作為首都新時代標志性建筑之一的國家大劇院已經越來越清晰地展示在世人面前.這個超大型空間結構殼體,非正橢園球體內部結構如何?運用了哪些新型建材?采用了哪些施工新工藝新技術?
國家大劇院作為國家重點工程,由建設部、文化部和北京市建委組成業主委員會,法國巴黎機場公司設計,北京城建集團有限責任公司、香港建設(控股)有限公司、上海建工(集團)總公司聯合總承包施工,北京雙圓工程咨詢監理有限公司負責工程監理.國家大劇院工程位于北京人民大會堂西側,是新中國成立以來投資最大的現代化文化設施,它將成為中國最高藝術表演中心和首都新時代的標志性建筑之一.
國家大劇院項目由國家大劇院主體建筑及南北兩側下水通道、地下停車場、人工湖、綠地組成,總占地面積11893萬平方米.項目分為國家大劇院工程和天安門廣場西側環境改造及地下停車場工程兩部分,其中,國家大劇院總建筑面積149520平方米,天安門廣場西側環境改造及地下停車場建筑面積44678平方米.
國家大劇院主體建筑由外圍護結構和內部歌劇院、音樂廳、戲劇場和公共大廳及配套用房組成.外部圍護為鋼結構殼體,呈半橢球形,其東西長軸為212.20米,南北短軸為143.63米,建筑總高度為46.285米,地下最深處為32.50米.橢球形屋面主要采用鈦金屬板,中部為漸開式玻璃幕墻.橢球殼體外環繞人工湖,湖面面積達35500平方米,各種通道和入口都設在水下.該工程建筑分類為一類;耐火等級、工程防水均為一級,劇場建筑等級為特級,結構設計使用壽命為100年,抗震設防烈度為8度,結構形式采用框架剪力墻結構,箱形基礎.
國家大劇院的總設計師是保羅·安德魯,作為法國巴黎機場公司的首席建筑師,巴黎查爾斯·戴高樂機場及尼斯、雅加達、開羅、上海等國際機場候機樓設計均出自他手.
作為標志性建筑,國家大劇院獨特的建筑外形和復雜的內部結構給施工帶來了相當大的難度:①殼體為超大型空間結構,且非正橢圓球體,跨度大,技術復雜,施工空間定位測量難度大;②場區水文地質條件復雜,基礎超常埋深,為北京地區之最,對建筑物防水抗滲技術要求高;③結構平面復雜,呈橢圓狀布局,曲線墻體較多,由多種結構體系組成,平、立面布置交錯,分界、分層不規則.無標準結構層,不利于模板周轉使用和平面分區流水.
整個大劇院工程前進每一步都有新挑戰,這里沒有墨守成規,沒有固定的模式,只有創新才能贏得進度、贏得質量、贏得尊重.在大劇院工程一分部,北京城建一公司在兄弟單位的相互配合和支持下,先后采用多項新工藝、新技術確保工程質量、進度雙豐收,取得了良好效果.在工程中采用的新工藝、新技術有:
1、高承壓降水封井技術
工程基坑深度大,承壓水頭高,因此在基坑開挖最深的歌劇院臺倉部分周圍設26眼承壓降水井.經減壓抽水后,在基本滿足地下水控制設計要求的情況下,決定對26眼降水井進行封井.封井時施工現場第二層承壓水水位雖已降至負26米,但先行封井的6眼承壓井的封井標高均在負26米以下,井內水壓較大,故采用膨脹止水器加普通混凝土的新技術進行封井,效果良好.
2、鋼管混凝土柱施工技術,
該工程從負7.080米~16.290米,先后需要安裝、焊接鋼管混凝土柱25根,鋼管鋼材采用耐火耐候鋼,管壁厚12毫米,所有鋼管柱中均澆注C60高強混凝土.通過鋼管柱分層安裝,預埋鋼板上表面放出鋼管柱位置線及十字控制線,并采用方木柱箍及調節托結合,使鋼管柱固定架與操作架徹底分開,可靈活調節垂直度.板鋼筋與鋼管柱連接原則為板筋繞過鋼管柱或與鋼管柱外壁坡口采用鋼管托板焊接.
3、聚丙烯纖維抗裂混凝土
國家大劇院工程基礎底板厚1000毫米,面積近26000平方米,屬大體積混凝土結構,作為地下水防水的重要構件,在保證強度和整體性的同時,其裂縫防治顯得尤為重要.通過研制用聚丙烯纖維絲(網)、粉煤灰和復合防凍劑配制纖維混凝土,并借鑒國內外大體積結構施工經驗,克服了大體積混凝土澆筑引起的收縮變形和溫度變形,有效地提高了混凝土的防裂抗滲能力.
4、SJ水膨脹止水條施工技術
該工程基礎埋深大、防水質量要求高,故在后澆帶、外墻水平縫和豎向施工縫部位使用了比利時DE-NEEF公司產水膨脹止水條.該柔性止水條除膨脹率高外,還有一個顯著特點是遇水膨脹、水去收縮.施工時為加強后澆帶的防水效果,除后澆帶封堵混凝土采用C30P16抗滲漏混凝土外,還采取了后澆帶模板用快易收口網和后澆帶為階形凹槽、中間錯臺上設止水條兩條措施,防止滲漏,效果良好。