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摘 要：作为仅次于国家大剧院的中国第二大现代化大剧院，江苏大剧院钢结构工程由音乐厅、戏剧厅、歌剧厅、综艺厅及公共大厅等5个主要部分组成，主要单体的屋面钢结构由斜柱、摇摆柱、中环梁、顶环梁以及内凹顶盖的钢拉梁与环梁等主要结构构件构成。屋面空间钢结构曲面造型新颖，构件制作及施工难度大。本文主要对其极富特色的屋盖钢结构施工安装过程进行了说明，着重阐述了其中的重要结构部位吊装施工关键技术措施、结构卸载工艺控制措施及其结构施工全过程的有限元数值分析等重点内容，可供同类大型建筑钢结构工程的设计与施工参考。
关键词：江苏大剧院；大型空间；钢结构；内凹顶盖；施工安装；数值分析
1 工程结构概况
江苏大剧院地处长江之滨的南京河西新城核心区，河西中心区东西向文体轴线西端，是一个集演艺、会议、展示、娱乐等功能为一体的大型文化综合体，包括音乐厅、戏剧厅、歌剧厅、综艺厅及公共大厅等5个主要部分，其中音乐厅2300座、戏剧厅1000座、歌剧厅1500座，综艺厅包括一个3000人的会议厅和一个900座的国际报告厅，公共大厅包括一个300座的多功能厅及其他附属配套设施。项目总建筑面积27万m2，建筑高度47.3m。建筑空间造型如同4颗晶莹的“露珠”，分别容纳了歌剧厅、戏剧厅、音乐厅、综艺厅等主要功能，坐落在一个公共活动平台之上。“露珠”围绕70m×60m的椭圆形室外中心广场均匀分布，形成半围合的空间形态；室内共享大厅处于居中位置，横跨东西并正对文体轴线，将4个厅联系起来，整体建筑效果如图1所示。作为仅次于国家大剧院的中国第二大现代化大剧院，结构用钢量约为国家大剧院的4倍，2016年建成启用后将与北京的国家大剧院形成南北呼应的格局。
本工程主体钢结构的施工范围主要为屋面钢结构部分，包括4个大厅的外罩钢结构和公共大厅的屋盖部分；次要钢结构为各大厅的楼面和外罩内小屋面的钢结构、公共大厅12m平台连廊钢结构，及外罩幕墙的龙骨、檩条及等。音乐厅、戏剧厅、歌剧厅和综艺厅等4个单体的外罩钢结构由斜柱、摇摆柱、中环梁、顶环梁以及内凹顶盖的钢拉梁与环梁等主要构件组成。斜柱柱底为铸钢件节点，支承于下方钢骨混凝土框架柱柱顶上，混凝土柱顶设大截面混凝土环梁拉结形成框架体系。斜柱采用变截面的箱型构件，柱底标高12m（综艺厅为6m）。部分区域设圆管截面摇摆柱以支撑斜柱，摇摆柱柱底搁置于下方混凝土框架柱或剪力墙上。标高27m处和顶部弧面边缘分别设大截面圆管的中环梁和顶环梁，并在外罩表皮内布置斜撑和屋面系杆，形成空间受力的单层网壳体系。内凹顶盖采用径向布置的H型截面钢拉梁和若干道圆管截面环梁组成，钢拉梁与顶环梁采用铰接连接。此外，斜柱沿各楼层高度设置牛腿和滑动支座，用以搁置室内混凝土楼面。
2 钢结构的施工安装
2.1 钢结构施工总体方案
根据屋盖结构的特点，将整体钢结构屋盖进行合理分段划分，所有分段在厂内进行制作，再由特殊车辆运到施工现场，通过塔吊和履带吊进行分段吊装。根据分段位置设置临时支撑，临时支撑通过转换梁与混凝土柱或梁相接，在混凝土柱或梁上设置预埋件，将转换梁与预埋件焊接固定。分区安装时采用2台1400t行走式塔吊及2台350t履带吊作为主要吊装机械。为满足吊装要求，塔吊行走通道及履带吊吊装通道均需设置在地下室顶面，利用混凝土结构柱设置吊装通道。为确保混凝土结构不受影响，对局部区域采用H型钢及钢管进行加固。各单体从两侧对称安装，先安装内环梁，再安装斜钢柱和顶环梁分段，再将顶环梁分段对应的顶盖接梁安装完成使结构形成稳定体系，最后再依次沿着环向对称安装直至整体结构成形。
2.2 主要构件施工技术措施
2.2.1 斜钢柱分段安装
根据斜钢柱的分布位置，主要斜钢柱划分成3个吊装分段，部分钢柱划分成两个吊装分段，斜钢柱分段通过塔吊或履带吊进行吊装，钢柱落地端的铸钢支座与钢柱下部分段焊接固定后作为一个整体吊装分段。钢柱分段起吊离开地面300mm左右停止起钩，然后通过吊具上设置的手拉葫芦进行调节使其吊装角度接近就位的角度。
2.2.2 环梁分段安装
环梁分段采用四点吊，首分段安装时先将分段起吊离开地面300mm左右停止起钩，然后通过吊具上设置的手拉葫芦进行调节，使其吊装角度接近就位的角度，吊装时利用临时支撑辅助安装，采用全站仪精确测量定位，通过手拉葫芦和千斤顶微调，定位完成后，将环梁首分段与临时支撑点焊固定。从第二个分段开始，安装时利用环梁分段两端的定位对合线辅助定位，再采用全站仪配合进行精确定位，定位完成后，相邻两个分段间通过搁排进行临时固定，另一端通过点焊与临时支撑焊接固定。顶环梁最后两节同拢段安装时需要严格控制合拢温度，合拢温度控制在20℃±5℃，为了确保合拢段的安装精度，在加工制作时每个合拢段考虑加长50mm，现场安装时根据实测数据对合拢段进行调整。
2.2.3 顶盖拉梁安装
由于顶盖拉梁长度较长，因此采取分段办法发运到现场，再由现场拼接成整体进行吊装。拉梁采用3个吊点吊装，安装时通过两端的定位对合线辅助定位，拉梁两端与内环梁和顶环梁间通过搁排临时固定，通过全站仪进行精确定位，利用千斤顶进行微调，定位完成后将搁排与内环梁和顶环梁上的牛腿焊接加固，如图2所示。
2.2.4 送风平台安装
送风平台位于顶盖拉梁下方，由H型钢栓焊接而成，通过H型钢吊杆悬挂在顶盖拉梁及顶环梁下方。送风平台安装时采取分块吊装，在每个吊装分块下方设置临时支撑点，分块与分块之间的散件作为嵌补杆。送风平台分块吊装时采用5点吊，利用全站仪进行测量定位，通过吊具上的手拉葫芦和千斤顶进行微调，定位完成后将吊装分块与临时支撑点焊接固定，等上部顶盖拉梁安装完成后，将吊杆与拉梁连接固定。
3 屋盖钢结构的卸载施工工艺
3.1 本工程卸载施工区域主要为屋盖钢结构的临时支撑，卸载作业主要有以下几个特点 （1）支撑数量多，形式复杂，卸载点空间分布规律性不强
（2）结构复杂，卸载计算分析工作量大
3.2 屋面钢结构卸载施工的主要难点及所采取的相应技术措施
3.2.1 施工协调指挥难度大
为了确保这个卸载过程按审批通过的方案实施，并且同卸载工况分析能够相结合，对于不同区域和标高位置的卸载能有序进行，协调指挥的难度较大；采取的技术措施是：组织素质较高的施工作业人员，在卸载前进行详细作业指导，在作业过程中采用独立的信号（对讲机使用统一频道）进行统一指挥。
3.2.2 卸载工况分析和实际结果可能存在差异
虽然在卸载前对卸载工况进行了详细的分析和计算，但实际卸载结果和理论数值必定会存在差异，对卸载过程中可能出现的意外情况必须作好充分准备。采取的技术措施是：卸载部位的构造措施要有足够的释放空间，在卸载过程中根据卸载测量控制点（如音乐厅和戏剧厅各布置9个点）进行变形测量并汇总，确保卸载完成的状态在预计范围内。如在卸载实施过程中出现异常情况，暂停卸载，研究分析异常情况的原因，并制定相应的对策，同时对较高的临时支撑的变形进行观测，以确保安全。
3.2.3 卸载过程高空操作安全措施难度大
由于采用的是在支撑顶部进行卸载的方式，几乎所有工作均在不同层面的高空进行，防止设备坠落及保障操作人员安全方面的措施是关键。采取的技术措施是：为防止器具和设备坠落，将所有高空设置的器具和使用的工具设备采用保险绳的方式将其固定，以保证在发生特别情况时，可以确保器具不坠落；同时对所有施工作业人员进行教育和安全交底，进一步增强安全意识，并保证人员的作业平台、通道、安全维护等安全措施全部落实到位，安全管理人员同时加强卸载过程中的安全管理。
4 结语
作为仅次于国家大剧院的中国第二大现代化大剧院，江苏大剧院空间钢结构設计新颖，结构构件类型多样，构造复杂，其节点深化设计，构件加工制作与结构施工安装具有相当的难度。本文主要对其极富特色的屋盖空间钢结构的施工安装过程进行了说明，着重阐述了其中的重要结构部位吊装施工关键技术措施，结构卸载工艺控制措施及其结构施工全过程的有限元数值分析等重点内容，可供同类大型建筑钢结构工程的设计与施工参考。
参考文献
[1]陈绍蕃，顾强.钢结构（上册）[M].北京：中国建筑工业出版社，2003.
[2]李和华.钢结构连接节点设计手册（第二版）[M].北京：中国建筑工业出版社，2005.
[3]江苏沪宁钢机股份有限公司.经典建筑钢结构工程[M].北京：中国建筑工业出版社，2008.
[4]江苏沪宁钢机股份有限公司.经典建筑钢结构工程（续集）[M].北京：中国建筑工业出版社，2012.
（作者单位：江苏沪宁钢机股份有限公司）
关键词：江苏大剧院；大型空间；钢结构；内凹顶盖；施工安装；数值分析
1 工程结构概况
江苏大剧院地处长江之滨的南京河西新城核心区，河西中心区东西向文体轴线西端，是一个集演艺、会议、展示、娱乐等功能为一体的大型文化综合体，包括音乐厅、戏剧厅、歌剧厅、综艺厅及公共大厅等5个主要部分，其中音乐厅2300座、戏剧厅1000座、歌剧厅1500座，综艺厅包括一个3000人的会议厅和一个900座的国际报告厅，公共大厅包括一个300座的多功能厅及其他附属配套设施。项目总建筑面积27万m2，建筑高度47.3m。建筑空间造型如同4颗晶莹的“露珠”，分别容纳了歌剧厅、戏剧厅、音乐厅、综艺厅等主要功能，坐落在一个公共活动平台之上。“露珠”围绕70m×60m的椭圆形室外中心广场均匀分布，形成半围合的空间形态；室内共享大厅处于居中位置，横跨东西并正对文体轴线，将4个厅联系起来，整体建筑效果如图1所示。作为仅次于国家大剧院的中国第二大现代化大剧院，结构用钢量约为国家大剧院的4倍，2016年建成启用后将与北京的国家大剧院形成南北呼应的格局。
本工程主体钢结构的施工范围主要为屋面钢结构部分，包括4个大厅的外罩钢结构和公共大厅的屋盖部分；次要钢结构为各大厅的楼面和外罩内小屋面的钢结构、公共大厅12m平台连廊钢结构，及外罩幕墙的龙骨、檩条及等。音乐厅、戏剧厅、歌剧厅和综艺厅等4个单体的外罩钢结构由斜柱、摇摆柱、中环梁、顶环梁以及内凹顶盖的钢拉梁与环梁等主要构件组成。斜柱柱底为铸钢件节点，支承于下方钢骨混凝土框架柱柱顶上，混凝土柱顶设大截面混凝土环梁拉结形成框架体系。斜柱采用变截面的箱型构件，柱底标高12m（综艺厅为6m）。部分区域设圆管截面摇摆柱以支撑斜柱，摇摆柱柱底搁置于下方混凝土框架柱或剪力墙上。标高27m处和顶部弧面边缘分别设大截面圆管的中环梁和顶环梁，并在外罩表皮内布置斜撑和屋面系杆，形成空间受力的单层网壳体系。内凹顶盖采用径向布置的H型截面钢拉梁和若干道圆管截面环梁组成，钢拉梁与顶环梁采用铰接连接。此外，斜柱沿各楼层高度设置牛腿和滑动支座，用以搁置室内混凝土楼面。
2 钢结构的施工安装
2.1 钢结构施工总体方案
根据屋盖结构的特点，将整体钢结构屋盖进行合理分段划分，所有分段在厂内进行制作，再由特殊车辆运到施工现场，通过塔吊和履带吊进行分段吊装。根据分段位置设置临时支撑，临时支撑通过转换梁与混凝土柱或梁相接，在混凝土柱或梁上设置预埋件，将转换梁与预埋件焊接固定。分区安装时采用2台1400t行走式塔吊及2台350t履带吊作为主要吊装机械。为满足吊装要求，塔吊行走通道及履带吊吊装通道均需设置在地下室顶面，利用混凝土结构柱设置吊装通道。为确保混凝土结构不受影响，对局部区域采用H型钢及钢管进行加固。各单体从两侧对称安装，先安装内环梁，再安装斜钢柱和顶环梁分段，再将顶环梁分段对应的顶盖接梁安装完成使结构形成稳定体系，最后再依次沿着环向对称安装直至整体结构成形。
2.2 主要构件施工技术措施
2.2.1 斜钢柱分段安装
根据斜钢柱的分布位置，主要斜钢柱划分成3个吊装分段，部分钢柱划分成两个吊装分段，斜钢柱分段通过塔吊或履带吊进行吊装，钢柱落地端的铸钢支座与钢柱下部分段焊接固定后作为一个整体吊装分段。钢柱分段起吊离开地面300mm左右停止起钩，然后通过吊具上设置的手拉葫芦进行调节使其吊装角度接近就位的角度。
2.2.2 环梁分段安装
环梁分段采用四点吊，首分段安装时先将分段起吊离开地面300mm左右停止起钩，然后通过吊具上设置的手拉葫芦进行调节，使其吊装角度接近就位的角度，吊装时利用临时支撑辅助安装，采用全站仪精确测量定位，通过手拉葫芦和千斤顶微调，定位完成后，将环梁首分段与临时支撑点焊固定。从第二个分段开始，安装时利用环梁分段两端的定位对合线辅助定位，再采用全站仪配合进行精确定位，定位完成后，相邻两个分段间通过搁排进行临时固定，另一端通过点焊与临时支撑焊接固定。顶环梁最后两节同拢段安装时需要严格控制合拢温度，合拢温度控制在20℃±5℃，为了确保合拢段的安装精度，在加工制作时每个合拢段考虑加长50mm，现场安装时根据实测数据对合拢段进行调整。
2.2.3 顶盖拉梁安装
由于顶盖拉梁长度较长，因此采取分段办法发运到现场，再由现场拼接成整体进行吊装。拉梁采用3个吊点吊装，安装时通过两端的定位对合线辅助定位，拉梁两端与内环梁和顶环梁间通过搁排临时固定，通过全站仪进行精确定位，利用千斤顶进行微调，定位完成后将搁排与内环梁和顶环梁上的牛腿焊接加固，如图2所示。
2.2.4 送风平台安装
送风平台位于顶盖拉梁下方，由H型钢栓焊接而成，通过H型钢吊杆悬挂在顶盖拉梁及顶环梁下方。送风平台安装时采取分块吊装，在每个吊装分块下方设置临时支撑点，分块与分块之间的散件作为嵌补杆。送风平台分块吊装时采用5点吊，利用全站仪进行测量定位，通过吊具上的手拉葫芦和千斤顶进行微调，定位完成后将吊装分块与临时支撑点焊接固定，等上部顶盖拉梁安装完成后，将吊杆与拉梁连接固定。
3 屋盖钢结构的卸载施工工艺
3.1 本工程卸载施工区域主要为屋盖钢结构的临时支撑，卸载作业主要有以下几个特点 （1）支撑数量多，形式复杂，卸载点空间分布规律性不强
（2）结构复杂，卸载计算分析工作量大
3.2 屋面钢结构卸载施工的主要难点及所采取的相应技术措施
3.2.1 施工协调指挥难度大
为了确保这个卸载过程按审批通过的方案实施，并且同卸载工况分析能够相结合，对于不同区域和标高位置的卸载能有序进行，协调指挥的难度较大；采取的技术措施是：组织素质较高的施工作业人员，在卸载前进行详细作业指导，在作业过程中采用独立的信号（对讲机使用统一频道）进行统一指挥。
3.2.2 卸载工况分析和实际结果可能存在差异
虽然在卸载前对卸载工况进行了详细的分析和计算，但实际卸载结果和理论数值必定会存在差异，对卸载过程中可能出现的意外情况必须作好充分准备。采取的技术措施是：卸载部位的构造措施要有足够的释放空间，在卸载过程中根据卸载测量控制点（如音乐厅和戏剧厅各布置9个点）进行变形测量并汇总，确保卸载完成的状态在预计范围内。如在卸载实施过程中出现异常情况，暂停卸载，研究分析异常情况的原因，并制定相应的对策，同时对较高的临时支撑的变形进行观测，以确保安全。
3.2.3 卸载过程高空操作安全措施难度大
由于采用的是在支撑顶部进行卸载的方式，几乎所有工作均在不同层面的高空进行，防止设备坠落及保障操作人员安全方面的措施是关键。采取的技术措施是：为防止器具和设备坠落，将所有高空设置的器具和使用的工具设备采用保险绳的方式将其固定，以保证在发生特别情况时，可以确保器具不坠落；同时对所有施工作业人员进行教育和安全交底，进一步增强安全意识，并保证人员的作业平台、通道、安全维护等安全措施全部落实到位，安全管理人员同时加强卸载过程中的安全管理。
4 结语
作为仅次于国家大剧院的中国第二大现代化大剧院，江苏大剧院空间钢结构設计新颖，结构构件类型多样，构造复杂，其节点深化设计，构件加工制作与结构施工安装具有相当的难度。本文主要对其极富特色的屋盖空间钢结构的施工安装过程进行了说明，着重阐述了其中的重要结构部位吊装施工关键技术措施，结构卸载工艺控制措施及其结构施工全过程的有限元数值分析等重点内容，可供同类大型建筑钢结构工程的设计与施工参考。
参考文献
[1]陈绍蕃，顾强.钢结构（上册）[M].北京：中国建筑工业出版社，2003.
[2]李和华.钢结构连接节点设计手册（第二版）[M].北京：中国建筑工业出版社，2005.
[3]江苏沪宁钢机股份有限公司.经典建筑钢结构工程[M].北京：中国建筑工业出版社，2008.
[4]江苏沪宁钢机股份有限公司.经典建筑钢结构工程（续集）[M].北京：中国建筑工业出版社，2012.
（作者单位：江苏沪宁钢机股份有限公司）