结构选型——上海大剧院

上海大剧院
项目简介：
上海大剧院由上海市政府投资建设,法国夏氏建筑设计事务所提供建筑方案,华东建筑设计研究院设计(结构施工图由华东建筑设计研究院与新乡市建筑设计研究院合作设计)。

总建筑面积为62803廿,共有2000个座位,地下2层,地上6层,总高度41.lm。

大剧院坐落在上海市中心人民广场西北侧, 南临人民大道,隔人民广场和上海博物馆相望,西临黄破北路,北临人民公园和上海老图书馆,东毗位于人民广场中轴线北端的市府大楼，是一栋富有艺术造型、具有全新文化意识的上海市标志性建筑。

结构选型：
在建筑物顶部有2层90mx110m的大拱顶,为1244m高的空间钢结构。

钢屋盖采用箱形和工字形截面制成的二棍纵向主析架和二棍纵向次析架、十二棉横向上反拱月牙形析架及联系梁组成空间框架结构。

大剧院钢屋盖既是覆盖整个大剧
院下部结构(包括观众厅、主舞台、侧
台等)的屋顶,亦是一承重结构,别具一
格地发挥着双重功能。

为了达到建筑
与结构的完美统一,结合本工程的建筑
特点,采用了巨型框架这一新型结构体
系,它具有侧向刚度较大,给建筑提供
大开间和大高度室内空间,能满足建筑多功能要求等特点。

钢屋盖平面布置图
上部结构设计：
本工程由于平面尺寸较大,各部分使用功能不同,并要求同时满足声学、隔音、温度变形、结构抗震等要求,将观众厅、主舞台、后台、左右侧台均等大空间结构及6个作为支承大拱顶的楼电梯间用变形缝分为11个互相独立的受力单元。

采用钢筋混凝土剪力墙结构承重,其中观众厅屋盖为上弦支承的正四角锥螺栓
球钢网架结构,主舞台屋盖为
梯形钢析架,其它屋盖及楼面
由于净空要求均为钢筋混凝
土井字梁结构。

舞台上的葡萄架及观众厅上的声音反射板、灯具音响检修平台等通过槽钢及工字钢作为转换层,把悬挂的荷载有效地传递到钢析架、网架等的下弦结点。

横剖面图
钢屋盖整体提升：
在综合比较“高空组装,分段整体水平移位”及“分段制作,地面组装、整体提升”两种方案后,采用整体提升这一先进而成熟的施工安装方案。

整体提升过程中的受力状态极为复杂,最后选用了四个提升点的提升方案。

对于局部的应力和变形,先对整体结构作计算,然后计算局部,如地锚支架与钢屋架连接部位,其局部边界用整体计算的内力输入,采用板壳单元进行局部弹性空间有限元分析。

在钢屋盖整体提升时,钢筋混凝土筒体作为提升钢平台的支座。

采用HB及SAP84计算程序对筒体进行整体提升工况下的受力分析,分别用杆件单元和板壳单元计算。

由于钢屋盖
及电梯井筒体在整体在
整体提升阶段的受力分
析正确无误,提供了可靠
的数据,使得整个提升过
程极其顺利,6075吨重
量的庞然大物仅用了20
小时就一次升空就位,创造了钢结构施工史上的一个奇迹。

墓础设计：
根据地质勘测报告,场地内土层分布较均匀, 地震作用下场地土层无液化、震陷的可能性,地下水对混凝土不具侵蚀性。

根据地基情况及工程受力特点,基础采用桩筏基础。

在电梯井及舞台、看台、侧合等部分钢筋混凝土剪力墙的位置受力比较集中且较大,采用价600直径的预制高强度预应力混凝土管桩(PHC桩), 其余受力较均匀且较小的框架柱部分以及承受地下水浮力较大部分的锚桩采用
450mmx450mm预制钢筋混凝土方桩。

整个观众厅、舞台、左右的侧台及楼电梯间基础不设变形缝,而有意识地在受力比较集中的位置使用高强度的长桩,减少沉
降量,在受力比较
小的位置使用受力
小的方桩,协调它
们之间的沉降差,
有效地控制在较低
的范围内。

观众厅挑台挑梁的设计：
观众厅看台除池座外,有两层挑台。

由于建筑功能及设备各工种要求,梁高只能在700一1000mm左右,且悬臂长度在5一7m左右,挠度及裂缝满足不了规范要求,采用了后张法预应力挑梁。

预应力梁采用一端张拉、一端固定的方案,其中二层挑台梁采用悬臂端张拉法,三层挑台梁采用根部张拉法。

张拉端及固定端为预埋铸铁承压板及螺旋钢筋等配套产品。

对四束预应力筋张拉的顺序为1,2,3,4,1。

1束张拉应力为
50%,2束张拉应力为100%,3束张拉应力为100%,4束张拉应
力为100%,1束张拉应力为50%。

对3,2束预应力筋依次类
推。

这样可以保证悬臂梁的侧向稳定,并能减少预应力损失。

张拉顺序示意图。