国内首例UHPC作大规模单独受力构件 数字化技术造“中国扇”

上海大歌剧院位于世博文化公园内， 总建筑面积超过14万平方米 ，拥有不同大小的3个歌剧厅，能同时满足中国民族歌剧和西方经典歌剧的演出，将成为未来亚洲演艺中心的文化巨舰。

上海大歌剧院整个建筑形体取“中国扇”之意， 巨大的阶梯螺旋状上升 ，延伸到空中，恰似折扇扇柄。螺旋屋盖也是面向公众的舞台，既能举办大型活动，又能为市民游客的日常参观提供乐趣。建筑外观采用玻璃幕墙，视野开阔，人在建筑内部就能观赏世博文化公园的景色。

   

为让最美“中国扇”在黄浦江畔绽放，建设过程中运用了大量新技术、新工艺、新材料。

   

“扇轴”核心区被划分为A、B、C三区，其中A区是最长15米的悬挑楼梯结构，B区是1.2-1.5米厚的双螺旋自由曲面混凝土厚壳，C区是建筑上人钢结构屋面。

上海大歌剧院核心区建设，从2022年11月的A区首梁吊装和B区首段浇筑起步，至今 共完成九个阶段的施工、62根UHPC预制梁吊装及预应力张拉、1560方双曲面厚壳及核心柱混凝土浇筑 ，顺利实现了核心区结构封顶的阶段目标。

     

     

国内首次

UHPC以大规模单独受力结构呈现

   

   

A区悬挑楼梯梁截面高度受建筑尺寸限制，只有725毫米高，钢结构等常规工艺很难实现形体，因此，对A区结构采用UHPC进行打造，而UHPC作为建筑结构中大规模的单独受力构件，在国内尚属首例。

   

为了完成复杂结构施工，项目部成立了UHPC攻关小组，确定了预应力UHPC预制构件足尺实验、核心区结构设计方案、核心区结构施工技术可行性三项攻关任务。

为证明UHPC工艺的可行性，四建集团与华东院、同济大学联合制定UHPC单梁足尺实验方案。2021年9月，项目先后完成两根UHPC预制构件的试浇筑，并正式启动足尺实验。经过实验加载，两根梁的抗裂检验、挠度检验、承载力检验均满足混凝土质量检验要求，证明具有良好的力学性能。

2022年10月31日，历经16个月的攻关，上海大歌剧院室外螺旋楼梯A区启动UHPC悬挑预制梁首梁浇筑。技术团队把核心区数字模型解析化，通过数值计算方法集成至Excel表格，并满足离线查看，现场实时计算点位精确度。

     

     

数字化赋能

攻坚高难度双螺旋自由曲面混凝土厚壳

   

   

B区双螺旋自由曲面混凝土厚壳厚度大、自重荷载大，曲面坡度逐渐变化，最大倾斜角度达71°，且60%区域为重叠区，重叠区上部壳体结构施工受下部结构施工影响，同样是一项没有经验可借鉴的建设难题。

项目在精心研究制作1比1锚固区钢筋大样的基础上，对钢筋、模板、支撑体系等分部分项工程逐一策划模拟。重点针对曲面空间定位难题，用信息化、参数化手段，研发针对性算法，自动导出关键坐标点位，并通过全站仪现场放样，实现BIM模型与实际工程的“对话”。

原本几乎无法实现的海量数据深化、计算、检索、三维可视化及平面出图等操作，全部在较短时间内自动完成，成为智能化、数字化、大数据技术直接应用于一线建设创造价值的典型案例。

工程核心区将近300张深化图纸，超过3万个点位坐标及相关标注，全部在数字模型的基础上，用参数化手段自动生成，效率高且准确率达100%。

B区C70高级配混凝土浇筑中，在玻璃钢模板上开凿浇筑孔，使用串桶使混凝土不至离析，并安排专人敲模配合观察口及时察看混凝土状况，全方位确保曲面厚壳浇筑饱满、振捣到位。

预应力张拉阶段，项目人员在设备端口采用大套筒，增加受力面积有效降低防止张拉设备的巨大拉力破坏混凝土面层的风险。