异型模板及支撑体系技术研究.doc

鉴定材料之五⑴ 国家大剧院结构工程 异型模板及支撑体系技术研究 北京城建集团有限责任公司 目 录 1 前言 1 2 工程概况及特点、难点分析 1 2.1 曲线混凝土构件概述 1 2.2 特点及难点分析 3 3 项目研究思路 4 3.1 项目研究的主要内容 4 3.2 模板设计计划达到的技术经济指标 4 3.3 项目研究的技术路线 5 4 项目研究的主要内容 5 4.1 弧墙曲率段划分及不同弧段模板方案的设计研究 5 4.2 可调曲率弧形模板背部紧伸器设计研究 7 4.3 弧墙模板体系活动角模设计研究 7 4.4 弧墙曲率调节及现场检测控制方法 8 4.5 可调曲率弧形模板受力分析 9 5 弧形墙体模板设计方案 12 5.1 曲率半径R≥25m的弧形墙体 12 5.2 曲率半径3m≤R25m的弧形墙体 13 5.3 曲率半径R3m的弧形墙体 13 6 其他曲线模板设计方案 14 6.1 内置型钢圆柱模板 14 6.2 异形椭圆柱模板 16 6.3 双曲面楼板模板 16 6.4 曲线楼梯模板 18 7 方案实施效果 19 8 技术经济和社会效益分析 20 8.1 经济效益分析 20 8.2 社会效益分析 20 异型模板及支撑体系技术研究 1 前言 随着国民经济的稳健发展，展现个性化、风格化造型设计的大型公共建筑与日俱增，其中尤以大型剧场、体育馆、展览馆居多。为保证建筑物使用功能及满足视觉、听觉效果要求，其构件设计呈由方形向圆弧形、异形曲线形发展趋势。 国家大剧院建筑设计具有显著的上述特征，其竖向构件以曲率多变的弧形墙体、圆柱、异形柱为主；水平结构大量采用双曲面楼板、弧形梁板、弧形楼梯等。 在结构施工中，工程技术人员多方比选、认真研究，针对不同曲率弧形构件设计出适应的模板施工方案，为完美实现国家大剧院工程设计意图打下了坚实的基础。 2 工程概况及特点、难点分析 2.1 曲线混凝土构件概述 国家大剧院工程是国内唯一的集歌剧院、戏剧院、音乐厅于一体的综合剧院，建成后将是我国重要标志性建筑。该工程是国家重点工程，质量目标为结构长城杯、鲁班奖。由于其结构体型复杂，施工难度大，结构施工工期紧，质量要求高，因此也是代表我国最高建筑施工技术水平的形象工程。 为保证建筑物的使用功能和视听效果，国家大剧院工程结构形体设计丰富多样，曲线构件很多，主要由以下几部分组成： 1、竖向结构以弧形墙体为主，总面积达107400m2，约占墙体总面积的56.3%左右，单层墙体最大浇筑高度9.42m；各弧形墙体曲率呈连续变化趋势，部分弧墙轴线为非常罕见的超级椭圆，部分为连续组拼的圆弧；各段弧墙曲率半径在0.12m~90.35m间变化，幅度很大；弧形墙体夹角以非直角居多，各剧场、各楼层差异很大，角度主要在43~135°间变化。 ⑴各剧场弧形墙体曲线代表方程 NO 歌剧院 音乐厅 戏剧院 曲线一 （x-105.9625）2＋（y-6.037）2＝50.9242 （x+55.363）2＋（y-24.651）2＝54.5032 曲线二 （x-74.97）2＋ （y+15.118）2＝15.1152 （x+73.255）2＋ （y-12.723）2＝9.1542 曲线三 （x-77.9911）2＋ （y-29.745）.2＝2.61152 （x+59.1128）2＋ （y+21.118）2＝0.8752 ⑵不同曲率半径弧形墙体统计表 曲率半径 歌剧院 音乐厅 戏剧院 总长度 百分比 R3m 245m 623m 747m 1615m 6.2% 3m≤R25m 2401m 3286m 2675m 8362m 32.1% R≥25m 7280m 4366m 4427m 16073m 61.7% ⑶各剧场墙体夹角统计表(不含直角) 夹角角度 歌剧院 音乐厅 戏剧院 总数量 百分比 43~75° 398 588 736 1722 22.4% 75~105° 824 1860 1644 4328 56.3% 105~135° 367 575 696 1638 21.3% 2、舞台、乐池、观众休息厅及主入口通道处共设计有78根内置H型钢的劲性圆柱，直径700~2400mm，柱高2.5~9.42m。 3、音乐厅观众厅设计有22根高10.22m~12.158m的异形椭圆柱，其组成圆弧半径分别为2.08m、0.98m。 4、各剧场不同楼层观众席下部楼板多为双曲面构件，面积总计为1690m2、曲率参数差异较大。 5、各剧场主要入口均布置有弧形楼梯，楼梯侧面及底面均呈弧形。 曲线构件分布情况如下图所示： 2.2 特点及难点分析 1、本工程弧形墙体具有体量巨大；曲率半径连续多变、幅度大；相交墙体夹角复杂等特点。针对不同曲率半径弧形墙体选择最佳的模板施工体