桁架分段吊装措施
27福天窗连接桁架顺贝壳弧度呈阶梯状垂直布置于两侧径向桁架之间，天窗连接桁架倾斜角度与其相连接的径向桁架倾斜角度相同，各天窗连接桁架通过垂直于上下弦的钢梁连接成整体.为保证整体结构稳定性，连接桁架设计强度较大，这直接导致部分桁架质量远超塔式起重机起重性能. 综合各因素分析后，超重天窗连接桁架分两段吊装.如图4所示.
Fig. 4The single segment of the skylight connected truss 图4天窗连接析架单体分段示意
3）工人高空施工安全措施
架结构顶标高约60.00m.悬空作业是指作业人员 大刷院钢结构顶标高约90.00m，中间玻璃顶桁在周边临空状态下进行的高空作业.悬空作业应有牢靠的立足点，并使作业条件设置栏杆、防护网等安全措施，焊接时为保证安全和操作方便采用搭设脚手架，在脚手架上铺木板的方式进行焊接.
扭杆件等在安装后，为使工人方便、及时就位和操 大剧院桁架分段尺寸较大，所以桁架分段或弯作施工，在已完成构件上安装临时过道、爬梯及护笼.
4）桁架吊装措施
本工程大多数桁架分段安装倾角较大，吊装时空中姿态的调整有难度.所以桁架分段吊装时应 对吊点的选择、吊装方法上进行必要的、有针对性的措施，根据项目部以往施工过的类似工程经验，采取手拉葫芦来保证控制桁架吊装分段过程中空中姿态的调整.同时采用全站仪对桁架各监测点进行坐标检测，避免桁架安装时过多的姿态调整. 如图5所示.
3.5钢结构施工测量
径向桁架为倾斜弯曲构造，所以在径向桁架顶
4结语
参考文献：
图5桁架空中吊装示意Fig.5 Air hoisting for truss
端采取3点坐标进行校正监测.即在径向桁架顶部外截面角点作为校正点，采取3点坐标定位（见图6控制点1，2，3），根据3点的三维坐标采取坐标测量进行校正定位控制.
图6径向析架校正测量示意
Fig.6 Correction and measurement for radial truss
该贝壳状剧院曲面钢结构工程选择了以覆盖面广、作业效率高的塔式起重机作为主要吊装机械，对该工程的实施过程起到了较大作用.施工方 案是整个工程实施的核心，对于异形结构工程要特别注意钢结构的施工顺序和合龙位置，为类似工程施工提供参考.
[1]北京钢铁设计研究总院，GB50017-2003钢结构设计规范[S].北京：中国计划出版社 2003.[2]中国钢结构协会.建筑钢结构施工手册[M].北京：中国计划[3]张成，空间网格结构的鲁神性理论与试验研究[D].杭州： 出版社 2002.[4]重石麟.空间结构[M].北京：中国计划出版社，2003. 浙江大学，2013.[5]吴欣之.现代建筑钢结构安装技术[M].北京： 2009.[6]中国有色金属工业协会.CB50026-2007工程测量规薇 [S].北京：中国建筑工业出版社，2008.
