国家大剧院建筑结构分析课件

学、消防排烟等)及美观效果方面
出发，壳体共分六层材料(从外向
内的顺序)：钛板(外装饰)、锤纹
铝镁合金板(防水)、玻璃纤维棉
(保温)、2mm钢板(衬板)、100kg
／m3K13粉末(吸音)和红木吊顶
(内装饰)。主要构造为主钢梁上
的调节牛腿固定檩条及次檩一条，
在次檩条上固定2mm钢衬板及T
型码，在2mm衬板上粘贴固定长
大剧院的进入口.
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·建筑构成
国家大剧院内有四个剧场，中间为歌剧院、东侧为音乐厅、西侧
为戏剧场，南门西侧是小剧场，四个剧场既完全独立又可通过空中走廊 相互连通。公共大厅的地板铺着20多种颜色不一、花纹各异的名贵石材， 公共大厅天花板由名贵木材拼贴成一片片“桅帆”，木质的红色深浅不 一，明暗相间。来自法国的著名画家阿兰·博尼用超过20种不同的红色 点染大剧院的各个部分。整个大剧院的墙面丝绸铺设面积达到4000平方米。
大跨度建筑分析
Analysis of Long Span Construction
——中国国家大剧院
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·建筑介绍
中国国家大剧院位于北京市中心天安门广场西，人民大
会堂西侧，西长安街以南，由国家大剧院主体建筑及南北两
侧的水下长廊、地下停车场、人工湖、绿地组成，总占地面
积11.89万平方米，总建筑面积约16.5万平方米。
玻璃纤维保温层，其上为固定在
T型码上防水板的，T型码上再固
定三次檩条，最外层的钛板固定
在三次檩条上，2mm衬板内层喷
K13的吸音材料，在主钢梁内侧 固定钢龙骨安装红木吊顶。
大剧院的多层结构和功能厅.
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壳体内层的装饰，关系到
整体空间的建筑效果，因此对深 红色木质表面的选择也经过了仔 细推敲。为此从技术和美学的角 度研究了非洲和南美的树种，最 终选定非洲巴度红木贴皮并经防 火处理的木条(宽120mm)，板厚约 13mm(0.6mm的木皮+12mm多层 阻燃板) 木条之间留有30mm空隙， 用以解决声学和回风(在壳体内侧 红木吊顶与衬板之间西南和东南 侧为回风口)的技术问题。
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·主体结构
国家大剧院主体建筑为钢
结构。超椭球体壳为一个超大空
间壳体，壳体经过精确数字计算
得出系数为2.24的超级椭球，其
外围护装饰板面积约36000m2。
巨大的壳体融合建筑与结构，墙
面与顶面浑然一体没有界限。整
个钢壳体由顶环梁、钢架构成骨
架，148榀(其中102榀不露明，46
榀露明)弧形钢架呈放射状分布，
为化学性质稳定常态下不易被氧
化、表面金属光泽极具质感、自
重轻、强度高、耐腐蚀、15年不 变颜色。目前在国际上还没有这 么大面积在建筑物表面使用钛金
大剧院建筑屋面呈半椭圆型,由钛金属 板覆盖,前后两侧有两个类 似三角形的渐 开式玻璃幕墙切面,整个建筑漂浮于人造水
属板的先例。
面之上.
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从满足功能(防水、保温、声
剧场内的弧形楼梯.
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钛板外侧水平环向沿板
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各类薄壳结构屋顶
4
整个钢壳体共有148
榀梁架，短轴可见区域的梁 架截面仅为60mm钢板制作 的梁板，不可见区域为上下 翼缘不等宽焊接H型钢截面， 整体线性屈曲特性值约3.5， 按国内规范原是不通过的。 按照国内规范用钢远超过 6750t，原设计用钢将达8万 吨。这一设计节约了大量钢 材。
大剧院壳体除部分为玻璃
幕墙外，其它均为钛金属复合板
装饰 总面积约30800m2，每块尺 寸约2000mm>800mm>4mm的钛
钛金属板
板(0.3mm钛板+3.4mm氧化铝
Fra Baidu bibliotek
+0.3mm不锈钢)，共使用了20000
多块。钛金属板最外层的
0.3mm“贴膜”钛金属是日本进
口的，并对其进行了特殊氧化处
理以经得起将来的清洗。其特点
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·建筑外观
国家大剧院主体建筑
为独特的超椭球形钢结构壳 体。 壳体表面由钛金属板和 超白透明玻璃共同组成，两 种材质的巧妙拼接呈现出唯 美的曲线，营造了舞台帷幕 徐徐拉开的视觉效果。
壳体外围被水色荡漾的人 工湖环绕，湖水如同一面清 澈见底的镜子，波光与倒影 交相辉映，共同托起这个巨 大而晶莹的建筑。
钢架之间由连杆、斜撑连接，壳
体钢架从外观看似是落在水中，
实际上下部是支撑在3m宽>2m高
的巨大混凝土圈梁上。设计考虑
大剧院建筑屋面呈半椭圆型,由钛金属板
到方便施工及加工周期问题，壳 覆盖,前后两侧有两个类 似三角形的渐开式 体钢结构构件尽量标准化，并易 玻璃幕墙切面.
于装配。
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·材质分析
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国家大剧院工程于
2001年12月13日开工，于2007 年9月建成。国家大剧院由法 国建筑师保罗·安德鲁主持 设计，设计方为法国巴黎机 场公司。国家大剧院建筑屋 面呈半椭圆形，由具有柔和 的色调和光泽的钛金属覆盖， 前后两侧有两个类似三角形 的玻璃幕墙切面，整个建筑 漂浮于人造水面之上，行人 需从一条80米长的水下通道 进入演出大厅。大剧院造型 新颖、前卫，构思独特，是 传统与现代、浪漫与现实的 结合。
大剧院选址
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2
·建筑概况
主体建筑由外部围护钢结
构壳体和内部歌剧院、音乐厅、 戏剧院、公共大厅及配套用房组 成。椭球壳体外环绕人工湖，湖 面面积达35500平方米，通道和 入口都设在水面下。外部围护钢 结构壳体呈半椭球形，平面投影 东西方向长轴长度为212.20米， 南北方向短轴长度为143.64米， 建筑物高度为46.285米，基础埋 深的最深部分达到-32.5米。椭球 形屋面主要采用钛金属板饰面， 中部为渐开式玻璃幕墙。国家大 剧院高46.68米，比人民大会堂略 低3.32米。
顺台阶可下到地下5米进入大剧院，两 侧设有无障碍通道
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壳体结构就是曲面的薄壁结
构，按曲面生成的形式分为筒壳、 圆顶薄壳、双曲扁壳和双曲抛物 面壳等，材料大都采用钢筋和混 凝土。 优点：壳体能充分利用材料强度， 同时又能将承重与围护两种功能 融合为一。薄壳结构的优点是可 以把受到的压力均匀地分散到物 体的各个部分，减少受到的压力。 实际工程中还可利用对空间曲面 的切削与组合，形成造型奇特新 颖且能适应各种平面的建筑。 缺点：较为费工和费模板。