劇場及音樂廳室內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)

劇場及音樂廳室內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)摘要：嘉定校區(qū)學(xué)生活動中心位于同濟大學(xué)校園內(nèi)，涵蓋830座劇場、300座音樂廳等，具有典型的公共文化建筑特性，劇場及音樂廳屋蓋均為清水效果混凝土結(jié)構(gòu)，在劇場觀眾廳、主舞臺、多功能音樂廳上空分別存在面光橋及聲橋、格柵頂?shù)仁覂?nèi)鋼結(jié)構(gòu)。本工程鋼結(jié)構(gòu)施工克服了劇場復(fù)雜環(huán)境、特殊工況條件等方面的制約，總結(jié)形成了確實可行的相應(yīng)施工建造技術(shù)，為行業(yè)內(nèi)類似工程提供借鑒。關(guān)鍵詞：劇場；音樂廳；室內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)工程概況同濟大學(xué)嘉定校區(qū)學(xué)生活動中心工程的鋼結(jié)構(gòu)主要分布在劇場及多功能音樂廳，分別為：劇場觀眾廳上空面光橋及聲橋、劇場主舞臺上空柵頂、多功能音樂廳上空柵頂。鋼結(jié)構(gòu)分布位置與建筑功能布局間的關(guān)系如圖1、圖2所示。圖1大禮堂剖面圖圖2多功能音樂廳剖面圖面光橋鋼結(jié)構(gòu)吊掛在三層12.8m標高混凝土梁下方，混凝土梁底面標高11.3m，砼梁與吊柱通過預(yù)埋件連接，吊柱為φ203*6圓管，鋼梁為HN200*100b熱軋型鋼，鋼梁頂標高8.4m，鋼梁東西兩側(cè)通過預(yù)埋件與混凝土梁連接。鋼材材質(zhì)Q355B。聲橋鋼結(jié)構(gòu)分兩層，標高分別為5.6m、8.6m。上層吊柱與混凝土梁連接，下層吊柱與上層鋼梁連接，鋼梁與周邊混凝土結(jié)構(gòu)連接。吊柱截面HW150*150，鋼梁截面HN200*100b、HW200*200a，材質(zhì)均為Q355B。圖3劇場觀眾廳鋼結(jié)構(gòu)軸測圖主舞臺鋼結(jié)構(gòu)分為格柵層和滑輪層，標高分別為13.7m、15.8m。滑輪層鋼梁通過吊柱與17.3m標高混凝土梁底連接，格柵層鋼梁通過吊柱與滑輪層鋼梁連接，兩層鋼梁與周邊結(jié)構(gòu)通過預(yù)埋件連接。吊柱截面HW150*150，鋼梁截面HM300*200、HW200*150、HN200*100b、HW200*200a，材質(zhì)均為Q355B。圖4主舞臺鋼結(jié)構(gòu)軸測圖多功能音樂廳格柵層標高為9.25m。格柵層鋼梁通過吊柱與12.8m標高混凝土梁底連接，鋼梁與周邊結(jié)構(gòu)通過預(yù)埋件連接。吊柱截面HW150*150，鋼梁截面HM300*200、HW200*150、HN200*100b，材質(zhì)均為Q355B。圖5音樂廳鋼結(jié)構(gòu)軸測圖施工難點分析及技術(shù)路線確定鋼結(jié)構(gòu)主要為吊柱、鋼梁等，重量8.7kg~803.2kg。鋼結(jié)構(gòu)處于室內(nèi)，且吊掛在已完成的土建結(jié)構(gòu)樓板下方，無法直接利用吊裝機械進行構(gòu)件吊裝；結(jié)合吊掛結(jié)構(gòu)特點，吊柱預(yù)埋件均位于混凝土梁底面，可以利用預(yù)埋件設(shè)置耳板，耳板上掛設(shè)手拉葫蘆或滑輪，利用手拉葫蘆或卷揚機作為起重設(shè)備來實現(xiàn)構(gòu)件的垂直吊運，然后人工牽引就位安裝。吊柱安裝好后進行鋼梁安裝，先安裝與吊柱連接的主梁，主梁分段安裝，同樣通過頂部手拉葫蘆及鋼絲繩將鋼梁從地面緩慢提升至設(shè)計位置與吊柱底部連接，每根鋼梁均采用2點吊裝，鋼絲繩與鋼梁采用綁扎方式起吊。待吊柱與鋼梁的節(jié)點安裝完成后才能松弛手拉葫蘆，進行下一根鋼梁的安裝。主梁安裝完成后即可安裝相應(yīng)鋼次梁，可直接在主梁上掛設(shè)葫蘆進行次梁的提升就位。音樂廳吊柱頂與地面的距離為12m，采用剪叉式升降車（型號JCPT1412HD）作為作業(yè)人員的操作平臺，最大作業(yè)高度13.8m，能滿足音樂廳安裝要求，配置2臺升降車對稱施工。主舞臺的頂部構(gòu)件距離下方負一層樓板的高度21.9m，負一層中間部位又有升降舞臺落深臺倉（其至舞臺頂部29.25m）。普通升降車無法滿足，腳手架搭設(shè)成本較高，結(jié)合主舞臺構(gòu)件的安裝方法，采用曲臂車（型號TZX250/C）進行施工，工作最大高度25.2m，能滿足主舞臺構(gòu)件的使用，配置2臺曲臂車對稱施工。觀眾廳鋼結(jié)構(gòu)下方為看臺階梯，無法使用升降車或曲臂車，因此采用搭設(shè)腳手架的方式提供作業(yè)人員的操作平臺。方案具體實施與控制事項音樂廳鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)吊柱頂與地面的距離為12m，采用剪叉式升降車作為作業(yè)人員的操作平臺。升降車在一層樓板上使用時，為避免集中荷載過大導(dǎo)致樓板可能發(fā)生的開裂等，在升降車的輪胎處墊設(shè)一塊8mm厚的1.5*1.5m鋼板，將集中力均布擴散至周邊樓板。升降機自重2.84t，考慮人員自重等重量，總計取3t。升降車四個輪胎處墊設(shè)鋼板后對樓板的壓力為3*10/4/（1.5*1.5）=3.33KN/㎡。多功能音樂廳鋼結(jié)構(gòu)下方為地下室人防頂板（板厚250mm），樓板承載力完全滿足要求。音樂廳構(gòu)件材料通過首層通道搬運至室內(nèi)首層地面，采用手拉葫蘆將構(gòu)件逐根吊運就位安裝。在預(yù)埋件上焊接耳板，耳板焊接在吊柱設(shè)計位置的旁邊，在耳板上掛設(shè)一個卡扣，手拉葫蘆再掛在卡扣上。通過鋼絲繩纏繞綁扎在吊柱上，綁扎點偏向吊柱上半段，便于最后就位時的調(diào)整。可在吊柱綁扎處的翼緣板上焊接兩個小鋼塊，以便綁扎固定，防止在吊柱提升過程中發(fā)生滑落，避免安全事故的發(fā)生。吊柱就位時，在吊柱上綁扎鋼絲繩（同時采用護角器，防止構(gòu)件磨損），操作人員站在升降車上采用人工牽引方式將吊柱緩慢就位。圖6音樂廳鋼結(jié)構(gòu)吊裝安裝示意及節(jié)點大樣圖劇場主舞臺鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)由于主舞臺的頂部構(gòu)件距離下方負一層樓板的高度較大，普通升降車無法滿足，腳手架搭設(shè)成本較高，結(jié)合主舞臺構(gòu)件的安裝方法，采用曲臂車進行施工，工作最大高度25.2m，能滿足主舞臺構(gòu)件的使用，配置2臺曲臂車。圖7曲臂車使用示意圖曲臂車的行駛路線、平面站位及布置如圖8所示。曲臂車的支腿首先盡量保證支設(shè)在混凝土梁上，無法避免支設(shè)在樓板上時，為避免集中荷載過大導(dǎo)致樓板發(fā)生開裂等，在曲臂車支腿出均墊設(shè)一塊8mm厚的1.5m*1.5m鋼板，將集中力均布擴散至周邊樓板。虛線范圍內(nèi)為行走路線范圍，即腳手架加固范圍，圓管加固點亦如圖8及圖9中所示。圖8曲臂車使用平面布置圖在曲臂車的車輪行駛路線下方搭設(shè)通長腳手架回頂樓板，確保樓板不發(fā)生開裂等破壞情況。搭設(shè)3排立桿，立桿間距900mm，水平桿步距1m。曲臂車支腿優(yōu)先保證一側(cè)能支設(shè)在梁上，另一側(cè)支腿無法支設(shè)在梁上時，在下方設(shè)置φ114*6圓管回頂樓板，圓管底部采用膨脹螺栓固定在混凝土板上，頂部采用塞鋼板的方式頂緊樓板。圓管下部為樓板時再往下一層加固反頂，下層反頂圓管落在結(jié)構(gòu)底板上。圖9腳手架及圓管回頂剖面圖采用卷揚機安裝構(gòu)件時，需特別注意防沖點措施。通過注意控制速度，使用卷揚機將構(gòu)件緩慢提升，在構(gòu)件提升至接近設(shè)計位置500~1000mm時立即停止提升，卷揚機停止工作。然后再在頂部掛設(shè)兩個手拉葫蘆，滑輪層安裝時掛設(shè)在吊柱埋件滑輪的另外一側(cè)，格柵層安裝時掛設(shè)在滑輪層鋼梁上滑輪的另一側(cè)即可。然后由人工利用手拉葫蘆將構(gòu)件逐步提升就位。在使用手拉葫蘆提升就位時，原卷揚機的鋼絲繩也暫不拆除，作為就位提升時的防墜落措施。圖9格柵層防沖點措施示意圖劇場觀眾廳鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)觀眾廳鋼結(jié)構(gòu)特點與音樂廳及主舞臺基本相同，采用手拉葫蘆進行吊運安裝，其設(shè)置方式柱及鋼梁的安裝方法與音樂廳相同。但由于鋼結(jié)構(gòu)下方為看臺階梯，無法使用升降車或曲臂車，因此采用搭設(shè)腳手架的方式提供作業(yè)人員的操作平臺，如圖10所示為腳手架搭設(shè)的剖面圖。圖10腳手架搭設(shè)剖面圖面光橋安裝區(qū)域的腳手架搭設(shè)在看臺階梯上，底部采用可調(diào)底座進行模數(shù)的調(diào)整，腳手架南北兩側(cè)無結(jié)構(gòu)可以設(shè)置拉結(jié)點，因此布置對稱的鋼管拋撐。架體搭設(shè)整體高度最大為10.92m。一次性搭設(shè)標高為9.53m，以滿足人員進行吊柱的安裝、焊接，吊裝安裝好后拆除部分腳手架至6.83m標高，再進行鋼梁、鋼格柵的安裝等，全部安裝完成后再整體拆除。聲橋區(qū)域的腳手架搭設(shè)在-5.5m標高樓板上，局部立桿落在看臺階梯上，架體搭設(shè)整體高度最大為15m。一次性搭設(shè)標高為9.5m，以滿足人員進行上層吊柱的安裝、焊接；上層吊裝安裝好后拆除部分腳手架至6.8m標高，然后安裝8.6m標高平臺的鋼構(gòu)件；第二次拆除架體至標高3.8m，以便安裝5.6m標高平臺構(gòu)件，最后再整體拆除腳手架。腳手架在頂層操作平臺四周均搭設(shè)1.5m高的