劇場鋼結構工程施工關鍵技術研究

摘要：在工程建設中，鋼結構的應用廣泛，有自身的優勢與價值。鋼結構在工程中的應用能夠加強建筑的穩定性、提高建筑施工的效率，并且保證建筑的安全性。運用案例分析法、文獻研究法等方法，分析鋼結構施工過程中的關鍵技術，并結合實際鋼結構工程施工案例，探討鋼結構工程施工關鍵技術的運用情況，了解提高工程建設質量的措施與技術。

關鍵詞：劇場鋼結構工程 中央歌劇院劇場 大空間鳳尾柱施工技術 大型臺口梁斜拉固定和安裝技術

Research on Key Construction Technologies for Theater Steel Structure Engineering

——Taking the Central Opera House Theater as an example

LIU Mingwen

Beijing Chengjian Yi Construction Development Co.， Ltd.， Beijing， 100012 China

Abstract： Steel structures are widely used in engineering construction and have their own advantages and values. The application of steel structures in engineering can enhance the stability of buildings， improve the efficiency of construction， and ensure the safety of buildings. It uses methods such as case analysis and literature research to analyze the key technologies in the construction process of steel structures and combine actual steel structure engineering construction cases to explore the application of key technologies in steel structure engineering construction， and measures and technologies to improve the quality of engineering construction should be understood.

Key Words： Theater；Steel structure engineering; Central opera house theater; Construction technology of large space phoenix tail column; Diagonal bracing fixation and installation technology of large platform beam

在我國，中央歌劇院劇場是首家專業的歌劇劇場，占地面積較大，施工任務復雜繁瑣，并且對質量的要求較高。因此，在其中，鋼結構工程施工關鍵技術的應用至關重要，其影響著施工的安全性、穩定性與劇場建設的質量。在此之前，劇場的建設已經進入一個新的發展階段。鋼結構工程關鍵技術的應用豐富，涉及大空間鳳尾柱施工技術、大型臺口梁斜拉固定和安裝技術等，通過這些技術的使用，完成劇場建設的關鍵任務，充分呈現了劇場更理想的建設效果。本文對中央歌劇院劇場鋼結構施工技術應用的各階段進行分析，對其中重要的節點與技術應用要點進行總結歸納，提出加強施工效果的關鍵措施，希望能夠為鋼結構工程施工關鍵技術的應用提供一定參考，也為劇場的高質量建設奠定堅實基礎。

1" 項目概況

中央歌劇院劇場為國內首家專業歌劇劇場，劇場建筑內部分為門廳、觀眾廳、主舞臺、南側舞臺、北側舞臺、后舞臺、后側舞臺、排練廳、輔助用房等多個區域，多為大空間結構，有多個形式各異的桁架結構。中央歌劇院的鳥瞰圖如圖1所示，其中，主舞臺凈空高度54 m，門廳凈空高度28 m，觀眾廳凈空高度24 m，后舞臺凈空高度22 m。

中央歌劇院劇場位置處于北京市東城區東中街115號工程，工程占地面積13 386 m²，總建筑面積40 902 m²，地上部分主要由鋼骨架勁性混凝土結構與鋼結構為主。在施工時，劇場工程結構的整體形式復雜，鋼結構部分比較多，包括觀眾廳屋面鋼桁架等。通過研究報告，可以了解到觀眾廳屋面鋼桁架長18.7 m、高3.2 m、寬5.8 m，總重量達到48 t，提升高度24.5 m。這些數據全方位地體現了在劇場施工中鋼結構工程的大規模與施工的高難度。由此可見，鋼結構工程的主體施工在技術上也有更高的要求，需要深入研究，盡量規避風險隱患。在項目施工中，全程應用建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技術指導施工的開展，從項目初期建設到后期對項目的驗收，質量控制貫穿全程。借助BIM與鋼結構模型的綜合運用，可以優化設計其中的結構復雜節點，并且能夠順利地解決鋼筋和鋼筋之間，包括鋼筋與型鋼之間的間隙碰撞問題，有利于保證施工的質量與建設的效率。中央歌劇院鋼結構模型示意圖如圖2所示。

2 劇院鋼結構工程中關鍵技術應用難點

在中央歌劇院劇場鋼結構工程施工中，體系較為復雜，涉及不同的結構形式，并且其中的交叉點較多，這就要求其中的精度控制與施工質量管理更為嚴格，要盡量滿足施工的標準。特別是懸挑網架部分，應用焊接球節點和螺栓球節點，結構的精度控制相對困難，因此，這也成為了施工中的重點。除此以外，因為鋼結構構件種類豐富，對于件的制作安裝順序也提出了相關要求，需要參考施工的具體情況，安排構件的制作和安裝，避免出現施工矛盾的現象^[1]。

大型構件的吊裝和定位同樣也是在劇場施工中的難點，例如：觀眾廳屋面鋼桁架等大型構件的重量和體積較大，提升高度較高，吊裝的風險較大，對于工作人員來說也相對困難。同時，因為在吊裝鋼結構構件時，需要工作人員提前精準定位，所以，必須應用精度更高的測量儀器做好定位，并且加強復核，從而保障構件安裝的精準程度。

還需要保障在鋼結構工程中關鍵技術應用的焊接質量，因為在其中焊接工作量相對較大，并且焊接質量會直接影響鋼結構整體的穩定性與施工建設的安全性。特別是對于一些相對復雜的焊接形式來說，更要嚴格控制焊接的參數與焊接的工藝，確保焊接質量滿足設計需求。除此以外，還需要嚴格檢驗檢測焊接接頭，從而保證焊接接頭的強度和密封性達到理想的標準^[2]。

3 劇院鋼結構工程中關鍵技術研究

3.1 大空間鳳尾柱施工技術

在中央歌劇院劇場的施工中，大空間鳳尾柱施工技術是鋼結構工程中的一個顯著亮點，同時也是至關重要的組成部分。中央歌劇院劇場的設計將鳳凰作為其中的核心立意，鳳尾柱便是這一設計理念的一個關鍵體現，在施工中對技術的要求較高。劇場門廳外的18根28 m高的立柱就是施工中的鳳尾柱，它們的扭轉角度并不相同，代表的是鳳凰尾羽靈動扭轉之感，為劇場的發展建設提供了一定的藝術氣息，并且帶來了一定的靈動之感。

在施工技術方面，因為鳳尾柱不僅高度較高，形狀也比較獨特，所以，施工挑戰較多。需要應用精度更高的測量與定位技術，保證每根立柱的位置準確、角度準確；同時還需要應用更加先進的吊裝技術，將重量較大、體積龐大的鳳尾柱更安全、更準確地吊裝在指定的位置上。除此以外，鳳尾柱和鋼結構的連接也是施工中的一個難點，因為鳳尾柱的形狀整體相對復雜，與鋼結構的連接也非常煩瑣，所以，需要應用精度更高的焊接技術與螺栓連接技術，保障連接點的強度，并且還能夠提高連接點的穩定度。在施工中，要嚴格檢測連接點，保證連接點滿足設計的要求與安全的主要標準^[3]。

在鳳尾柱施工前，需要詳細測量且精準地定位，確保每根鳳尾柱的位置準確、角度準確。在進行鳳尾柱的吊裝時，因為鳳尾柱高度達到了28.35 m，中間沒有連續梁，所以，吊裝的難度較高。施工團隊需要應用先進的技術和設備，例如：采用大型的吊車或塔吊，保障鳳尾柱可以安全、精準地吊裝在指定的位置上。在吊裝時，還需要關注天氣狀況與現場的環境變化^[4]。在進行鳳尾柱的安裝和固定時，施工團隊同樣也面臨了較多挑戰。因為其形狀復雜，和鋼結構的連接點也比較多，所以，需要應用精度較高的焊接技術與螺栓連接技術，保障連接點的穩定性；同時還需要嚴格檢測連接點，保證滿足設計要求、符合安全標準。另外，施工團隊還需要考慮與其他結構的交叉作業。劇場結構本身復雜，涉及多種形式的鋼筋連接與穿孔的不同問題，需要施工團隊加強與其他專業團隊的協作交流，確保施工順利進行。

3.2 大型臺口梁斜拉固定和安裝技術

中央歌劇院劇場的大型臺口梁斜拉固定和安裝技術也是鋼結構工程的施工關鍵技術之一，但是，具體的施工細節非常復雜，應根據施工情況的變化來調整優化施工方案。在中央歌劇院劇場工程主舞臺區，共有四道臺口大梁，分別位于12、16、H、C軸線上，處于整體建筑的中心位置。其豎向位于主舞臺上方23.95 m處，下部凈空高度36 m，鋼骨梁截面H2450×400×30×35，單根重量21 t。

在大型臺口梁斜拉固定和安裝中，要確保斜拉索的選型和設計，包括其中的各項計算滿足工程的需求。斜拉索作為連接臺口梁和支撐結構的關鍵部件，不僅要注意其承載力筆穩定性，還需要有較強的耐久性。因此，在施工前，需要對斜拉索進行詳細的力學分析，并且完善其計算過程，確保滿足施工需求。之后，斜拉索的安裝和固定也是其中的關鍵步驟，要應用精度更高的測量和定位技術，保證其位置準確，還需要借助可靠的固定方法，避免在斜拉索受力過程中出現滑動或脫落。臺口梁不僅自重較大，構件尺寸也很大，大梁截面高寬比大，要保證吊裝和就位時鋼梁的側向穩定性，這是決定施工成敗的關鍵。對于大型臺口梁的安裝，則需要應用更加先進的吊裝技術，因為臺口梁體積龐大、重量較重，可能無法應用傳統的吊裝方法，所以，需要應用先進的吊裝技術，如液壓提升或整體吊裝的方式，保證臺口梁的安全性^[5]。

在中央歌劇院劇場大型臺口梁斜拉固定和安裝技術的施工中，需要綜合考慮多方面的因素，包括斜拉索的設計與梁的安裝和固定，還有施工過程中安全與質量的把控。其中，斜拉索的設計是其中的核心，要參照臺口梁荷載要求與索的性質，包括索頭連接的方式等各方面因素，精準計算，確保斜拉索具有足夠的承載力。這一步驟需要專業工程師負責完成，并且還需要經過多道嚴格的審核驗證程序。之后，梁的安裝和固定也是關鍵的環節。在梁的安裝中，需要應用精度更高的測量與定位技術，保障位置準確。同時，梁與斜拉索的連接點也需要做好特殊處理。在固定梁的過程中，可以應用可靠的方法，如錨固或夾緊等，避免在受力過程中梁出現滑動或脫落。在施工時，安全與質量控制同樣也非常關鍵，應該制訂詳細的安全應對方案，做好風險預案，保證施工質量符合相關標準及要求。

4 結語

綜上所述，在中央歌劇院劇場施工中，鋼結構工程發揮了關鍵的作用。本文詳細說明了中央歌劇院劇場施工中大空間鳳尾柱施工技術、大型臺口梁斜拉固定和安裝技術的應用情況，展現了鋼結構工程施工的良好效果。未來，更加需要進一步優化劇場施工中鋼結構工程關鍵技術的應用，針對其中的關鍵工序與部位，更加要編制專項施工方案，做好方案中關鍵環節的力學驗算，從而呈現質量更高、效果更好的劇場建筑。

參考文獻

[1]趙宇超，韓旭，蔡杰.上海大歌劇院結構施工技術研究[J].建筑施工，2024，46（10）：1547-1551.

[2]李公瑞.某大型公建工程的鋼結構施工關鍵技術[J].中國建筑金屬結構，2024，23（2）：52-54.

[3]朱普周，王楊，俞華文，等.鋼結構工程施工關鍵技術研究[J].科技與創新，2024（3）：103-105.

[4]王健.大跨度空間鋼結構健康監測及安全評估研究[D]. 濟南：山東建筑大學，2023.

[5]孫峻杰.BIM技術在裝配式鋼結構中的應用[D]. 阿拉爾：塔里木大學，2022.