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)合會和中國企業(yè)家協(xié)會聯(lián)合評價為“中國企業(yè)新紀(jì)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(shè)備都是獨(dú)一無二的。整體金黃色的色彩基調(diào)，深紅色的進(jìn)口絲綢特殊軟包墻面，其間點(diǎn)綴著星星點(diǎn)點(diǎn)的玻璃裝飾球，把歌劇院妝點(diǎn)的璀璨生輝，當(dāng)序幕徐徐拉開時，把人們帶入了一個遠(yuǎn)離現(xiàn)實(shí)的夢想世界里。歌劇院建筑面積6430㎡，觀眾廳1400㎡，東西長36.6m，南北長38.8m，高28m，設(shè)有2416席觀眾座位，吊頂空間造型依據(jù)聲學(xué)要求布置為折板式、圓弧式、雙曲線和對稱橢圓式，平面上分8個區(qū)，豎向分9層，吊頂上裝有聲、光、機(jī)、電各種設(shè)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(nèi)同類項(xiàng)目施工難度新記錄。

　　歌劇院結(jié)構(gòu)層高28m，三層主吊頂骨架體系由40×3的方鋼組成，按區(qū)域分為A、B、C、D、E、F、G、H，8個區(qū)域及GRC光環(huán)，這9個區(qū)域的吊頂標(biāo)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(qū)吊頂內(nèi)設(shè)有追光室，B、C、D吊頂內(nèi)分別設(shè)置三道面光橋，吊頂內(nèi)馬道四通八達(dá)可以檢修到吊頂內(nèi)任何一件設(shè)備，內(nèi)各區(qū)域?qū)訉酉喁B、環(huán)環(huán)相扣，各區(qū)域分別獨(dú)立施工后，又成為同一整體。基層板為33mm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(biāo)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(jiān)控、攝像、燈光、音響等一系列設(shè)備。防火要求達(dá)到B1級。（見附圖1及附圖2）

　　由于歌劇院觀眾廳（以下簡稱觀眾廳）吊頂十分復(fù)雜，特別是要滿足歌劇院聲學(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(shè)計單位決定選擇北京一家知名木材加工企業(yè)來承擔(dān)深化設(shè)計和施工任務(wù)。該企業(yè)根據(jù)設(shè)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(xiàn)場拼裝施工，但由于該工藝做出的樣板間曲面板不規(guī)則，板縫不順直，既影響外觀效果，也影響聲學(xué)效果，達(dá)不到聲學(xué)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，未能通過總設(shè)計師安德魯?shù)尿?yàn)收。

　　在這種情況下，港源公司主動請纓并得到同意。港源公司項(xiàng)目部組織現(xiàn)場設(shè)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(gòu)造，即以龍骨的高度調(diào)節(jié)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，使吊頂形成了一個密封的系統(tǒng)，不僅提高了飾面的外觀質(zhì)量，而且保證了整個吊頂?shù)穆晫W(xué)效果。總設(shè)計師安德魯先生對港源公司的深化設(shè)計方案非常滿意，在驗(yàn)收樣板段時當(dāng)場給港源公司的設(shè)計師深鞠一躬，表達(dá)他對深化設(shè)計完全實(shí)現(xiàn)設(shè)計意圖的感謝。

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

　　一、采用了綜合的測量方法，精確定位，確保造型吊頂?shù)穆晫W(xué)效果

　　因?yàn)橛^眾廳主吊頂很高均須在腳手架上施工，為保證測量的準(zhǔn)確性，測量儀器不能在腳手架上使用，但在觀眾廳搭滿腳手架影響視線的情況下，在地面上測量也不可行。面對吊頂結(jié)構(gòu)復(fù)雜和現(xiàn)場使用儀器測量的實(shí)際困難，我們運(yùn)用了空間拉線三維定位法、直角坐標(biāo)法、三邊交匯法、極坐標(biāo)法等多種測量方法相結(jié)合的方式來測量，通過不同方法的測量結(jié)果相互校正以達(dá)到精準(zhǔn)測量。如在F區(qū)施工時，就采用了空間三維拉線定位、直角坐標(biāo)法測量，極坐標(biāo)法驗(yàn)證的測量方式，在控制點(diǎn)的測量上取得了良好的效果，為三維立體動畫圖及龍骨體系布置圖提供了依據(jù)。

　　1．空間三維拉線定位和直角坐標(biāo)法的應(yīng)用

　　將歌劇院觀眾廳內(nèi)的45軸和2M軸的交點(diǎn)設(shè)為X=0、Y=0作為整個觀眾廳的坐標(biāo)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(jié)構(gòu)的每道梁底，將42軸、45軸引到東西兩面?zhèn)葔ι?，與放好的18m水平標(biāo)高控制線分別交于四點(diǎn)，作為X軸及水平空間拉控制線的控制點(diǎn)。在施工到某個區(qū)域時分別拉平行于45軸及2m軸的通長鋼絲線，依此為水平標(biāo)高線和坐標(biāo)軸線施工。運(yùn)用平面直角坐標(biāo)法，直接從鋼絲線上拉出測設(shè)點(diǎn)坐標(biāo)，省去了吊線墜、找水平等許多傳統(tǒng)的繁瑣的測量步驟，提高了效率，保證了精度。

　　在E區(qū)施工時，因?yàn)樵搮^(qū)域是由10個不同圓心弧平滑相接組成的橢圓形對稱結(jié)構(gòu)，其造型在外圈與金屬網(wǎng)有精確定位關(guān)系，在內(nèi)圈與GRC光環(huán)相接，而且區(qū)域內(nèi)的面板造型全部為曲面造型，對定位要求相當(dāng)嚴(yán)格。在施工時我們采用空間三維拉線定位和直角坐標(biāo)相結(jié)合的方法測出每個變圓心圓弧的交點(diǎn)處坐標(biāo)，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(biāo)點(diǎn)，直到弧邊平滑。

　　2．極坐標(biāo)法及其他方法的綜合應(yīng)用

　　F區(qū)結(jié)構(gòu)為雙曲圓弧造型，從剖面看象魚刺形，從平面上看，龍骨成放射形，無法拉通線來控制龍骨位置，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(qū)與E區(qū)相連且從內(nèi)緣成放射狀分縫一直延續(xù)到后緣的G區(qū)和F區(qū)，對此，我們測量時采取空間三維拉線，對每根龍骨都進(jìn)行定位，測出現(xiàn)場龍骨內(nèi)緣（與E區(qū)相接+13.483m處）外邊緣（+17.182m處）每根定位主龍骨在空間的坐標(biāo)點(diǎn)，龍骨中間部位找5個三維坐標(biāo)控制點(diǎn)，以極坐標(biāo)法和三邊交匯法校核測量坐標(biāo)點(diǎn)的精度。保證了雙曲結(jié)構(gòu)的施工誤差在5mm之內(nèi)。

　　見附圖5及測量成果表1（部分?jǐn)?shù)據(jù)）

　　歌劇院觀眾廳F區(qū)龍骨定位測量成果 表1

　　名稱 編號 橫坐標(biāo) 縱坐標(biāo) 水平標(biāo)高 與上一點(diǎn)極坐標(biāo)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(fù)雜的區(qū)域主要在F區(qū)，造型是雙曲形式，共由27根主龍骨組成。橫向由4個不同半徑的弧組成，最大半徑為40267mm，最小半徑為13270mm，縱向由20個不同半徑的弧組成，最大半徑為32761.5mm，最小半徑為2304mm。豎向標(biāo)高成曲線變化，各曲線一直變化平滑相接。我們根據(jù)測量成果，制作了三維立體圖形，見附圖6。

　　附圖6 F區(qū)龍骨體系三維立體圖

　　通過不斷的完善數(shù)據(jù)和現(xiàn)場多次放樣做模板，找到了各種半徑的相交點(diǎn)和標(biāo)高位置，設(shè)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(jù)吊頂飾面板的分格線來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(shè)有長條孔便于調(diào)節(jié)，安裝方便快捷。

　　吊掛體系由Φ10的絲桿和特制的、可自由調(diào)整標(biāo)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單，其完成面的觀感一致，不同半徑的弧相交處光滑平整，是一般工藝無法比擬的，系統(tǒng)地解決了外觀、承重、組裝、吊頂內(nèi)設(shè)別檢修等一系列難題。

　　三、采用多層基層板現(xiàn)場安裝，解決了法國設(shè)計師認(rèn)為難以解決的聲學(xué)問題

　　在法方的原設(shè)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?shù)奈?、反射聲等一系列問題，控制不好就會帶來聲學(xué)缺陷，因而被認(rèn)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、加工工廠化

　　觀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(guī)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(xiàn)場根據(jù)放好的定位線裁開安裝就會面臨加工尺寸精度、施工工期及異型邊角料浪費(fèi)等諸多問題。

　　通過研究，我們針對設(shè)計圖紙的規(guī)律，利用Excel編制了每塊面板加工尺寸計算程序，根據(jù)這個程序只需將相關(guān)的設(shè)計尺寸輸入就能算出相應(yīng)部位面板的加工尺寸。與傳統(tǒng)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(jié)果與手工計算的重復(fù)低效相比，編制的計算程序更穩(wěn)定可靠，又因?yàn)樵摮绦蜃詭?yàn)證功能，保證了各種數(shù)據(jù)的正確性。我們將計算好的尺寸編號列成表，委托給加工廠家，加工廠家將加工參數(shù)輸入至數(shù)控切割機(jī)床，直接切割作業(yè)，由于提供的加工尺寸數(shù)據(jù)齊全準(zhǔn)確，保證了面板加工的精確度。

　　面板到貨后，工人僅需按照現(xiàn)場放好的控制線及面板編號對號入座，就可將所有的面板準(zhǔn)確安裝到位，極大的提高了工作效率和安裝精度。工廠化加工的面板在現(xiàn)場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(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》，達(dá)到了國家大劇院施工質(zhì)量內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)要求。見加工翻樣表2

　　歌劇院觀眾廳主吊頂E區(qū)A部位部分面板加工示意 表2

　?。▎挝唬簃m）

　　區(qū)段 編號 內(nèi)半徑 外半徑 內(nèi)弧長 外弧長 數(shù)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業(yè)交叉最多的吊頂工程，涉及到建筑、結(jié)構(gòu)、聲學(xué)、光學(xué)、水、電、風(fēng)、暖、舞臺監(jiān)控、攝像、電視轉(zhuǎn)播、安防等諸多專業(yè)。由于應(yīng)用了以上施工技術(shù)，使木制作吊頂防火等級達(dá)到了B1級，聲學(xué)上滿足了專家的苛刻要求，功能上滿足了多種專業(yè)的要求，裝飾效果滿足了法方建筑設(shè)計師對細(xì)節(jié)、工藝構(gòu)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)、各專業(yè)的協(xié)調(diào)施工留位等都非常細(xì)致，得到了法方設(shè)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(xiàn)了在沖突中尋求功能與藝術(shù)完美結(jié)合的預(yù)期，取得了良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益及社會效益，對以后類似工程具有良好的借鑒作用及積極的推廣價值。