国家大剧院“托壳”探秘

没有一根柱子支撑，国家大剧院如何“托壳”而起？这一构思精巧浪漫的“水上明珠”，提出了一个世界级的施工难题。怎样破解呢？

第一招是“空中钓鱼”。国家大剧院的设计构想，是“城市中的剧院，剧院中的城市”，椭球大穹顶曲面主要采用银光闪闪的钛金属板饰面，中部为渐开式玻璃幕墙，与四周波光粼粼的人工湖相映成辉。由于在3.5万平方米壳体内，歌剧院、音乐厅、戏剧院三组巨大建筑，以及地下深达三四层的辅助设施等挤得满满的，施工单位“上海建工”不得不在壳体外围进行远距离高空作业。为此，他们特地从德国进口了600吨巨型履带吊车。这一自重1500吨的“洋力士”在吊装长35米、单个重量38吨的顶环梁构件时，身材修长的强力吊车如“空中钓鱼”般，轻松平稳地将构件送上45米高的穹顶安装。据悉，大剧院钢结构壳体的许多部件都采用又稳又准的“空降”，最远的吊装半径可达108米。

“切西瓜”高招，则使测量难题迎刃而解。成千上万构件组成的大型壳体与横平竖直的一般工程测量不同，由无数曲面组成的高级椭球控制点多，大型构件分段对接的最大偏差必须控制在2毫米内，吊装精度要求近乎苛刻，在钢结构建筑史上前所未闻。

“上海建工”自行设计了一套全新测量校正方案，按空间壳体特点分解成1个水平平面和148个竖直平面控制点，结合原地测量控制网，甚至连阳光折射温度变化造成的误差都计算在内。

最令人惊奇的是，如此高、大、重的曲线壳体竟无一根柱子支撑，全靠弧形钢梁承重，安装时如何下手？哪怕施工时能暂时起用临时支撑件，但因中间最大荷载可达1600吨，而荷载100吨的顶梁柱就必须把根基打到地下20米。为了化解这强大的压力，采用外圈、内圈、中心圈三道螺栓球节点网架式支撑体系，按“先中心、后辐射、均衡对称”的安装作业流程，可使最大荷载降到15吨、单个支撑构件几公斤而已，实现了“四两拨千斤”。吊装完毕后，将采用独特的结构协调变形均衡卸载控制术，确保6750吨的巨型壳体转换到永久性结构荷载状态。

（秦武平/文）

来源：老曹说历史