家大剧院壳体钢结构安装工程.doc

目录 第一章 工程概况2 第二章 编制依据5 第三章 主要机械选用及性能一览表6 第四章 施工总平面布置8 第五章 施工工艺及施工方法25 第六章 主要施工技术措施86 第七章 质量保证措施94 第八章 关键过程98 第九章 安全保证措施98 第十章 工程设备、要料汇总109 第十一章 施工管理人员配备计划116 第十二章 劳动力配备计划118 第十三章 施工进度计划120 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”。 编制依据 2.1 钢结构工程施工质量验收规范GB 50205-2001。 2.2 建筑工程施工质量验收统一标准GB 50300-2001。 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。 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 CC2800 600t 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。 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5 CC2800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9 600t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 4.6.2.1 M440D 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）。 4.6.2.2 SK560 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。 4.6.2.3 QM18 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10-1 SK560塔吊平面位置 图10-2 SK560塔吊布置立面图 图10-3 SK560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2.7m8m 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11 600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12-1 M440D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 φ16150 9200 201 1.849 14.5 3 4φ12 920 452 0.416 3.4 4 φ10150 7360 78.5 0.58 4.6 5 φ10450 7360 78.5 0.58 4.6 合计 44.6 混凝土用量VAL0.40m2920m368m3 4.7.2 构件拼装区 构件拼装区中，胎架的具体布置详见图3 施工平面布置图。胎架布置规则是在适应场地形状的要求下，保证相互之间的间距大于5m， 即满足50t 级履带吊开行，梁架的胎架应布置在吊机工作半径内，以减少构件的二次搬运。场地地面荷载要求为12t/m2。拼装平台拟采用路基箱上设置胎架的方法，在拼装平台使用时，定期测量平台的沉降和变位情况，实时调整，保证拼装胎架的精确度。 4.8 施工临时用电布置（详见施工用电组织设计）（另详） 施工工艺及施工方法 5.1 施工总流水 如前吊装作业区共划分为五个作业区，除第一吊装区为顶环梁吊装，其他四个作业区的吊装均为梁架节间吊装。根据吊装作业区划分， 壳体吊装顺序按四个步骤进行 第一步骤顶环梁的吊装； 第二步骤梁架节间吊装从壳体四个斜撑区同时开吊。四个区域第一榀吊装的梁架分别是位于E18 轴、E56 轴、W18 轴和W56 轴四榀梁架。然后，以此为中心对称进行相邻梁架的吊装。斜撑区十个梁架节间完成后，进行斜撑吊装。连杆安装随梁架同步进行，以形成稳定体系。至少在完成1/3 连杆的固定工作后，才能开始相临梁架的吊装工作。 第三步骤斜撑区域吊装完毕后，四个作业区继续同步作业，以斜撑区为中心，对称进行其他梁架节间吊装，最终四个作业区分别在W01 轴E01 轴、E37 轴E38 轴、W37 轴W38 轴梁架节间收尾。 第四步骤拆除SK560 塔式起重机，同时补缺W70、W71、W73和W74 轴的下段梁架，使壳体最终合龙。 第五步骤所有构件全部吊装完毕，按经过计算的卸载顺序进行整体卸载。 第六步骤待屋面恒载全部作用在壳体上后，对梁架柱靴下进行细石混凝土（C60）浇筑。 施工整体顺序流程图见图13、图13-1。 图13 施工整体顺序流程图 技术准备 定位测量 施工准备 吊装单元检验 顶环梁吊装 柱靴安装 梁架节间吊装 结构验收 壳体卸载 柱底灌砼 竣工验收 扫尾退场 结构预检 构件拼装 拼装设施搭设 场地处理 构件制作 机械进场 SO网架支撑安装 螺孔压浆 S1、S2网架支撑安装 支撑拆除 图13-1 施工整体顺序流程图 5.3 钢结构吊装 5.3.1 吊装构件说明 5.3.1.1 主要吊装构件分段 （1）顶环梁圈周环梁分段 除南北二侧，环梁平面呈折线型椭圆，总长度约160m，环梁截面为Φ1117.625.4mm 钢管，总重量约为500t。根据设计对环梁分段的要求和环梁制作、运输、吊装要求，环梁和其内的箱形梁共分为14 段，分段位置及尺寸要求见图14。 图14 顶环梁分段 分段重量及吊机性能表见表5-1 顶环梁分段重量及吊机性能表 表5-1 施工编号 图纸编号 长度 重量 设备 半径 起重量 1a BC-W 35 m 30 t 86 m 44 t 1b BC-E 35 m 30 t 86 m 44 t 2a TB-001 16 m 30 t 66 m 53 t 2b TB-012 16 m 30 t CC2800 66 m 53 t 3a TB-002 16 m 44 t 600t 76 m 49 t 3b TB-011 16 m 44 t 履带吊 76 m 49 t 4a TB-003 12 m 33 t 60m 主臂 90 m 42 t 4b TB-010 12 m 33 t 84m 副臂 90 m 42 t 5a TB-004 10 m 27 t SFSL 工况 98 m 35 t 5b TB-009 10 m 27 t 带300t 98 m 35 t 6a TB-005 10 m 27 t 超起配重 100m 33 t 6b TB-008 10 m 27 t 100m 33 t 7a TB-006 10 m 18 t 100m 33 t 7b TB-007 10 m 18 t 100m 33 t （2）梁架分段 根据设计对梁架分段要求，结合具体施工时的需要，长轴、短轴均分为四段，分段位置 柱靴柱靴底向上1.2m 处断开； 下段柱靴分段线R13； 中段R14R26； 上段R27R40。 分段图见图 15、图 16。 图15 长轴梁架分段 图16 短轴梁架分段 环梁、箱形梁吊装单元段等。附表一为顶环梁吊装参数表，附表二为梁架吊装参数表。 5.3.1.3 吊装构件拼装 由于受运输条件的限制，构件工厂制造时先加工成较小的单元件，运到现场后再拼装成构件或吊装单元件。除第五拼装区外，其余拼装区内构件均由50t 履带吊卸车、就位。 顶环梁中心区域的A 类梁架（14 榀，每榀重约9.7t），要求组装后吊装。14 榀梁架组装成7 大件，每件由2 榀梁架在地面上组成大件，然后由CC2800 吊机吊装到位，详见5.3.2.1 顶环梁吊装步骤及 工艺。 所有下段梁架均采用立拼，先在拼装平台上将梁架拼装成吊装单元段，搭设操作及侧向稳定脚手，然后起吊安装。 上、中段梁架采用平拼（第五拼装区内上、中段梁架亦采用立拼），起扳扶直后，搭设操作及侧向稳定脚手，然后用起重机吊装。 拼装工作由钢结构制作方负责。 5.3.1.4 吊装构件预检 构件吊装前须进行验收和预检。不需拼装的构件由加工厂供货时，同时提供质量保证书，构件吊装前须对构件进行预检；需拼装构件在现场拼装后经质量检验合格后，方可吊装。 1 验收标准 按钢结构工程施工质量验收规范（GB 502052001）的相关规定，同时结合本工程的特点，同建设单位、设计、监理、总承包部共同讨论确定的国家大剧院壳体钢结构工程制作标准，具体实施时以本标准为准，标准另详。 2标识 对进场构件必须进行状态标识。进入现场未检验或预检的构件，应作待检标识；已经过检验或预检的应作好记录，并在构件上作已检标识。对于构件的编号应当明显，符号大小适当、多处标识。安装单元件同时应当有准确的方向标识，特别应当将需要现场焊的部位，做好必要的防护。对于构件上的标识，发现缺失或模糊的应当及时予以修复。 5.3.2 钢结构安装工艺 综合大剧院壳体的结构特性与施工条件，吊装方法选用跨外对称吊装。 采用支架法施工，即吊装阶段在壳体内设置三道临时网架支撑作为构件空间定位的依托，并解决吊装阶段的结构稳定。网架支撑在壳体安装全部完成后，再卸载，拆除支撑。 5.3.2.1 顶环梁吊装步骤及工艺 顶环梁吊装选用CC2800 600t 履带吊的SFSL（超起）性能；选用60m 主臂加84m 副臂，起重量为1564t，起重高度为47125m，作业半径为122 38m，可以满足顶环梁吊装要求。 吊装作业时，起重机停于壳体北面短轴正交轴外侧（见图3、图11），进行跨外定点综合吊装（见图17-1）。构件拼装利用第一拼装区，拼装点应在起重作业半径内，以供其直接吊装。 图17-1 顶环梁分段安装示意图 由于顶环梁分段吊装时，600t 主臂局部碰S1 支撑，采取的调整措施如下 网架支撑在顶环梁吊装时S1 只安装至设计标高下2m，范围从W5E5；待顶环梁安装完后，进行S1 支撑的补缺。 顶环梁分段吊装步骤 第一步 壳体平面空间定位测量。吊装前先进行壳体平面空间定 位测量，将顶环梁安装临时支撑S0 支腿所在位置测点引到歌剧院屋顶及相关平面上； 第二步 进行S0 临时支撑及转换层安装（网架临时支撑及转换层的安装技术要求详见实施细则）。支撑及转换层安装完毕后，在转换层平面上引出顶环梁平面和标高定位点，并安装定位支座。 第三步 进行中间的矩形框部分构件的安装。该部分主要由1a、1b，2a、2b 与7a、7b 组成（见图14）；吊装顺序为1a→1b→7a→7b→2a→2b（见图17-2）；箱梁（1a、1b）采用八点吊，其余构件采用三点吊，见图17-3。吊装索具配置见附表一顶环梁吊装参数表。起吊就位后，支承在安装支座上，进行标高和位置调整，达到要求后进行焊接固定。 图17-2 顶环梁吊装顺序示意图 图17-3 顶环梁构件吊装示意图 第四步 进行环梁两边半圆环部分构件吊装。该两部分分别由圆周环梁3a、3b、4a、4b、5a、5b、6a、6b 段（见图14）。吊装顺序为6a→6b→5a→5b→3a→3b→4a→4b。所有构件均为曲线构件，采用三点吊，即两端设两点，中间设一可调节吊点，以防止构件起吊过程中发生倾斜（见图17-3），索具配置见附表一顶环梁吊装参数表。 梁起吊就位后，支承在安装支座上。 第五步 进行半圆环部分环梁构件标高和位置的调整，达到要求后进行焊接固定。在进行环梁焊接固定的同时，进行矩形框内的14榀A 类梁架及之间水平连杆的吊装。梁架在地面组装后再分块安装，共分7 块，每块2 榀；吊装时由两边对称向中间进行，块与块之间的连杆采用散装；梁架吊装采用八点吊，见图17-4，索具配置见附表一顶环梁吊装参数表。 图17-4 顶环梁区A类梁架吊装示意图 第六步 进行14 榀A 类梁架标高和位置的调整，达到要求后进行焊接固定。焊接固定的同时进行两个半圆环内辐射梁架的吊装，起吊就位后，调整构件的标高和位置至符合要求，再进行焊接固定。 第七步 所有构件吊装就位且复校合格后，进行顶环梁各构件连接节点固定。应按顺序圆周环梁分段连接固定→纵向梁与圆周梁连接固定→矩形框内构件固定→两半圆环内构件固定。 第八步 顶环梁吊装结束。对顶环梁整体外形复测并进行记录。梁架节间吊装期间，顶环梁整体外形及整体标高需定期复测（每周一次），并根据复测结果，必要时对顶环梁进行标高补偿，以确保整个壳体安装精度。所有的焊接均遵循从短轴正轴线向东西两侧对称进行的原则。 5.3.2.2 梁架节间吊装步骤及工艺 梁架安装示意图见图18-1 和图18-2。 （1）准备工作 1）进行壳体平面空间定位测量，将梁架节间吊装用临时支撑S1、S2 所在位置测点引到音乐厅、戏剧院屋顶及相关平面上。 2）进行S1、S2 临时支撑安装（详见网架支撑安装实施细则）。S1、S2 临时支撑采用竖面空间网架结构，两支撑之间设数道柱面网架间的径向连接，以作为施工信道。其中S1 支撑在R13 和R14 中间； S2 支撑在R26 和R27 之间。 3）由于网架结构只能在网格点受力的特性，而各榀梁架的分段点一般不会在网格点上，因此在网架支撑面层上设置支点的转换层将梁架各分段点处的竖向荷载传递到网格点上（详见转换层安装实施细则）。转换层安装完毕后，在其平面上引出各梁架定位点。 4）安装梁架搁置用支座。梁架搁置支座作为梁架吊装的依托，其平面和标高需定位精确控制，误差不超过2mm，并有足够的刚度，以保证稳定可靠。 5）对混凝土环梁预埋钢管位置预检。划分梁架底座控制中心线。预检过程中注意对预埋钢管管口及时覆盖，禁止杂物进入。 图18-1 梁架短轴分段安装示意图 图18-2 梁架长轴分段安装示意图 （2）柱靴安装 1）测出梁架基础标高块下预埋件的标高及平整度。根据测得的资料修正标高块，将修正好的标高块焊接到对应的柱靴下。 2）柱靴用M440D 和SK560 塔吊安装。 3）为控制柱靴的位置，采用设置限位的方法，即在标高块下的预埋件上事先焊上限位（a）（见图19-1、图19-2），而标高块事先与柱靴焊接，安装时标高块对准下面的限位（a）就位后，根据柱脚基准十字线进行精确调整。 图19-1 柱靴底部施工示意图 图19-2 标高块限位a施工详图 4）为防止柱靴轴线与梁架轴线的偏斜，在柱靴长边的两端设置限位（b）。在柱靴短边两端设置钢楔，以调整柱靴的水平度及侧向垂直度。 5）根据柱靴的螺孔位置，逐一安装地脚螺栓。安装时注意螺栓的规格，不要装错。同时对螺栓丝牙进行保护，不要损伤。安装就位后，在螺栓与底板螺孔间衬硬纸护套，以确保螺杆和柱靴相对位移时不损伤螺纹。 6）柱靴及地脚螺栓安装完毕，经检验合格后，即进行高强度水泥砂浆（C60）的浇筑（详见实施细则）；当水泥砂浆达到强度后， 将中间的两个地脚螺栓拧紧；其余螺栓不得拧紧。 7）下段梁架安装前，应对柱靴位置及固定状况进行复测，合格后方可安装。吊装前，应利用限位（b）上预留孔洞，用Φ9 钢丝绳及0.5t 手拉葫芦进行侧向的固定，以保证下段梁架安装时柱靴与其在同一平面内（见图20）。 8）壳体所有构件安装完成后，卸载前，必须先拆除钢锲。 9）柱靴下细石混凝土浇筑的时间，需在屋面工程完成后进行。 图20 柱靴侧向稳定措施 （3）梁架安装 1）梁架安装的步骤 梁架采用对称安装，从斜撑区开始，四个斜撑区同时、同步安装。 安装从W18 与W19 轴、W56 与W57 轴、E18 与E19 轴、E56 轴与E57 轴开始。该八榀梁架称为起始梁架。 起始梁架安装完成后，以起始梁架为中心，逐榀对称安装起始梁架两侧的梁架，直到完成全部斜撑区（包括连杆与斜撑杆）。 斜撑区安装完成后，梁架的吊装还必须按中心对称的原则进行 （见图13）。 2）起始梁架安装 梁架吊装的吊车性能及索具配置详见附表二梁架吊装参数表。 在所吊梁架对应位置的S1、S2 网架内外两侧各设置两对浪索，通过手拉葫芦控制S1、S2 的垂直度，提高其侧向刚度，必要时可作调整用。当梁架校正固定完毕，该浪索拆除、周转使用（见图21）。 在柱靴与下段梁架的连接部位，事先安装临时定位装置，以方便梁架快速定位。 A起始梁架采用两榀梁架交叉安装的工艺，以增强单榀梁架安装时的侧向刚度。对于梁架，由于其自身侧向刚度很差，所以在吊装前采取以下措施增加其平面外稳定 a、下段梁架弧度大，均采用立拼胎架拼装。待拼装完毕后直接在胎架上搭设脚手架，该脚手架一方面作施工操作脚手，另一方面用以增强梁架侧向刚度。 b、中、上段梁架除5 号拼装区外均采用平拼。待梁架拼装完毕、起扳垂直于地面时，在梁架上搭设脚手管，该脚手架一方面作施工操作脚手，另一方面用以增强梁架侧向刚度（详见图21）。 （B）梁架下段安装 a、下段梁架用M440D 与SK560 塔吊吊装。 具体吊装方法 图21 网架支撑及梁架侧向稳定措施示意图 ①下段梁架脚手搭设完后，有双机起吊；M440D 吊装的梁架由M440D 与下段拼装处的50t 履带吊共同工作，SK560 与QM18 屋面吊共同工作。双机进行梁架姿态的调整，梁架调整在拼装胎架处进行，因此50t 履带吊不需要开行至底环梁区； ②下段梁架双机起吊时，主机采用两点吊，副机采用一点吊，吊点分布见图22。主机吊钩同时挂一根Φ32.5 千斤，穿一10t 神仙葫芦，种根于梁架副机吊点上；起吊前神仙葫芦放松； 图22 梁架吊装吊点示意图 到位后锁住神仙葫芦，副机松钩，即转为主机单机三点吊（图23）。 b、起吊就位后，梁架底部需用临时钢耳板与柱靴临时固定，不让底部转动，上端搁置在临时支撑S1 上。对上端的位移和标高进行调整、校正。并测量梁架平面的竖直度。 图23 下段梁架吊装步骤 c、第一榀梁架下段安装到位，进行初步校正并临时固定后，起重机松钩。梁架上弦的校正和临时稳定利用两边对称设置的拉索，一端与梁架上弦连接，另一端与S1 支撑网架球节点连接。考虑到单榀梁架的侧向稳定，30m 区段内至少对称设置两道拉索（见图24-1） 图24-1 梁架安装顺序示意图一 d、相邻第二榀梁架下段吊装。 吊装方法同第一榀，仅单榀梁架的侧向稳定改用工具式拉撑。（见图24-2）松钩前，必须安装一定数量（原则上间隔7m 左右设置一道）的侧向稳定拉撑。并用此拉撑校正梁架的平直度。 （C）梁架中段吊装。 a、梁架中段采用单机通过铁扁担四点吊。示意图见图22。 b、第一榀起吊到位后，梁架中段下端与下段的上端进行校正、临时固定；上端搁置在S2 支撑上。梁架中间至少设置两道拉索，以增强梁架的侧向刚度，并可用于梁架的平直度校正（见图24-3）。 图24-2 梁架安装顺序示意图（二） 图24-3 梁架安装顺序示意图（三） 图24-4 梁架安装顺序示意图（四） （D）梁架上段吊装。 a、梁架上段也采用单机通过铁扁担四点吊。吊装示意图见图22。 b、梁架的两端分别与中段梁架和顶环梁起临时固定，与第一榀的中段梁架相同，梁架的中间至少设置两道拉索（见图24-5）。 c、第二榀梁架上段吊装。 吊装方法同第一榀，仅单榀梁架的侧向稳定改用工具式拉撑。 （见图24-6）松钩前，必须安装一定数量（原则上间隔7m 左右设置一道）的侧向稳定拉撑。并用此拉撑校正梁架的垂直度。 （E）第一、二榀梁架整体线形复测、校正。校正利用浪索和梁架之间的拉撑进行。整体线型校正确认后，安装梁架之间的连杆，取代工具式拉撑。 图24-5 梁架安装顺序示意图（五） 图24-6 梁架安装顺序示意图六 从第三榀梁架开始以后每榀梁架的吊装顺序应为 梁架的下段→中段→上段。 （A）单段梁架吊装工艺可参照起始梁架相应段的工艺； （B）在每段梁架的上下弦分别设工具式拉撑，对梁架节间间距进行校正。 （C）在整榀梁架安装完成且初校合格后，即可安装连杆。 （D）梁架的最终校正应在夜间进行。经校正合格后，方可进行连杆的最终焊接固定。连杆固定可靠后，才能拆除临时拉撑。各榀梁架的吊装详细顺序见附表三。 4）连杆安装 （A）连杆安装前，应逐一核对编号，严禁代用；并将套管或铸钢件临时固定在连杆上。 （B）为了提高效率，连杆吊装采用多头千斤作为索具，810 根连杆一次起吊，逐一安装。 （C）起吊到位后，连杆与套管或铸钢件必须保持在一直线上，同时与半球中心对合，用电焊点焊可靠固定，吊车松钩。 （D）在梁架最终校正完成前，可进行连杆（铸钢件）与半球的连接，但连杆与套管及铸钢件与连杆的连接焊接不得进行，亦不准点焊固定，以免妨碍最终校正。 （E）梁架最终校正完成后，立即将剩余接口点焊固定；然后再进行该接口的环焊。 （F）为保证连续吊装，每榀梁架节间安装完成后的当天，应完成最终校正，第二天完成全部连杆的焊接。 5.4 壳体卸载 5.4.1 施工验算与卸载方案 由于壳体钢结构在吊装时是采用支撑支承的平面结构体系，结构安装完成后是空间壳体结构体系，因此施工阶段的结构支承工况与最终的结构使用状态完全不同。如何进行结构体系转换是本工程的一大难题。 体系转换方案的编制原则以结构计算分析为依据、以结构安全为宗旨、以变形协调为核心、以实时监控为手段。施工过程应严格遵循上述原则。 具体工艺如下 通过设置在支架或支撑顶上的可调节支承装置（螺旋式千斤顶），按多次循环、微量下降的原则，来实现荷载平稳转移。 采用上述工艺，是鉴于以下原因 （1）各支承点的反力差异相对较小。 （2）卸载过程中出现的最大反力，相对其他顺序要小得多。卸载前提 （1）壳体内所有构件全部安装到位。 （2）所有节点的连接已经完成,且验收合格。 （3）梁架底部的钢楔全部拆除。 （4）螺旋千斤顶的支架（包括节点）全部按设计要求完成，且验收合格。 （5）壳体外形已经设计、监理等验收合格。 （6）卸载当天的风力不得大于4 级。 卸载步骤 根据计算机模拟施工工况的计算结果。我们选择了以下的卸载顺序卸载按12 轮进行。每一轮的顺序为先S1，再S2 圈，最后是S0。一次循环的下降值为510mm，原则上前4 轮为5mm，后6 轮10mm。经计算S1、S2 经过10 轮后已先后退出工作。其时，S0 尚应该继续下降60mm。分二次进行，每次30mm。 卸载采用的工具是螺旋式千斤顶，因为它可以有效地控制卸载的量值。在卸载工程中，壳体会发生少量平移，拟用千斤顶的交替作业来实现。 支撑卸载完成后，即可拆除S1 与S2 支撑，根据屋面施工要求，决定S0 支撑的去留。 5.4.2 卸载过程中劳动力安排 卸载时至少安排16 组人员，每组由4 人组成，2 人操作千斤顶，2 人负责监控。 卸载从椭球体的长、短正轴线与四个斜撑区开始，按照中心对称的原则作业。 注意要有严密的组织管理措施和齐全有效的通讯联络手段，以确保16 个小组同步操作。 5.4.3 卸载控制 5.4.3.1 为了控制卸载速度,规定每转动螺旋千斤顶半圈（180）为卸载行程的控制单元，转动速度控制在约5 秒完成，待检测，重新得到卸载指令后，方可开始下个动作。 5.4.3.2 卸载量值控制 根据测定，本工程选用的16t 螺旋式千斤顶，每转动一圈，行程约为4.5mm，具体操作如下 （1）测量未卸载前各千斤顶的螺杆的高度，并记录在案。 （2）掌握各次卸载量，并以转数为初步控制量，以测量的螺杆高度为精确控制量。卸载量的允许误差控制在1mm 以内。 （3）每次卸载后，应测量卸载点的标高，以确定下一次卸载的调整值。 5.4.3.3 卸载监测 （1）支架监测 卸载过程中应有安全员和安全监控员全过程监测支架，尤其应监测千斤顶下水平横杆的挠度，应及时报告。同时应监测支架立杆的垂直度，发现异常情况及时报告。 （2）壳体监测 卸载时，应随时监测壳体各控制点的变形情况，并与计算值进行对照，监测的结果应及时向有关部门报告。 5.5 钢结构的测量和校正 5.5.1 测量总体技术路线 国家大剧院壳体钢结构为空间超级椭球体，控制点多，精度要求高。其内部混凝土结构的密度大，且起伏错落，场外周边又缺少可资利用的制高点建筑物，通视条件差。 为了保证钢结构安装精度，同时又简化测量方法，拟将空间壳体分解成1 个水平平面构件（顶环梁）和148 个竖直平面构件（梁架）实施控制，并结合原地面测量控制网，在混凝土结构顶面直接布设钢结构安装用测量控制网，进一步放样出所有必需的施工测量控制点，作为钢结构施工控制和校核的依据。 5.5.2 钢结构安装用测量控制网的设立 5.5.2.1 移交测量控制网的复验和选用 1根据总承包部测量队移交的地面测量控制网的点位情况及前期土建施工情况的介绍，我们认为，通过结构中心的S3、Z3、S4、Z2四个平面控制点同前期土建施工控制较为一致，而且通视情况良好，有利于结构顶部控制网的布设，因此重点复测该四点，并依此作为结构顶部测量控制网测设依据。该网点精度为四等导线点。 2考虑土建结构整体沉降的影响，高程控制网将采用土建0.00标高处的四个高程点，地面高程点不再使用。高程控制点应复测无误后再使用。 5.5.2.2 施工平面测量控制网的建立 （1）平面测量控制网的建立 通过移交的S3、Z3、S4、Z2 四个平面控制点，分别在戏剧院、歌剧院、音乐厅构件顶部加设测量控制点，组成施工测量控制网。点位的选择以避开临时支撑、梁架并尽