大剧院模板方案27-
10(赫然)
国家大剧院工程
模板和支撑方案说明
一、工程概况
国家大剧院位于天安门广场，东邻人民大会堂，北面长安街，是我国最大的集歌剧院、戏剧院、音乐厅于一体的综合剧院，建成后将是我国又一标志性建筑。该工程是国家重点工程，质量目标为结构长城杯、鲁班奖。由于其结构型式复杂，施工难度大，结构施工工期紧，质量要求高，因此也是代表我国建筑施工技术水平的形象工程。
该工程东西宽度为267m，分为三个区。北部为201区，南北长度为147m，是车库和主出入口；中部为202区，长度为165m，是主要功能区，由音乐厅、歌剧院、戏剧院三部分组成；南部为203区，长度为122m，为贵宾出入口和消防通道。
202区是本工程的核心部分，结构复杂，方案设计时主要考虑该部分的模板及支撑设计。202区主体部分是钢筋混凝土结构，外罩一金属结构壳体。地下共3层，最低处结构标高为－35.00m；地上8层，最高处结构标高为33.50m。地上、地下局部均有错层。
202区外圈为一轴线方程为（x/105.9625）2.2＋（y/71.6625）2.2＝1的超级椭圆形状的厚度为1.0m的保护隔墙，周长为569m，经确认，该墙为后砌砖结构。
保护隔墙内为框架墙，框架墙由两个同心的超级椭圆形状的弧形墙通过中间的横隔墙连接起来，弧形墙和横隔墙的厚度均为1.0m，相邻横隔墙的间距为7.80m。框架墙高度约为22m，中间有三道楼板形成封闭空间。框架墙用作上部金属结构壳体的承重基础。
在保护隔墙的外围有一圈混凝土墙，其下标高为－13.48m，上标高为±0.00m，周长为615m，施工时需按单侧墙施工。
戏剧院和音乐厅对称位于202区的两侧，由一半径为90.35m的圆弧墙与其他部分隔开。歌剧院位于202区中心，其轮廓线为轴线方程（x/42）2.2＋（y/48.25）2.2＝1的超级椭圆，其余部分为公共区。
因混凝土施工方案、施工流水段及施工组织还未确定，因此弧形墙模板工程量不能确定。现仅统计202区－22.00m标高和-7.00m标高处墙体的延长米数。经统计，-22.00m标高处弧形墙的总延长米为3271m，直线墙的总延长米为7006m；-7.00m标高处弧形墙的延长米为2135m，直线墙的延长米为7294m。
二、设计要点
根据各部位的建筑功能要求，在三个功能区内均有一特大空间。其中，歌剧院中心的特大空间尺寸为26.3×32.6×63.5m（长×宽×高），戏剧院中心空间尺寸为17×18.1×46.22m，音乐厅中心空间的尺寸为52.45×29.7×28.54m。各空间顶板均有大梁，其中歌剧院的顶板大梁截面尺寸为0.75m×1.5m，音乐厅顶板大梁的截面尺寸为1.0m×3.0m，戏剧院的顶板大梁截面尺寸为0.60m×1.70m。
在202区歌剧院的上方设有一小型戏剧院，即MINI戏剧院。由于该戏剧院底部为1.0×3.5m大梁，间距为5m，自重较大，需对其模板及支撑作特殊考虑。
202区的框架墙、单侧墙以及三个功能区的隔墙等均为弧形墙，其中框架墙、单侧墙为超级椭圆曲线，功能区隔墙部分为圆弧墙，部分为一般曲线。
在三个特大空间内，因建筑功能要求，在部分墙体上留有特大洞口，另外部分墙体兼做承重梁，设计时对这些墙体需按照墙梁来考虑。
在各特大空间内，观众席看台座椅固定在一双曲面上，施工时需对双曲面底板的模板及支撑做特殊考虑。另外，如果将双曲面上部顶板模板的支撑直接落在双曲面上，则可能会造成支撑滑动，需要在双曲面上留预埋件，作为顶板模板支撑的支座，或采用双曲面混凝土后浇方案。
综上所述，本项目需要研究的主要技术问题为：
1、特大空间顶板模板及支撑方案；
2、特大空间混凝土大梁模板方案；
3、弧形墙模板方案；
4、墙梁支撑方案；
5、双曲面底板模板及支撑；
6、普通空间模板及支撑方案。
三、设计原则
本工程具有施工难度大、工期紧、质量要求高、影响大的特点，因此模板及支撑设计原则为技术先进、质量满足清水混凝土施工工艺要求、经济适用,同时考虑目前的施工水平和集团现有的模架及后续工程的周转性。
四、方案设计
（一）、特大空间顶板模板及支撑方案；
（二）、特大空间混凝土大梁模板方案；
（三）、弧形墙模板方案；
（四）、墙梁支撑方案；
（五）、双曲面底板模板及支撑；
（六）、普通空间模板及支撑方案
国家大剧院工程模架方案说明方案设计之一
特大空间顶板模板
及支撑方案
编制：
审批：
北京赫然建筑新技术公司
2000年10月
一、音乐厅特大空间模板及支撑方案
音乐厅核心部位从标高-12.58m到+16.16m内，有一个52.45×29.7m 的特大空间，其顶板厚度为200mm，在顶板上沿南北方向（最大跨度为29.7m）布置1.0×3.0m大梁。
根据《混凝土结构工程施工及验收规范》（GB 50204－92）规定，顶板模板承受的荷载由以下四部分组成：
①、模板及其支架自重： 0.5KN/m2
②、新浇筑混凝土自重： 24×0.2＝4.8KN/m2
③、钢筋自重： 1.1×0.2＝0.22KN/m2
④、施工人员及施工设备荷载（均布） 2.5KN/m2
（集中） 2.5KN
经计算荷载标准值为5.52KN/m2，设计值为10.12KN/m2。
混凝土大梁底板模板承受的荷载由以下四部分组成：
①、模板及其支架自重： 0.5KN/m2
②、新浇筑混凝土自重： 24×3.0＝72.0KN/m2
③、钢筋自重： 1.5×3.0＝4.5KN/m2
④、振捣混凝土时产生的荷载 2.0KN/m2
经计算荷载标准值为77.0KN/m2，设计值为95.2KN/m2。
由于顶板及大梁的模板承受荷载大、位置高，模板支撑困难。经设计，对顶板及大梁的模板支撑提出了两套方案进行比较。
1、满堂红脚手架方案
按照传统的施工工艺，对此特大空间选用满堂红脚手架作为顶板及大梁模板的支撑。见图NGT－Z01和NGT－Z02。
由于混凝土大梁和顶板的自重相差较大，支撑验算时按照其各自的荷载分别进行计算。
经计算，梁底支撑立杆的间距为600×900mm。为梁侧模板支撑方便，需在混凝土梁底支撑上做一操作平台，操作平台的宽度为3.5m，因此梁底支撑除梁底立杆外，在混凝土大梁两侧还布置间距为900×600mm的立杆。顶板支撑立杆的间距为900×1200mm。
由于该空间的高度较大，立杆验算除考虑其上部承受的荷载外还需考
虑脚手架自重。经计算梁底支撑单根立杆荷载已达到37KN，对于碗扣式脚手架在步距为600mm时，单根立杆承载力为40KN，满足要求。施工时还需考虑立杆基础的做法。
采用满堂红方案时，立杆直接支撑在－12.56m标高处需碗扣架总重约900t。从－12.56m标高到－22.00m标高处需碗扣架总重约200t（视楼板混凝土强度定）。
2、桁架梁方案
由于采用满堂红方案脚手架投入量太大，支拆工效低而且还涉及楼板承载力问题，提出桁架梁方案，即在垂直混凝土大梁方向布置桁架梁，大梁底部紧贴在桁架梁上，将大梁自重通过梁底模板的支撑传到桁架梁上。同时在桁架梁中间满铺脚手板，形成操作平台，用做顶板模板和墙体模板的支撑平台。见图NGT－Z03和NGT－Z04。
为减小桁架梁跨度，在桁架梁中间设支撑柱作为桁架梁支撑。为加强通用性，桁架梁和支撑柱均采用格构式，截面为 1.2×1.2m，标准节的长度为1.2m，桁架梁的上下弦杆和支撑柱的立杆均采用L100×10，直腹杆采用L63×5，每个标准节的重量约为110Kg。见图NGT－Z03－1、NGT－Z03－2。
为保证桁架梁和格构柱的稳定性，相邻的桁架梁和格构柱中间通过空间构造斜撑连成整体。由于桁架梁和格构柱处于封闭空间内，施工时无法应用大型机械，因此将桁架梁和格构柱分节设计，现场通过导链等机械进行拼接。
桁架梁方案本身提出两种选择。一种是最大跨度为17.5m，间距为1.8m；另一种是最大跨度为12.2m，间距为2.7m。将两种桁架梁方案的用料及荷载情况统计如表1。
音乐厅承重梁方案用料及荷载汇总表表1