備受關注的上海大歌劇院項目最新進展！航拍視頻顯示，這座融合了東方美學與現(xiàn)代技術的世界級建筑，施工已接近尾聲，預計2025年底竣工，開放后將成為上海又一極具魅力的文化新地標！

上海大歌劇院由挪威斯諾赫塔建筑事務所與華東建筑設計研究院有限公司聯(lián)合設計，以“中國扇”為設計理念 ，整體如同兩把徐徐展開、相互交織的折扇。

其屋面呈獨特的螺旋扇面形態(tài)，通過一內(nèi)一外雙螺旋階梯結(jié)構(gòu)，從地面蜿蜒向上延展至52米高空。白色階梯與曲面屋頂營造出輕盈懸浮之感，呼應歌劇藝術的靈動韻律。

這不僅是建筑外觀的亮點，雙螺旋階梯還兼具觀景功能，沿著它拾級而上，能直達樓頂?shù)某笮蜕刃斡^景平臺，將黃浦江與城市天際線的風光盡收眼底。

上海大歌劇院異形結(jié)構(gòu)關鍵建造技術

由上海建工四建集團有限公司牽頭，上海市機械施工集團有限公司參與的《上海大歌劇院異形結(jié)構(gòu)關鍵建造技術研究》以上海大歌劇院工程建設為背景，研發(fā)并形成了新型建筑材料UHPC超高性能混凝土裝配整體式結(jié)構(gòu)施工工藝，成功攻克了國內(nèi)首個UHPC材料主體結(jié)構(gòu)——上海大歌劇院核心區(qū)超大懸挑超薄結(jié)構(gòu)的建造問題；綜合利用參數(shù)化及數(shù)字化建造技術，形成了雙螺旋自由曲面混凝土厚殼建造關鍵技術，解決了背景工程異形曲面懸挑結(jié)構(gòu)的建造難題；提出并形成大面積螺旋階梯狀異形鋼結(jié)構(gòu)屋蓋建造關鍵技術，可有效提升大跨度螺旋鋼結(jié)構(gòu)屋蓋的建造效率。

結(jié)構(gòu)實景圖

上述研究成果的形成與應用對上海大歌劇院標志性異形屋蓋結(jié)構(gòu)的成功建造起到了關鍵作用，不僅突破了當前結(jié)構(gòu)建造的技術壁壘，為背景工程提供了核心技術支撐，更兼顧了施工可行性、施工效率及經(jīng)濟性，從根本上保障了上海大歌劇院世界級“城市舞臺”的完美打造。

結(jié)構(gòu)實景圖

研發(fā)背景

作為上�！笆濉逼陂g規(guī)劃建設的重大文化設施項目，上海大歌劇院將成為全面打響“上海文化”品牌建設、落實上�！拔膭�(chuàng)50條”打造亞洲演藝之都的重要載體之一。項目主要由三個歌劇廳（大、中歌劇廳和情境歌劇廳）以及劇院配套用房、教育展示用房組成，建設用地面積5.3萬平方米，總建筑面積14.6 萬平方米，地上建筑面積7.5 萬平方米、地下建筑面積7.1 萬平方米。

上海大歌劇院的建筑外形極具特色，取“中國扇”之意，結(jié)合歌劇藝術的動態(tài)美感，巨大的白色階梯螺旋上升，延伸到空中，恰似打開的折扇，盡顯中國風之美。

“中國扇”示意圖

然而在大氣磅礴又纖細輕盈的外觀之下，是前所未有的復雜結(jié)構(gòu)，雙螺旋屋面結(jié)構(gòu)對項目建造團隊提出了極為嚴峻的挑戰(zhàn)：

（1）屋面A區(qū)需實現(xiàn)梁截面高度不超過725mm的前提下，最大純懸挑長度超15m的超薄懸挑梁板結(jié)構(gòu)，該要求大大突破了現(xiàn)有懸挑結(jié)構(gòu)的跨高比極限；

（2）B區(qū)為最大厚度超過1.5m、中心對稱彼此重疊的雙螺旋自由曲面混凝土厚殼結(jié)構(gòu)，相當于在空中建造一個自重極大且難以定位的曲面混凝土大底板，該結(jié)構(gòu)外觀類似大跨度空間曲面殼體結(jié)構(gòu)，施工理論上接近混凝土斜墻，而結(jié)構(gòu)作用相當于廣義柱，因而本質(zhì)上不屬于目前已有定義的任意一種典型結(jié)構(gòu)構(gòu)件；

（3）C區(qū)D區(qū)則是集成四面內(nèi)傾、雙向懸挑、最高凈空65m、最大跨度27m等諸多苛刻難點的大面積大跨度螺旋鋼屋蓋結(jié)構(gòu)。

上海大歌劇院屋面模型

A區(qū)15m懸挑梁板結(jié)構(gòu)

B區(qū)雙螺旋自由曲面混凝土結(jié)構(gòu)

上海大歌劇院屋面結(jié)構(gòu)每個區(qū)域的建設均是世界級的難題，均存在著一系列當前條件下難以攻克的技術壁壘。為此，本項目針對上海大歌劇院世界首例的雙螺旋非對稱大面積異形UHPC-混凝土-鋼組合屋蓋結(jié)構(gòu)的建造技術進行了系統(tǒng)研究，提出了以UHPC預制為主結(jié)合UHPC現(xiàn)澆補缺的異形結(jié)構(gòu)建造方法；形成了適用于房建領域大規(guī)模生產(chǎn)的UHPC材料制備及預制/現(xiàn)澆施工技術；研發(fā)了自由曲面混凝土厚殼數(shù)字化測量技術、空間曲線鋼筋施工工藝、門式鋼框排架曲面混凝土結(jié)構(gòu)支撐體系等曲面混凝土施工技術；研究并形成了超大跨度螺旋式上升鋼屋蓋安裝成套技術。本課題研究成果為背景工程項目按時高質(zhì)量交付保駕護航，有效助力打造這一文化建筑的巔峰之作。

二技術創(chuàng)新

1.超大懸挑超薄預應力UHPC扇形結(jié)構(gòu)建造關鍵技術

為了將A區(qū)懸挑15m長的梁截面高度控制在725mm以內(nèi)，項目建設團隊通過采用抗壓強度高達165MPa的UHPC并結(jié)合緩粘結(jié)預應力打造A區(qū)主體結(jié)構(gòu)。為此，研究團隊提出了以UHPC預制為主結(jié)合UHPC現(xiàn)澆補缺的結(jié)構(gòu)建造方法，提出并應用了UHPC-混凝土緩粘結(jié)預應力張拉連接節(jié)點及混凝土厚殼內(nèi)插鋼構(gòu)件互錨結(jié)構(gòu)體系，從理論上解決了UHPC結(jié)構(gòu)實施的可行性問題。

在此基礎上，針對UHPC構(gòu)件承載力、施工流程和施工工藝不明確的問題，通過進行大規(guī)模UHPC構(gòu)件足尺加載實驗，對UHPC構(gòu)件及結(jié)構(gòu)全流程施工工藝可行性及穩(wěn)定性進行探索，研制并形成了適用于房建領域大規(guī)模生產(chǎn)的UHPC材料制備及預制/現(xiàn)澆施工技術，直接應用于上海大歌劇院核心區(qū)UHPC結(jié)構(gòu)建設中，也是新型建筑材料UHPC在國內(nèi)房建領域內(nèi)首次用于打造主要承重結(jié)構(gòu)體系，進一步推動UHPC材料及新型結(jié)構(gòu)體系在建筑工程中的廣泛應用。

UHPC足尺實驗加載

2.雙螺旋自由曲面混凝土厚殼建造關鍵技術

針對上海大歌劇院核心區(qū)B區(qū)雙螺旋自由曲面混凝土厚殼建造困難問題，綜合利用數(shù)字化深化及數(shù)字化測量等技術手段，創(chuàng)新提出并形成了自由曲面參數(shù)化優(yōu)化方法、雙螺旋自由曲面混凝土厚殼結(jié)構(gòu)臨時支撐體系、曲面結(jié)構(gòu)數(shù)字化定位技術三大核心技術，從技術上突破了曲面混凝土結(jié)構(gòu)施工壁壘。

自由曲面參數(shù)化優(yōu)化

在此基礎上，又進一步地形成了空間自由曲面混凝土模板體系、空間曲面鋼筋施工工藝、曲面混凝土厚殼對拉螺桿體系、曲面厚殼混凝土現(xiàn)澆技術及曲面混凝土厚殼預應力施工技術等一系列曲面混凝土結(jié)構(gòu)創(chuàng)新型施工技術，從根本上全方位解決了大型曲面混凝土結(jié)構(gòu)的施工問題。以上各項關鍵技術的應用有效地完成了上海大歌劇院雙螺旋自由曲面混凝土厚殼結(jié)構(gòu)的建造任務，不僅證明了技術的可行性及質(zhì)量的保證性，更產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟效益。

定制GFRP曲面大模板

曲面混凝土對拉螺桿

3.大面積螺旋階梯狀異形鋼結(jié)構(gòu)屋蓋建造關鍵技術

針對上海大歌劇院鋼結(jié)構(gòu)大跨度大屋蓋結(jié)構(gòu)施工效率低下，技術難度高等問題，形成了大跨度不規(guī)則屋蓋結(jié)構(gòu)體系安裝技術，通過對鋼屋蓋整體的施工組織進行系統(tǒng)分析、對傳統(tǒng)機械設備進行研發(fā)改造等手段，建立了基于計算機仿真模擬施工技術的整套安裝與卸載控制系統(tǒng)，有效提升了鋼屋蓋的建造精度及建造效率。

鋼屋蓋仿真模擬

針對四面內(nèi)傾、雙向懸挑的超高立面臺塔式鋼桁架，創(chuàng)新自主設計并研發(fā)一套完整的組合式臨時支撐體系，實現(xiàn)了懸臂端分段起拱及安裝同步施工的工藝要求，結(jié)合計算機仿真模擬技術對卸載階段數(shù)據(jù)分析，實現(xiàn)雙懸臂臺塔式立面鋼桁架的精準安裝。

胎架支撐體系實施工況圖

三技術成果

研究成果申請發(fā)明專利16項，其中已授權1項，形成工法2項，發(fā)表科技論文5篇，登記計算機軟件著作權2 項。研究成果經(jīng)中國科學院上�？萍疾樾伦稍冎行牟樾驴傮w達到國際先進水平。

四應用效果

研究成果已在上海大歌劇院項目中進行了成功應用，對UHPC在建筑結(jié)構(gòu)領域的應用推廣起到帶頭示范作用，對超大荷載自由曲面混凝土結(jié)構(gòu)的數(shù)字化建造起到行業(yè)引領作用，并對空間異形鋼結(jié)構(gòu)的建造積累了寶貴經(jīng)驗與技術資料，克服了上海大歌劇院特殊建筑造型對結(jié)構(gòu)建造技藝造成的嚴峻挑戰(zhàn)，解決了上海大歌劇院項目大跨異形曲面懸挑結(jié)構(gòu)建設中的諸多難題，確保了建造過程的安全及結(jié)構(gòu)質(zhì)量的可靠，提高了施工效率，在降本增效方面發(fā)揮了顯著作用，保障了上海市重大文化設施項目的順利實施，完美地打造了這一上海市的新文化地標建筑，助力上海市成為新的世界級文化城市。