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                  國內首例UHPC作大規模單獨受力構件,數字化技術造中國最美“中國扇”!

                  來源:上海建工


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                  文  |  薛旋青


                  導讀:浦東后灘,一把“中國扇”正徐徐展開。近日,由上海建工四建集團承建的上海大歌劇院項目核心區,取得重要進展,完成了第九階段C70混凝土澆筑,核心區封頂。


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                  為讓最美“中國扇”在黃浦江畔綻放,建設過程中運用了大量新技術、新工藝、新材料,比如,使用UHPC作為建筑結構中大規模的單獨受力構件在國內尚屬首例,用數字化攻堅超高難度雙螺旋自由曲面混凝土厚殼等。項目至今共完成九個階段的施工、62根UHPC預制梁吊裝及預應力張拉、1560方雙曲面厚殼及核心柱混凝土澆筑。


                  上海大歌劇院位于世博文化公園內,總建筑面積超過14萬平方米,擁有不同大小的3個歌劇廳,能同時滿足中國民族歌劇和西方經典歌劇的演出,將成為未來亞洲演藝中心的文化巨艦。


                  上海大歌劇院整個建筑形體取“中國扇”之意,巨大的階梯螺旋狀上升,延伸到空中,恰似折扇扇柄。螺旋屋蓋也是面向公眾的舞臺,既能舉辦大型活動,又能為市民游客的日常參觀提供樂趣。建筑外觀采用玻璃幕墻,視野開闊,人在建筑內部就能觀賞世博文化公園的景色。


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                  為讓最美“中國扇”在黃浦江畔綻放,建設過程中運用了大量新技術、新工藝、新材料。


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                  “扇軸”核心區被劃分為A、B、C三區,其中A區是最長15米的懸挑樓梯結構,B區是1.2-1.5米厚的雙螺旋自由曲面混凝土厚殼,C區是建筑上人鋼結構屋面。


                  上海大歌劇院核心區建設,從2022年11月的A區首梁吊裝和B區首段澆筑起步,至今共完成九個階段的施工、62根UHPC預制梁吊裝及預應力張拉、1560方雙曲面厚殼及核心柱混凝土澆筑,順利實現了核心區結構封頂的階段目標。


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                  國內首次

                  UHPC以大規模單獨受力結構呈現


                  A區懸挑樓梯梁截面高度受建筑尺寸限制,只有725毫米高,鋼結構等常規工藝很難實現形體,因此,對A區結構采用UHPC進行打造,而UHPC作為建筑結構中大規模的單獨受力構件,在國內尚屬首例。


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                  為了完成復雜結構施工,項目部成立了UHPC攻關小組,確定了預應力UHPC預制構件足尺實驗、核心區結構設計方案、核心區結構施工技術可行性三項攻關任務。


                  為證明UHPC工藝的可行性,四建集團與華東院、同濟大學聯合制定UHPC單梁足尺實驗方案。2021年9月,項目先后完成兩根UHPC預制構件的試澆筑,并正式啟動足尺實驗。經過實驗加載,兩根梁的抗裂檢驗、撓度檢驗、承載力檢驗均滿足混凝土質量檢驗要求,證明具有良好的力學性能。


                  2022年10月31日,歷經16個月的攻關,上海大歌劇院室外螺旋樓梯A區啟動UHPC懸挑預制梁首梁澆筑。技術團隊把核心區數字模型解析化,通過數值計算方法集成至Excel表格,并滿足離線查看,現場實時計算點位精確度。


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                  數字化賦能

                  攻堅高難度雙螺旋自由曲面混凝土厚殼


                  B區雙螺旋自由曲面混凝土厚殼厚度大、自重荷載大,曲面坡度逐漸變化,最大傾斜角度達71°,且60%區域為重疊區,重疊區上部殼體結構施工受下部結構施工影響,同樣是一項沒有經驗可借鑒的建設難題。


                  項目在精心研究制作1比1錨固區鋼筋大樣的基礎上,對鋼筋、模板、支撐體系等分部分項工程逐一策劃模擬。重點針對曲面空間定位難題,用信息化、參數化手段,研發針對性算法,自動導出關鍵坐標點位,并通過全站儀現場放樣,實現BIM模型與實際工程的“對話”。


                  原本幾乎無法實現的海量數據深化、計算、檢索、三維可視化及平面出圖等操作,全部在較短時間內自動完成,成為智能化、數字化、大數據技術直接應用于一線建設創造價值的典型案例。


                  工程核心區將近300張深化圖紙,超過3萬個點位坐標及相關標注,全部在數字模型的基礎上,用參數化手段自動生成,效率高且準確率達100%。


                  B區C70高級配混凝土澆筑中,在玻璃鋼模板上開鑿澆筑孔,使用串桶使混凝土不至離析,并安排專人敲模配合觀察口及時察看混凝土狀況,全方位確保曲面厚殼澆筑飽滿、振搗到位。


                  預應力張拉階段,項目人員在設備端口采用大套筒,增加受力面積有效降低防止張拉設備的巨大拉力破壞混凝土面層的風險。


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