
無錫大劇院現場安裝工況圖

無錫大劇院
作為無錫市重點文化工程之一,無錫大劇院矗立于蠡湖南岸、蠡湖大橋公園東面的湖邊,建筑總面積為7萬多平方米。
大劇院8片大尺度的“翅膀”,結合臺階狀的石材基座,使整個建筑猶如一只戲水蜻蜓,靜靜地停伏在蠡湖波瀾不驚的水面上;而從空中俯瞰,整個建筑又如8片巨大的樹葉,輕輕飄落于城市的親水之畔。
工程特點
本工程鋼結構體系為復雜的曲線空間網格管桁架體系,與下部砼結構基本脫開,自成體系。整體結構由A1~A5、B1~B3共8片巨大“樹葉”構筑而成,每片樹葉之間互不連接,在葉片端部各設置一斜向鋼管幕墻桁架。另外,在A1和B1葉片下方,各設有一個門廳。
無錫大劇院建筑總面積為7萬多平方米,由體量A、體量B兩大部分組成。其中,體量A由5片巨大的葉子狀建筑物構成,是能容納1700多名觀眾的主觀演廳;體量B由3片葉子狀建筑物構成,是能容納700多名觀眾的多功能廳。作為無錫重要的文化藝術中心和地標建筑,無錫大劇院具有多種功能,主觀演廳可以舉辦世界一流的歌劇演出,并能滿足一流的交響樂、戲劇、舞蹈、會議以及芭蕾演出的需要。
框筒柱結構形式主要是由彎扭主管雙向斜交叉環繞編織而成的不規則腰圓鋼管柱,主管相貫節點處采用直撐以及斜撐方式進行連接。葉片肩部外形上寬下窄,起到連接立面和頂面的過渡作用,桁架布置與屋面一樣為雙向斜向布置。由于建筑造型的需要,肩部桁架大部分為雙曲桁架,且受力較大,鋼管截面較大、壁厚較厚。屋面桁架由斜向交叉的桁架組合而成,端部寬根部窄,長度最長為97米,最短為42米。其端部最寬為53米、最窄為43米;根部最寬為23.7米、最窄為20米。劇場門廳和多功能會議廳屋頂鋼桁架采用焊接H形鋼組合桁架,支撐鋼柱采用異形鋼管組合柱,其中劇院門廳處為保證支撐鋼柱的整體穩定,減小長細比,在異形柱內設置了預應力鋼筋,對安裝施工提出了較高的要求。
構件的加工制作
在筒柱的吊裝進行分段劃分后,也確定了通長主管與相貫主管,但不論是通長主管還是相貫主管,其單根鋼管均存在彎曲半徑,呈空間扭曲狀。
分段劃分后的通長主管在加工時,根據自身彎曲半徑的數量,將其2個或3個彎曲半徑設為一個加工段分別加工,而后進行對接成形。
鋼管加工時參照分段中通長主管的加工,將各個相貫斷開的主管視為整根,加工前標明各分段的斷開位置,待加工后采用專用樣板進行包管,而后切割相貫線切口,這樣既解決了單根鋼管無法加工的難題,也保證了與通長鋼管的相貫質量,更重要的是,相貫主管與通長主管連接后,其整體線型得到了保證。
通過冷壓加工、檢測符合要求后,做好彎管工藝參數記錄以及彎管檢測記錄(包括彎曲半徑、折拱拱高、減薄率、波浪度、橢圓度、表面有無裂紋等),然后將其吊離油壓機加工平臺,并根據理論長度切割兩端平直加工余量段,開好對接坡口并打磨光順。
將各區段分別加工合格后,在專用組裝胎架上進行彎扭鋼管的對接接長,對接時采用地樣法、全站儀相結合的方法進行定位,而后與胎架固定牢固,采用二氧化碳氣體保護焊進行全位置焊接,焊接后進行測量、矯正。
施工難點及解決措施
無錫大劇院工程的技術特點、難點主要有以下五個方面:相互連接的鋼管成空間彎扭,扭曲度大;相互連接的相貫線切割;組裝方法以及組裝的順序;焊接變形的控制;鋼結構吊裝。
針對以上技術特點和難點,施工方主要采取了以下解決措施:彎扭鋼管貫穿了整個工程,針對這一特點,施工方專門研制了彎扭鋼管的加工新技術,將傳統的各個不同曲率半徑的鋼管對接,優化成直接采用彎制的方法進行加工,節省了人力、物力和財力,“一種多曲率彎扭鋼管及其制作方法”已申報國家專利;通過對各種形式的異形管結構制訂專題方案,包括分段的劃分、組裝的順序等進行優化,同時將彎扭鋼管的相貫線切口采用包樣板的方式進行加工,確保了相貫線接口的質量,從而保證了結構的整體組裝線型;在焊接過程中,采用整體、分中、對稱的焊接方法控制結構整體尺寸,而后分拆各分段在自由狀態下進行組裝,為現場安裝提供了質量保障。
圍繞無錫大劇院造型獨特的“樹葉”狀鋼結構屋蓋,滬寧鋼機公司將以彎扭鋼管為主的結構形式進行了深層次、全方位的分析和研究,對各個控制要點制訂了詳細的施工方案,在確保單根彎扭鋼管加工質量的大前提下,也優化了裝焊的方法,保證了工廠加工制作的精度要求,為現場安裝創造了良好的條件,F場安裝時,根據實際工況制訂了分區、分部的安裝方法,采取質保措施,現已圓滿完成無錫大劇院鋼結構屋蓋的安裝工程。無錫大劇院成功的施工方案,為今后類似鋼結構工程的施工提供了較有價值的參考。