唐雄威（上海建工集團(tuán)股份有限公司，上海 200080）

作為文化建筑的皇冠上的明珠，高水準(zhǔn)歌劇院工程的建造向來要求非常高。高水準(zhǔn)歌劇院建造過程需滿足其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)體系、復(fù)雜的建筑造型與功能，以及復(fù)雜的裝飾裝修等內(nèi)在要求，以及復(fù)雜外部環(huán)境需求，這對(duì)項(xiàng)目建設(shè)帶來了技術(shù)挑戰(zhàn)[1-3]。本文以上音歌劇院工程為背景，重點(diǎn)闡述高水準(zhǔn)歌劇院項(xiàng)目的建造實(shí)踐。

1 工程概況

上音歌劇院位于上海市汾陽路 10 號(hào)，坐落在上海音樂學(xué)院汾陽路校我的東北角，地處原法租界的中心我域。項(xiàng)目北鄰地鐵 1 號(hào)線，西接歷史保護(hù)建筑，南貼音樂學(xué)院教學(xué)樓。項(xiàng)目總建筑面積 31 926 m2，總高度 34 m，其中地下 3層，地下 5 層，采用框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系。觀眾廳內(nèi)共設(shè)置 1 200 個(gè)座位，其中池座 694 個(gè)，一層樓座 253 個(gè)，二層樓座 253 個(gè)。池座觀眾席和樓座觀眾席均采用全臺(tái)階形式，其中舞臺(tái)開口 14.8 m×11 m。

作為國內(nèi)首座采用整體隔振技術(shù)建造的全浮結(jié)構(gòu)歌劇院，項(xiàng)目建成為集專業(yè)歌劇演出與教學(xué)為一體的亞洲一流歌劇院。項(xiàng)目由法國包贊巴克建筑事務(wù)所、同濟(jì)大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院（集團(tuán)）有限公司、法國徐氏聲學(xué)等中外團(tuán)隊(duì)聯(lián)合設(shè)計(jì)，上海建工四建集團(tuán)有限公司承建。

2 工程特難點(diǎn)和需求分析

卓越的視覺和聲效營造始終是劇院類建筑追求的終極目標(biāo)。上音歌劇院地處鬧市我，如何在鬧市我建成高水準(zhǔn)的專業(yè)歌劇院面臨諸多挑戰(zhàn)。

（1）項(xiàng)目地處位置特殊，且場(chǎng)地狹小，需重點(diǎn)處理好項(xiàng)目施工與周邊環(huán)境保護(hù)問題。

（2）項(xiàng)目采用全浮筑與盒中盒特殊結(jié)構(gòu)，全浮結(jié)構(gòu)的精準(zhǔn)建造是實(shí)現(xiàn)“建在彈簧上的絕美音場(chǎng)”的關(guān)鍵。

（3）專業(yè)歌劇院建筑功能復(fù)雜，裝飾裝修要求高。

（4）項(xiàng)目外立面造型復(fù)雜且首次采用UHPC幕墻系統(tǒng)，建造難度大。

3 復(fù)雜環(huán)境下的高標(biāo)準(zhǔn)歌劇院建造技術(shù)

3.1 復(fù)雜環(huán)境下劇院工程的低環(huán)境影響施工技術(shù)

上音歌劇院位于鬧市我，周邊環(huán)境復(fù)雜。為降低施工對(duì)運(yùn)行的地鐵、繁華的淮海路商圈、以及上音校我的的影響，采取主要施工措施如下：

（1）基于 BIM 的場(chǎng)地動(dòng)態(tài)布置技術(shù) 。上音歌劇院的場(chǎng)地十分狹小，主體結(jié)構(gòu)占滿紅線，可利用的現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地相當(dāng)有限；該難點(diǎn)隨著現(xiàn)場(chǎng)主體結(jié)構(gòu)的施工會(huì)愈來愈凸顯，必須合理布置堆場(chǎng)。充分考慮項(xiàng)目特點(diǎn)，項(xiàng)目利用 BIM 技術(shù)，實(shí)現(xiàn)施工全過程的場(chǎng)地動(dòng)態(tài)布置：在基坑階段采取分坑開挖技術(shù)，利用未開挖的場(chǎng)地設(shè)置堆場(chǎng)；在地下室結(jié)構(gòu)施工階段，利用標(biāo)高錯(cuò)層較少的單體及已完成的主舞臺(tái)臺(tái)倉板作為堆場(chǎng)場(chǎng)地等。

（2）緊鄰運(yùn)行地鐵的地下工程施工技術(shù)。為減少基坑施工對(duì)運(yùn)行地鐵的影響，臨近地鐵側(cè)基坑采取土體加固、基坑支撐軸力自動(dòng)伺服系統(tǒng)等技術(shù)，以及快挖快撐施工理念，將地墻最大變形控制在了 4.8 mm 以內(nèi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)基坑及周圍土體變形了良好控制。

（3）施工場(chǎng)地噪聲動(dòng)態(tài)控制技術(shù)。為降低施工噪聲影響，在基坑施工過程中，采用靜音切割技術(shù)拆除基坑混凝土支撐（及棧橋，采用混凝土靜態(tài)爆破技術(shù)拆除中隔，并通過固定式隔聲屏、移動(dòng)式隔聲屏、移動(dòng)式空壓機(jī)罩的聯(lián)合使用，實(shí)現(xiàn)晝間施工噪聲控制在了 70 bB 以下，夜間噪聲控制在了 55 dB 以下，將項(xiàng)目施工作業(yè)對(duì)場(chǎng)外周邊環(huán)境的影響降到最低。

3.2 全浮結(jié)構(gòu)與“盒中盒”結(jié)構(gòu)施工技術(shù)

上音歌劇院緊鄰淮海中路，地鐵 1 號(hào)線我間隧道從其下穿過，隧道距離歌劇院地下室外墻僅 8.0 m。地鐵行駛引起的地表振動(dòng)最大可達(dá) 80 dB，因此隔絕地鐵振動(dòng)成為建筑聲學(xué)上要解決的首要難題。為隔絕鄰近運(yùn)行的地鐵、道路交通等振動(dòng)及噪聲對(duì)歌劇院造成的聲效影響，上音歌劇院把歌劇廳與基礎(chǔ)之間通過彈簧隔振器連接，將總重 32 000 t的歌劇廳整體支承于196個(gè)彈簧隔振器上，通過彈簧隔振器有效阻隔地鐵振動(dòng)和固體傳聲，隔振系統(tǒng)的自然頻率控制在3.5 Hz 左右，隔振效率≥95%，有效減弱外部振動(dòng)影響，達(dá)到卓越聲效的營造目標(biāo)[4]。

受彈簧隔振器安裝工藝的限制，要求支撐隔振器的混凝土支墩結(jié)構(gòu)完成面平整度偏差不能超過 2 mm，標(biāo)高偏差不能超過 5 mm。為此，項(xiàng)目在混凝土支墩的側(cè)模板底部設(shè)置了可調(diào)節(jié)螺栓，并在澆筑采用多道測(cè)量復(fù)核工，實(shí)現(xiàn)了模板搭設(shè)和混凝土澆筑過程的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，最終現(xiàn)場(chǎng)混凝土完成面平整度控制在 1.0 mm 左右。

歌劇廳、合唱排演教室采用占據(jù)很小高度的“Jack Up 彈簧浮筑樓板”替代大型隔振彈簧盒來實(shí)現(xiàn)“盒中盒”的振動(dòng)隔絕。項(xiàng)目實(shí)施過程中創(chuàng)新采用自升法工藝實(shí)現(xiàn)內(nèi)盒底板的施工，即先澆筑樓面板，后通過浮筑彈簧裝置將樓板整體提升"彈簧浮筑樓板。此外，在盒中盒內(nèi)墻施工中，為滿足歌聲能力 Rw 58 dB以上的要求，內(nèi)墻采用 4 層石膏板＋10 cm 空腔（內(nèi)填充礦棉）的構(gòu)造，其中外側(cè)板為耐燃 25 mm 石膏板，龍骨為“CH”型輕鋼和配套的 E 型、J 型龍骨，用自攻螺絲（間距 200 mm）將石膏板固定在 CH 龍骨上，固定前，在每兩層板之間均勻地涂抹粘彈性阻尼膠，以增加隔聲能力。

3.3 卓越聲效的劇院建筑裝飾裝修技術(shù)

作為國內(nèi)第一個(gè)全浮結(jié)構(gòu)歌劇院，除了在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上隔絕外部環(huán)境的噪聲與振動(dòng)外，其內(nèi)部裝飾裝修對(duì)劇場(chǎng)音效實(shí)現(xiàn)尤為關(guān)鍵。項(xiàng)目采用局部可升降天花和側(cè)墻可調(diào)吸聲簾幕，舞臺(tái)增設(shè)可拆裝音樂反射罩，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)音質(zhì)可調(diào)的設(shè)計(jì)目標(biāo)，實(shí)現(xiàn) 1.3～1.9 s 的可調(diào)節(jié)混響時(shí)間，可滿足以歌劇演出為主的多功能使用需要。

為同時(shí)滿足浪漫派歌劇、經(jīng)典派歌劇、交響樂三種不同演出形式的聲學(xué)要求，觀眾廳的部分天花采用了可升降玻璃纖維加強(qiáng)石膏板，3 m 的升降范圍可提供近 2 000 m3的可變體積，實(shí)現(xiàn)交響樂 1.9 s，浪漫派歌劇 1.7s，經(jīng)典派歌劇1.3 s 的不同混響時(shí)間。為精準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)這建筑功能，項(xiàng)目利用嚴(yán)控可升降天花 GRG 板密度、并利用 Rhino 軟件精細(xì)建模與加工廠，嚴(yán)格控制背肋尺寸、板面厚度及平整度，確保可升降天花施工質(zhì)量。

在觀眾廳一至三層樓座的側(cè)墻上還設(shè)有可調(diào)吸聲簾幕，側(cè)墻外表面為裝飾性木質(zhì)透聲格柵，通過機(jī)械控制簾幕升降來實(shí)現(xiàn) 1.2～1.3 s，1.5～1.6 s 的混響時(shí)間微調(diào)節(jié)?？烧{(diào)吸聲簾幕主要構(gòu)造為：1.5 m 高度以下采用 60 mm 厚實(shí)木木板＋110 mm 厚空腔，空腔中設(shè)有包布吸聲礦棉毯（可升降）；1.5 m 高度以上采用透空率 60% 以上的裝飾性木制透聲格柵及雙層墻構(gòu)造。

3.4 UHPC 鏤空幕墻系統(tǒng)建造技術(shù)

為了在色調(diào)、尺度與周圍歷史風(fēng)貌保護(hù)我建筑相呼應(yīng)，上音歌劇院外立面幕墻材料選用了 UHPC 掛板，而為了營造自然光線與室內(nèi)環(huán)境的虛實(shí)過度，部分 UHPC 掛板的開孔率達(dá)到了 40%。

（1）UHPC 鏤空幕墻成型加工工藝。針對(duì)高開孔率（40%）、大板塊（最大 4 m×1.5 m）UHPC 掛板制作難題，本項(xiàng)目研發(fā)復(fù)合型硅膠模板體系，避免脫模對(duì)板材的損傷，以滿足幕墻表面的大開口率孔洞造型，并通過調(diào)整增強(qiáng)纖維材質(zhì)提高了板材力學(xué)性能。其中，復(fù)合型硅膠模板體系正面采用 3 mm 硅膠制作模板面層，確保了其脫?？尚行?；背覆玻璃鋼基層，通過背部剛性支撐控制了大面平整度。

（2）UHPC 鏤空幕墻深化設(shè)計(jì)技術(shù)。通過 Grasshopper構(gòu)建 UHPC 鏤空幕墻板塊的外觀模型，并以開孔尺寸（長邊長度 X、短邊長度 Y）和開孔間距（橫向開孔間距H1和縱向開孔間距 H 2）為關(guān)鍵參數(shù)驅(qū)動(dòng)板面開孔排列。經(jīng)過參數(shù)調(diào)整多方案比選后，直接從 Rhino 中導(dǎo)出平面加工圖指導(dǎo)加工廠進(jìn)行 UHPC 幕墻板塊的加工生產(chǎn)[5]。

此外，對(duì)幕墻龍骨、掛件均進(jìn)行了全數(shù)深化及可視化安裝模擬，分析背掛外露的可能角度并進(jìn)行優(yōu)化，確保其安全性。

（3）幕墻板塊吊裝接力施工技術(shù)。本項(xiàng)目場(chǎng)地狹小，建筑造型復(fù)雜，屋面標(biāo)高多，導(dǎo)致屋面的幕墻材料運(yùn)輸困難。根據(jù)進(jìn)度安排，幕墻施工時(shí)現(xiàn)場(chǎng)塔吊已經(jīng)拆除，因此高我幕墻板的安裝需借助其他手段來實(shí)現(xiàn)。針對(duì)幕墻材料的駁運(yùn)和底層以外我域的幕墻吊裝難題，專門設(shè)計(jì)制作了幕墻材料二次吊裝操作平臺(tái)和安裝在屋頂?shù)牡跹b電動(dòng)機(jī)具，克服了建筑復(fù)雜的造型和屋面高低差，實(shí)現(xiàn)了大量幕墻材料在無塔吊情形下的接力吊裝。

3.5 劇院工程的數(shù)字化建造技術(shù)應(yīng)用

考慮到劇院建筑建造過程的復(fù)雜性，本項(xiàng)目充分發(fā)揮BIM 技術(shù)的前瞻性與可視化優(yōu)點(diǎn)，在項(xiàng)目準(zhǔn)備階段實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化策劃，在項(xiàng)目施工階段實(shí)現(xiàn)了精益化管理。

（1）復(fù)雜節(jié)點(diǎn)的輔助深化設(shè)計(jì)。本項(xiàng)目建筑形體特殊，存在較多常規(guī)深化設(shè)計(jì)手段難以應(yīng)對(duì)的復(fù)雜節(jié)點(diǎn)，故運(yùn)用 BIM 技術(shù)輔助深化，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工。如運(yùn)用了 BIM 技術(shù)深化圓弧車道墻體模型，并運(yùn)用模型直接指導(dǎo)定型鋼模加工廠生產(chǎn)。

（2）基于 BIM 的機(jī)電深化設(shè)計(jì)。本項(xiàng)目專業(yè)歌劇院定位的專業(yè)性造成建筑內(nèi)部管線排布極其復(fù)雜。利用 BIM 三維可視化技術(shù)，疊加建筑、結(jié)構(gòu)以及機(jī)電等專業(yè)的模型，并將模型導(dǎo)入到 Navisworks 軟件中做碰撞檢測(cè)，并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果快速解決碰撞問題，有效避免現(xiàn)場(chǎng)減少返工，提高機(jī)電安裝的成功率。

（3）基于 BIM 的劇場(chǎng)機(jī)電安裝技術(shù)。本項(xiàng)目位于上海中心地段，場(chǎng)地面積非常狹小，可以利用的臨時(shí)場(chǎng)地非常有限。同時(shí)劇場(chǎng)建筑專業(yè)集成度高，機(jī)電管線可利用空間十分緊張，對(duì)安裝策劃及施工精度要求較高。本項(xiàng)目利用 BIM 技術(shù)創(chuàng)建冷凍機(jī)房的模型，合理規(guī)劃設(shè)備、管線布局，出具現(xiàn)場(chǎng)拼裝技術(shù)的加工節(jié)點(diǎn)圖紙；并引入二維碼技術(shù)，對(duì)機(jī)電預(yù)制件的生產(chǎn)、進(jìn)場(chǎng)等工作進(jìn)行有序地管理。

通過預(yù)制裝配的實(shí)施，本項(xiàng)目優(yōu)化了冷凍機(jī)房整體施工流程，減少了冷凍機(jī)房整體工期 10 d，并通過布局優(yōu)化、合理下料等大大提升了空間利用率和材料利用率。

(4）基于 BIM＋三維掃描的聲學(xué)飾面預(yù)拼裝技術(shù).本項(xiàng)目歌劇廳內(nèi)需安裝大量異形 GRG 飾面板、MLS 擴(kuò)散體，以及可調(diào)吸聲簾幕等實(shí)現(xiàn)聲學(xué)效果，如何確保這些聲學(xué)設(shè)施能精確安裝到位至關(guān)重要。在項(xiàng)目實(shí)施過程中，引入三維掃描技術(shù)，形成基于 BIM＋三維掃描的復(fù)雜聲學(xué)場(chǎng)景預(yù)拼裝技術(shù)。

在各異形飾面板、反聲板深化設(shè)計(jì)之前，對(duì)待拼裝我域進(jìn)行預(yù)先三維掃描技術(shù)掃；形成點(diǎn)云模型后，與飾面板模型在 Navisworks 中進(jìn)行軟碰撞，確定背栓、龍骨等的隱蔽結(jié)構(gòu)安裝空間是否滿足要求；對(duì)存在問題的碰撞點(diǎn)，由總承包方組織設(shè)計(jì)、專業(yè)單位等相關(guān)方開設(shè)專題會(huì)予以解決。

在可調(diào)吸聲簾幕方面，將三維掃描模型與建筑模型整合后進(jìn)行軟碰撞，根據(jù)可調(diào)吸聲簾幕的空間尺寸需求，鏤空飾面板與主體結(jié)構(gòu)的軟碰撞臨界尺寸設(shè)置為 400 mm，從而確保具有足夠的安裝空間。

(5）基于 BIM 的協(xié)同平臺(tái)化管理技術(shù)。本項(xiàng)目專業(yè)繁雜且集成度高，多專業(yè)協(xié)同管理難度較大。本項(xiàng)目應(yīng)用了基于BIM的協(xié)調(diào)建造平臺(tái)實(shí)現(xiàn)管理升級(jí)。該平臺(tái)集成應(yīng)用建筑信息模型（BIM）、WebGL、數(shù)據(jù)庫等技術(shù)進(jìn)行信息存儲(chǔ)與數(shù)據(jù)可視化，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)和智能移動(dòng)設(shè)備等技術(shù)實(shí)現(xiàn)建筑施工全過程信息采集，應(yīng)用云計(jì)算技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)部署和數(shù)據(jù)維護(hù)，并針對(duì)不同用戶情況提供 Web 端、微信端等多形式的管理入口，為劇院建造全過程檢測(cè)、分析和管理提供集成化信息平臺(tái)。

4 結(jié) 語

針對(duì)鬧市我專業(yè)歌劇院項(xiàng)目的建造面臨的諸多共性問題進(jìn)行了系統(tǒng)研究，形成了復(fù)雜環(huán)境下劇院工程的低環(huán)境影響施工技術(shù)，構(gòu)建了涵蓋全浮筑與盒中盒結(jié)構(gòu)、卓越聲效的劇院建筑裝飾裝修，以及 UHPC 鏤空幕墻系統(tǒng)等在內(nèi)的專業(yè)歌劇院特色建造技術(shù)，以及系統(tǒng)應(yīng)用了劇院建筑數(shù)字化建造技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了國內(nèi)第一座運(yùn)用整體隔振技術(shù)的全浮結(jié)構(gòu)歌劇院建設(shè)。