北京港源建筑裝飾工程有限公司 郭盛茂 金山祥

　　2007年11月，由北京港源建筑裝飾工程有限公司裝修施工的國家大劇院歌劇院吊頂工程，被中國企業(yè)聯(lián)合會(huì )和中國企業(yè)家協(xié)會(huì )聯(lián)合評價(jià)為“中國企業(yè)新紀錄”。

　　國家大劇院是中國的最高表演藝術(shù)中心，歌劇院是國家大劇院的核心組成部分。歌劇院的建筑形式、施工工藝做法、裝修效果、舞臺設備都是獨一無(wú)二的。整體金黃色的色彩基調，深紅色的進(jìn)口絲綢特殊軟包墻面，其間點(diǎn)綴著(zhù)星星點(diǎn)點(diǎn)的玻璃裝飾球，把歌劇院妝點(diǎn)的璀璨生輝，當序幕徐徐拉開(kāi)時(shí)，把人們帶入了一個(gè)遠離現實(shí)的夢(mèng)想世界里。歌劇院建筑面積6430㎡，觀(guān)眾廳1400㎡，東西長(cháng)36.6m，南北長(cháng)38.8m，高28m，設有2416席觀(guān)眾座位，吊頂空間造型依據聲學(xué)要求布置為折板式、圓弧式、雙曲線(xiàn)和對稱(chēng)橢圓式，平面上分8個(gè)區，豎向分9層，吊頂上裝有聲、光、機、電各種設備，面積大、弧形變化多、重量重、聲學(xué)和防火要求高，創(chuàng )國內同類(lèi)項目施工難度新記錄。

　　歌劇院結構層高28m，三層主吊頂骨架體系由40×3的方鋼組成，按區域分為A、B、C、D、E、F、G、H，8個(gè)區域及GRC光環(huán)，這9個(gè)區域的吊頂標高分別為17.781、16.731、17.228、16.071、15.240、14.000、13.750、13.170和9.762m。E區吊頂內設有追光室，B、C、D吊頂內分別設置三道面光橋，吊頂內馬道四通八達可以檢修到吊頂內任何一件設備，內各區域層層相疊、環(huán)環(huán)相扣，各區域分別獨立施工后，又成為同一整體?；鶎影鍨?3mm厚的難燃膠合板，面板為貼3mm厚的進(jìn)口ORANGINA木皮的飾面板。整體風(fēng)格為弧形，弧形半徑變化大，部分為雙曲面而且豎向標高也為曲面，聲學(xué)要求高。面板居中安裝有消防噴淋，舞臺監控、攝像、燈光、音響等一系列設備。防火要求達到B1級。（見(jiàn)附圖1及附圖2）

　　由于歌劇院觀(guān)眾廳（以下簡(jiǎn)稱(chēng)觀(guān)眾廳）吊頂十分復雜，特別是要滿(mǎn)足歌劇院聲學(xué)要求的36mm厚的木吊頂施工技術(shù)，更不是一般企業(yè)所能勝任的。為此國家大劇院總承包聯(lián)合體及設計單位決定選擇北京一家知名木材加工企業(yè)來(lái)承擔深化設計和施工任務(wù)。該企業(yè)根據設計意圖以密度板為基材，以其先進(jìn)的生產(chǎn)加工技術(shù)，將每塊雙曲面板四邊做成企口，現場(chǎng)拼裝施工，但由于該工藝做出的樣板間曲面板不規則，板縫不順直，既影響外觀(guān)效果，也影響聲學(xué)效果，達不到聲學(xué)設計標準，未能通過(guò)總設計師安德魯的驗收。

　　在這種情況下，港源公司主動(dòng)請纓并得到同意。港源公司項目部組織現場(chǎng)設計人員、技術(shù)人員和施工管理人員共同研究，提出了一套全新的方案：首先確定了合理的構造，即以龍骨的高度調節曲面，基層板直接固定在龍骨上，基層板使用難燃多層板，考慮聲學(xué)效果分為不同厚度的四層組合，面層為進(jìn)口桔紅木木皮飾面板。在多層基層板安裝上，采取了各層板錯縫安裝的方式，即三層基層板的接口，不在同一剖面上，使板縫相互交錯，使吊頂形成了一個(gè)密封的系統，不僅提高了飾面的外觀(guān)質(zhì)量，而且保證了整個(gè)吊頂的聲學(xué)效果?？傇O計師安德魯先生對港源公司的深化設計方案非常滿(mǎn)意，在驗收樣板段時(shí)當場(chǎng)給港源公司的設計師深鞠一躬，表達他對深化設計完全實(shí)現設計意圖的感謝。

　　港源公司項目部在吊頂施工中采取了一系列有效措施來(lái)保證設計方案的實(shí)現。

　　一、采用了綜合的測量方法，精確定位，確保造型吊頂的聲學(xué)效果

　　因為觀(guān)眾廳主吊頂很高均須在腳手架上施工，為保證測量的準確性，測量?jì)x器不能在腳手架上使用，但在觀(guān)眾廳搭滿(mǎn)腳手架影響視線(xiàn)的情況下，在地面上測量也不可行。面對吊頂結構復雜和現場(chǎng)使用儀器測量的實(shí)際困難，我們運用了空間拉線(xiàn)三維定位法、直角坐標法、三邊交匯法、極坐標法等多種測量方法相結合的方式來(lái)測量，通過(guò)不同方法的測量結果相互校正以達到精準測量。如在F區施工時(shí)，就采用了空間三維拉線(xiàn)定位、直角坐標法測量，極坐標法驗證的測量方式，在控制點(diǎn)的測量上取得了良好的效果，為三維立體動(dòng)畫(huà)圖及龍骨體系布置圖提供了依據。

　　1．空間三維拉線(xiàn)定位和直角坐標法的應用

　　將歌劇院觀(guān)眾廳內的45軸和2M軸的交點(diǎn)設為X=0、Y=0作為整個(gè)觀(guān)眾廳的坐標原點(diǎn)，其中45軸和2M軸分別為X軸和Y軸。對此，我們分別將2M軸引至結構的每道梁底，將42軸、45軸引到東西兩面側墻上，與放好的18m水平標高控制線(xiàn)分別交于四點(diǎn)，作為X軸及水平空間拉控制線(xiàn)的控制點(diǎn)。在施工到某個(gè)區域時(shí)分別拉平行于45軸及2m軸的通長(cháng)鋼絲線(xiàn)，依此為水平標高線(xiàn)和坐標軸線(xiàn)施工。運用平面直角坐標法，直接從鋼絲線(xiàn)上拉出測設點(diǎn)坐標，省去了吊線(xiàn)墜、找水平等許多傳統的繁瑣的測量步驟，提高了效率，保證了精度。

　　在E區施工時(shí)，因為該區域是由10個(gè)不同圓心弧平滑相接組成的橢圓形對稱(chēng)結構，其造型在外圈與金屬網(wǎng)有精確定位關(guān)系，在內圈與GRC光環(huán)相接，而且區域內的面板造型全部為曲面造型，對定位要求相當嚴格。在施工時(shí)我們采用空間三維拉線(xiàn)定位和直角坐標相結合的方法測出每個(gè)變圓心圓弧的交點(diǎn)處坐標，然后將同圓心圓弧采用切割圓法（1/4弦高法）計算出圓弧上的相鄰邊坐標點(diǎn)，直到弧邊平滑。

　　2．極坐標法及其他方法的綜合應用

　　F區結構為雙曲圓弧造型，從剖面看象魚(yú)刺形，從平面上看，龍骨成放射形，無(wú)法拉通線(xiàn)來(lái)控制龍骨位置，而且裝飾面分縫與龍骨排布位置一致，如果龍骨錯位將直接影響外飾面效果。F區與E區相連且從內緣成放射狀分縫一直延續到后緣的G區和F區，對此，我們測量時(shí)采取空間三維拉線(xiàn)，對每根龍骨都進(jìn)行定位，測出現場(chǎng)龍骨內緣（與E區相接+13.483m處）外邊緣（+17.182m處）每根定位主龍骨在空間的坐標點(diǎn)，龍骨中間部位找5個(gè)三維坐標控制點(diǎn)，以極坐標法和三邊交匯法校核測量坐標點(diǎn)的精度。保證了雙曲結構的施工誤差在5mm之內。

　　見(jiàn)附圖5及測量成果表1（部分數據）

　　歌劇院觀(guān)眾廳F區龍骨定位測量成果 表1

　　名稱(chēng) 編號 橫坐標 縱坐標 水平標高 與上一點(diǎn)極坐標距離

　　Fa1 2 +3.777 -3.306 13.931 634

　　Fa1 3 +3.540 -2.117 15.120 1212

　　… … … … … …

　　二、研制了重型吊掛件、加固件及組合方鋼龍骨體系

　　主吊頂最復雜的區域主要在F區，造型是雙曲形式，共由27根主龍骨組成。橫向由4個(gè)不同半徑的弧組成，最大半徑為40267mm，最小半徑為13270mm，縱向由20個(gè)不同半徑的弧組成，最大半徑為32761.5mm，最小半徑為2304mm。豎向標高成曲線(xiàn)變化，各曲線(xiàn)一直變化平滑相接。我們根據測量成果，制作了三維立體圖形，見(jiàn)附圖6。

　　附圖6 F區龍骨體系三維立體圖

　　通過(guò)不斷的完善數據和現場(chǎng)多次放樣做模板，找到了各種半徑的相交點(diǎn)和標高位置，設計了龍骨精確位置布置安裝體系圖。主、次龍骨均為方鋼管龍骨，主龍骨間距1200~2400mm，根據吊頂飾面板的分格線(xiàn)來(lái)確定次龍骨的間距為400mm，主次龍骨安裝采用角碼進(jìn)行平面連接，角碼上設有長(cháng)條孔便于調節，安裝方便快捷。

　　吊掛體系由Φ10的絲桿和特制的、可自由調整標高的n型承重掛件組成，在該體系下安裝吊頂阻燃板不僅牢固而且施工工藝簡(jiǎn)單，其完成面的觀(guān)感一致，不同半徑的弧相交處光滑平整，是一般工藝無(wú)法比擬的，系統地解決了外觀(guān)、承重、組裝、吊頂內設別檢修等一系列難題。

　　三、采用多層基層板現場(chǎng)安裝，解決了法國設計師認為難以解決的聲學(xué)問(wèn)題

　　在法方的原設計里，歌劇院吊頂由各種造型的36mm厚的木飾面板拼裝而成。然而在施工中，安裝拼縫是否密實(shí)平滑將直接影響歌劇院吊頂的吸聲、反射聲等一系列問(wèn)題，控制不好就會(huì )帶來(lái)聲學(xué)缺陷，因而被認為是最難解決的聲學(xué)難題。對此我們提出了多層難燃板做基層板（采用安裝三層不同厚度的基層板），各層基層板之間錯縫安裝，最后安裝進(jìn)口桔紅木裝飾面板，這一方案很好的解決了聲學(xué)和裝飾效果相沖突的矛盾。（見(jiàn)附圖7）

　　附圖7 施工完成后吊頂效果 略

　　附圖8 施工完畢后的效果 略

　　四、翻樣程序化、加工工廠(chǎng)化

　　觀(guān)眾廳三層主吊頂裝飾面板，為2600㎡的貼有ORANGINA木皮飾面的板材，共由2800多塊不同規格的面板組成，其中有1000多塊為半徑和曲率各不相同的弧狀面板。如果加工成為大板，到現場(chǎng)根據放好的定位線(xiàn)裁開(kāi)安裝就會(huì )面臨加工尺寸精度、施工工期及異型邊角料浪費等諸多問(wèn)題。

　　通過(guò)研究，我們針對設計圖紙的規律，利用Excel編制了每塊面板加工尺寸計算程序，根據這個(gè)程序只需將相關(guān)的設計尺寸輸入就能算出相應部位面板的加工尺寸。與傳統的手工計算相比較，翻樣更方便、快捷，可提高效率上百倍，而計算結果與手工計算的重復低效相比，編制的計算程序更穩定可靠，又因為該程序自帶驗證功能，保證了各種數據的正確性。我們將計算好的尺寸編號列成表，委托給加工廠(chǎng)家，加工廠(chǎng)家將加工參數輸入至數控切割機床，直接切割作業(yè)，由于提供的加工尺寸數據齊全準確，保證了面板加工的精確度。

　　面板到貨后，工人僅需按照現場(chǎng)放好的控制線(xiàn)及面板編號對號入座，就可將所有的面板準確安裝到位，極大的提高了工作效率和安裝精度。工廠(chǎng)化加工的面板在現場(chǎng)安裝中各種允許誤差均高于《高級建筑裝飾工程質(zhì)量檢驗標準》，達到了國家大劇院施工質(zhì)量?jì)瓤貥藴室?。?jiàn)加工翻樣表2

　　歌劇院觀(guān)眾廳主吊頂E區A部位部分面板加工示意 表2

　?。▎挝唬簃m）

　　區段 編號 內半徑 外半徑 內弧長(cháng) 外弧長(cháng) 數量

　　A 1 29764.5 30159.5 1044 1058 6×4=24

　　A 2 30164.5 30559.5 1058 1072 6×4=24

　　… … … … … … …

　　D 7 12147 12542 1326 1429 5*2=10

　　五、實(shí)施效果

　　歌劇院主吊頂是我們遇到的綜合性專(zhuān)業(yè)交叉最多的吊頂工程，涉及到建筑、結構、聲學(xué)、光學(xué)、水、電、風(fēng)、暖、舞臺監控、攝像、電視轉播、安防等諸多專(zhuān)業(yè)。由于應用了以上施工技術(shù)，使木制作吊頂防火等級達到了B1級，聲學(xué)上滿(mǎn)足了專(zhuān)家的苛刻要求，功能上滿(mǎn)足了多種專(zhuān)業(yè)的要求，裝飾效果滿(mǎn)足了法方建筑設計師對細節、工藝構造、上乘材質(zhì)及完美主義的追求，材質(zhì)肌理、色澤、燈光、聲學(xué)、各專(zhuān)業(yè)的協(xié)調施工留位等都非常細致，得到了法方設計大師及各界人士的好評，主吊頂很好的解決了聲學(xué)、光學(xué)、裝飾效果三者之間的關(guān)系，實(shí)現了在沖突中尋求功能與藝術(shù)完美結合的預期，取得了良好的技術(shù)經(jīng)濟效益及社會(huì )效益，對以后類(lèi)似工程具有良好的借鑒作用及積極的推廣價(jià)值。