作为首都新时代标志性建筑之一的国家大剧院已经越来越清晰地展示在世人面前.这个超大型空间结构壳体,非正椭园球体内部结构如何?运用了哪些新型建材?采用了哪些施工新工艺新技术?
国家大剧院作为国家重点工程,由建设部、文化部和北京市建委组成业主委员会,法国巴黎机场公司设计,北京城建集团有限责任公司、香港建设(控股)有限公司、上海建工(集团)总公司联合总承包施工,北京双圆工程咨询监理有限公司负责工程监理.国家大剧院工程位于北京人民大会堂西侧,是新中国成立以来投资最大的现代化文化设施,它将成为中国最高艺术表演中心和首都新时代的标志性建筑之一.
国家大剧院项目由国家大剧院主体建筑及南北两侧下水通道、地下停车场、人工湖、绿地组成,总占地面积11893万平方米.项目分为国家大剧院工程和天安门广场西侧环境改造及地下停车场工程两部分,其中,国家大剧院总建筑面积149520平方米,天安门广场西侧环境改造及地下停车场建筑面积44678平方米.
国家大剧院主体建筑由外围护结构和内部歌剧院、音乐厅、戏剧场和公共大厅及配套用房组成.外部围护为钢结构壳体,呈半椭球形,其东西长轴为212.20米,南北短轴为143.63米,建筑总高度为46.285米,地下最深处为32.50米.椭球形屋面主要采用钛金属板,中部为渐开式玻璃幕墙.椭球壳体外环绕人工湖,湖面面积达35500平方米,各种通道和入口都设在水下.该工程建筑分类为一类;耐火等级、工程防水均为一级,剧场建筑等级为特级,结构设计使用寿命为100年,抗震设防烈度为8度,结构形式采用框架剪力墙结构,箱形基础.
国家大剧院的总设计师是保罗・安德鲁,作为法国巴黎机场公司的首席建筑师,巴黎查尔斯・戴高乐机场及尼斯、雅加达、开罗、上海等国际机场候机楼设计均出自他手.
作为标志性建筑,国家大剧院独特的建筑外形和复杂的内部结构给施工带来了相当大的难度:①壳体为超大型空间结构,且非正椭圆球体,跨度大,技术复杂,施工空间定位测量难度大;②场区水文地质条件复杂,基础超常埋深,为北京地区之最,对建筑物防水抗渗技术要求高;③结构平面复杂,呈椭圆状布局,曲线墙体较多,由多种结构体系组成,平、立面布置交错,分界、分层不规则.无标准结构层,不利于模板周转使用和平面分区流水.
整个大剧院工程前进每一步都有新挑战,这里没有墨守成规,没有固定的模式,只有创新才能赢得进度、赢得质量、赢得尊重.在大剧院工程一分部,北京城建一公司在兄弟单位的相互配合和支持下,先后采用多项新工艺、新技术确保工程质量、进度双丰收,取得了良好效果.在工程中采用的新工艺、新技术有:
1、高承压降水封井技术
工程基坑深度大,承压水头高,因此在基坑开挖最深的歌剧院台仓部分周围设26眼承压降水井.经减压抽水后,在基本满足地下水控制设计要求的情况下,决定对26眼降水井进行封井.封井时施工现场第二层承压水水位虽已降至负26米,但先行封井的6眼承压井的封井标高均在负26米以下,井内水压较大,故采用膨胀止水器加普通混凝土的新技术进行封井,效果良好.
2、钢管混凝土柱施工技术,
该工程从负7.080米~16.290米,先后需要安装、焊接钢管混凝土柱25根,钢管钢材采用耐火耐候钢,管壁厚12毫米,所有钢管柱中均浇注C60高强混凝土.通过钢管柱分层安装,预埋钢板上表面放出钢管柱位置线及十字控制线,并采用方木柱箍及调节托结合,使钢管柱固定架与操作架彻底分开,可灵活调节垂直度.板钢筋与钢管柱连接原则为板筋绕过钢管柱或与钢管柱外壁坡口采用钢管托板焊接.
3、聚丙烯纤维抗裂混凝土
国家大剧院工程基础底板厚1000毫米,面积近26000平方米,属大体积混凝土结构,作为地下水防水的重要构件,在保证强度和整体性的同时,其裂缝防治显得尤为重要.通过研制用聚丙烯纤维丝(网)、粉煤灰和复合防冻剂配制纤维混凝土,并借鉴国内外大体积结构施工经验,克服了大体积混凝土浇筑引起的收缩变形和温度变形,有效地提高了混凝土的防裂抗渗能力.
4、SJ水膨胀止水条施工技术
该工程基础埋深大、防水质量要求高,故在后浇带、外墙水平缝和竖向施工缝部位使用了比利时DE-NEEF公司产水膨胀止水条.该柔性止水条除膨胀率高外,还有一个显著特点是遇水膨胀、水去收缩.施工时为加强后浇带的防水效果,除后浇带封堵混凝土采用C30P16抗渗漏混凝土外,还采取了后浇带模板用快易收口网和后浇带为阶形凹槽、中间错台上设止水条两条措施,防止渗漏,效果良好。