国家大剧院建筑结构分析.共32页
国家大剧院钢结构
(4)梁架呈中心对称辐射状布置，因而每种同类构件最多只有四件，对构件的制作放样及安装顺序要求颇高。
1.1.2参建单位
建设单位:国家大剧院工程业主委员会
设计单位:ADPi-ARCHITECTS－ENGINEERS－PLANNERS
构件根据工厂制作编号直接运送至相应拼装场地。
拼装区域划分见图1-13-1。
1.4.4大型机械和构件进出场通道
东侧主通道宽度25m，长度约434m;西侧主通道宽23m，长度约440m。另有10m宽道路在靠近第二拼装区南端将两通道相连，在壳体东北处有从士0.000标高到-9.000标高的坡道，便于运输车辆进人第一拼装区域。将运输道路与工地现场这个大门接通。主要通道和坡道的承载能力为10t/㎡，路面为素混凝土。南面203区第二拼装区5号拼装场地处构件的运输将通过卡车通道进人。1
第一拼装区:设在壳体北面201区，南北长度约70m，东西向长度约230m。第一拼装区划分为1号、2号拼装场地。每块场地设置拼装平台;2块场地各配置50t级履带式起重机一台承担拼装起重作业，合计2台。第一拼装区向CC2800与二台M440D塔吊提
供构件吊装单元件。
第二拼装区:设在壳体南面203区东西两端，分为3号、4号、5号拼装场地。在3号、4号场地各配置50t级履带式起重机一台，承担拼装起重作业，分别向位于东西二侧的M440D塔吊构件吊装单元件。5号拼装场地，向SK560塔吊提供吊装单元。
斜撑及连杆均采用钢管;短轴梁架之间连杆节点采用铸钢节点连接，长轴梁架连杆采用钢套筒连接。
结构特点如下:
(l)该壳体为一超大型空间结构，结构体量大。整个结构待壳体完全形成后，方为稳定的空间结构，所以保证施工阶段的结构稳定至关重要;
国家大剧院幕墙、金属屋面及钢结构系统介绍
国家大剧院幕墙、金属屋面及钢结构系统介绍1 总体概况国家大剧院位于北京人民大会堂西侧，北边紧靠西长安街，国家大剧院工程总占地面积11．893公顷，总建筑面积149520m2，总投资26．8838亿元。
建成后将成为中国最高表演艺术中心。
国家大剧院工程业主委员会由建设部、文化部、北京市共同组成，施工总承包单位是由北京城建集团有限责任公司、香港建设(控股)有限公司、上海建工(集团)总公司三家组成的承包联合体，其中北京城建负责土建部分，香港建设负责幕墙结构，屋面系统采用德国KALZIP系统，由Corus Building Systems广州子公司提供Kalzip连续侧面焊缝板。
幕墙系统设计和屋面及玻璃幕墙的安装由精艺KGE公司完成，而广受关注的壳体钢结构吊装由上海屋面可视部分由1126块大小不等的超白玻璃组成一个渐开式玻璃幕墙屋面，形状就像一个逐渐垂下来的水滴，长约105m。
夜晚来往于长安街的行人，可以通过晶莹剔透的玻璃幕墙，观赏到国家大剧院金碧辉煌的观众休息大厅。
玻璃屋面的设计难点主要要考虑以下因素：玻璃分格为W×H 4000mm×2290mm若完全采用铝龙骨会导致较大的截面尺寸，而且横竖龙骨尺寸不统一，即使把竖向龙骨设计与横向龙骨相同的截面尺寸，内视效果也较差，满足不了建筑师的要求，由于屋面的形状较为特殊，钢结构会有一定的变型量，若使用通常的幕墙结构，会导致杆件的加工异常复杂，变形和伸缩问题难以解决。
另外还有玻璃的清洗问题等。
精艺的设计巧妙的克服了以上问题，2.1国家大剧院玻璃幕墙系统特点2.1.1玻璃屋面系统采用球铰连接方式与主体钢结构连接，满足玻璃幕墙表面的三维调整，使用专用钢制铸造转接件实现连接球头与钢结构的可靠连接和三维调2.1.3铝龙骨两端与圆盘转接构件采用精致铸钢件，既能实现横竖框的角度变化，有能加强龙骨的强度，使铝型材的加工非常简单，无斜角和空间角加工，满足复杂立面要求。
国家大剧院结构设
国家大剧院主体建筑由外部围护结构和内部歌剧院、音乐厅、戏剧场和公共大厅及配套用 房组成。外部围护结构为钢结构壳体，呈半椭球形
国家大剧院内有三个剧场，中间为歌剧院、东侧为音乐厅、西侧为戏剧场，三个 剧场既完全独立又可通过空中走廊相互连通
音乐厅
国家大剧院音乐厅洁白肃穆， 色调风格宁静、清新而高雅， 位于歌剧院东侧，以演出大型 交响乐、民族乐为主，兼顾其 它形式的音乐演出
戏剧场
戏剧场是国家大剧院最具民 族特色的剧场,真丝墙面烘托 出亲切、热烈而传统的气氛， 营造出颇具中国特色的剧场 氛围。
国家大剧院歌剧院
歌剧院是国家大剧院内最宏伟ห้องสมุดไป่ตู้建筑，以华 丽辉煌的金色为主色调。主要供大型歌剧、 舞剧演出使用。
END
谢谢！
国家大剧院、鸟巢建筑技术分析
3/31/2015
第二层屋顶是建在屋顶下面的夹层，也是 玻璃纤维的膜，材料是：ETFE 乙烯-四氟 乙烯共聚物 ,但是没有结构功能。它的功能 是将钢结构在太阳下的阴影遮挡，让光线 不会直射到看台，而是经过漫反射变柔和， 维护草坪，遮风挡雨 ETFE
一扫钢架阴影
3/31/2015
碗状看台板收拢技术
3/31/2015
技术与美学
室外的感受再一次在室内 得到重拾，，好像室内外 水面连为了一体
3/31/2015
技术与美学
技术——艺术
艺术——空间
3/31/2015
技术与美学
三、声学技术
歌剧院是国家大剧院最大、最复
杂和最具代表性的剧场，以上演大 型歌剧、舞副、芭蕾舞剧及大型综 艺演出为主
观众厅声学设计以自然声为主、 电声为辅的原则 最佳混响时间为1．5 s
3/31/2015
一、结构
整个钢壳体由顶环梁、钢架构成骨架，弧形钢架呈放射状分 布，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高的巨大圈梁上。
巨大圈梁 顶环梁 骨架
钢架
3/31/2015
+
+
=
H型钢架
连接杆件
玻璃幕墙
3/31/2015
玻璃幕墙与钢结构 连接与普通幕墙不 同，螺栓连接（一 般为焊接）转接件 本身为装饰件，结 构美 转接件
技术综合调研报告
3/31/2015
技术分析
国家大剧院
演艺建筑
国家体育馆鸟巢
体育建筑
北京保利大厦办公建筑 Nhomakorabea北京南站 / 银河SOHO
车站建筑 /商业
3/31/2015
国家大剧院
国家大剧院钢结构
供构件吊装单元件。
第二拼装区:设在壳体南面203区东西两端，分为3号、4号、5号拼装场地。在3号、4号场地各配置50t级履带式起重机一台，承担拼装起重作业，分别向位于东西二侧的M440D塔吊构件吊装单元件。5号拼装场地，向SK560塔吊提供吊装单元。
M440D行走式塔式起重机(二台):分别安装在壳体东西两侧，沿壳体底环梁外侧开行，跨外综合吊装完成第二、三、四作业区域施工。SK56。附着塔式起重机(一台):安装在壳体南面歌剧院混凝土结构外侧，定点综合吊装完成第五作业区域施工。
1.4.6起重机组装、拆除场地
(l)履带式起重机
CC2800履带式起重机装拆场地布置在壳体北部201区，具体位置见图1-13-6。场地的承载能力为16t/时，起重臂组装采用东北面M440D行走轨道处空间。装拆工艺另行设计(CC2800)
主要机械选用及性能见表1-13-1。
序号
设备名称
数
量
主要工作性能
工作内容
备注
起重臂长
半径
起重量
1
CC2800 600t
履带式起重机
l
主臂:60m
付臂:84m
SFSL工
况超起
102m
35t
第一作业区吊装。第二、三、四作业区上段梁架吊装
超起时配3001压铁
主臂:60m
付臂:84m
SW工况
62m
18t
M44oD塔吊安装、拆除
构件拼装区中，胎架的具体布置详见图1.12-4施工平面布置图。胎架布置规则是在适应场地形状的要求下，保证相互之间的间距大于5m即满足50t级履带吊开行，梁架的胎架应布置在吊机工作半径内，以减少构件的两次搬运。场地地面荷载要求为12t/㎡。拼装平台拟采用路基箱上设置胎架的方法，在拼装平台使用时，定期测量平台的沉降和变位情况，实时调整，保证拼装胎架的精确度。
国家大剧院钢结构报告
国家大剧院建筑名称：中国国家大剧院结构简介：1.结构形式钢结构中的壳体结构，钢壳体结构由顶环梁、梁架(分长轴梁架与短轴梁架) 、斜撑和环向连系杆件组成。
2.受力途径能以较小的构件厚度形成承载能力高,刚度大的承重结构, 能覆盖或围护大跨度的空间而不需能覆盖或围护大跨度的空间而不需中间支柱,能兼承重结构和围护结构的双重作用,从而节约结构材料.3.关键构造国家大剧院外部为钢结构壳体呈半椭球形，有10层楼那么高。
中部为渐开式玻璃幕墙，钢壳体结构由顶环梁、梁架(分长轴梁架与短轴梁架) 、斜撑和环向连系杆件组成。
每当夜幕降临，透过渐开的“帷幕”，金碧辉煌的歌剧院尽收眼底。
壳体表面上星星点点、错落有致的“蘑菇灯”，如同扑朔迷离的点点繁星，与远处的夜空遥相呼应，使大剧院充满了含蓄而别致的韵味与美感。
4.设计过程中国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。
它完全由曲线组成，银光闪闪，映照着粼粼波光，宛如湖中明珠。
“造型新颖、前卫，构思独特，堪称传统与现代，浪漫与现实的完美结合”。
这座“城市中的剧院，剧院中的城市”以一颗献给新世纪的超越想象的“湖中明珠”悄然亮相，国家大剧院是国家兴建的重要文化设施，也是一处别具特色的景观胜地。
1999年，安德鲁领导的巴黎机场公司与清华大学合作，经过两轮竞赛三次修改，在中国国家大剧院国际竞赛中36个设计单位的69个方案中夺标。
1999年7月，获选为最终的建设方案。
安德鲁曾说“我想打破中国的传统，当你要去剧院，你就是想进入一块梦想之地”。
安德鲁这样形容他的作品――巨大的半球仿佛一颗生命的种子。
“中国国家大剧院要表达的，就是内在的活力，是在外部宁静笼罩下的内部生机。
一个简单的‘鸡蛋壳’，里面孕育着生命。
这就是我的设计灵魂：外壳、生命和开放。
”5.施工过程国家大剧院大剧院的壳体钢结构总重6750吨，网壳面积3.5万平方米，没有一根立柱支撑，全靠148榀弧型钢梁承重。
多维介绍国家大剧院幕墙、金属屋面及钢结构系统
国家大剧院幕墙、金属屋面及钢结构系统介绍1总体概况国家大剧院位于北京人民大会堂西侧，北边紧靠西长安街，国家大剧院工程总占地面积11．893公顷，总建筑面积149520m2，总投资26．8838亿元。
建成后将成为中国最高表演艺术中心。
国家大剧院工程业主委员会由建设部、文化部、北京市共同组成，施工总承包单位是由北京城建集团有限责任公司、香港建设(控股)有限公司、上海建工(集团)总公司三家组成的承包联合体，其中北京城建负责土建部分，香港建设负责幕墙结构，屋面系统采用德国KALZIP系统，由 Corus Building Systems广州子公司提供Kalzip连续侧面焊缝板。
幕墙系统设计和屋面及玻璃幕墙的安装由精艺KGE公司完成，而广受关注的壳体钢结构吊装由上海建工集团所属上海市机械施工公司负责。
2．玻璃屋面系统与安装屋面可视部分由1126块大小不等的超白玻璃组成一个渐开式玻璃幕墙屋面，形状就像一个逐渐垂下来的水滴，长约105m。
夜晚来往于长安街的行人，可以通过晶莹剔透的玻璃幕墙，观赏到国家大剧院金碧辉煌的观众休息大厅。
玻璃屋面的设计难点主要要考虑以下因素：玻璃分格为W×H 4000mm×2290mm若完全采用铝龙骨会导致较大的截面尺寸，而且横竖龙骨尺寸不统一，即使把竖向龙骨设计与横向龙骨相同的截面尺寸，内视效果也较差，满足不了建筑师的要求，由于屋面的形状较为特殊，钢结构会有一定的变型量，若使用通常的幕墙结构，会导致杆件的加工异常复杂，变形和伸缩问题难以解决。
另外还有玻璃的清洗问题等。
精艺的设计巧妙的克服了以上问题，使所有难点迎刃而解。
2.1国家大剧院玻璃幕墙系统特点2.1.1玻璃屋面系统采用球铰连接方式与主体钢结构连接，满足玻璃幕墙表面的三维调整，使用专用钢制铸造转接件实现连接球头与钢结构的可靠连接和三维调整。
2.1.2使用球形转接，满足板块之间不同角度的变化，使玻璃板块和铝框紧密的贴合。
大跨建筑
拱结构
伦敦水晶宫1851—— 1936
特点
受力特点：内力变轴向压力，应力分布均匀 优点：跨越较大空间。 缺点：会产生横向推力，建筑平面空间组合
受约束。 适用：商场、展览馆、体育馆、散装货仓等。 形式：三铰拱、两铰拱、无铰拱。
悬索结构
日本代代木体育馆
特点
受力特点：索网只承受轴向拉力，无弯矩无
顺台阶可下到地下5米进入大剧 院，两侧设有无障碍通道
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。
大跨建筑分析
1
National grand theatre 国家大剧院分析
2
Structure analysis 大跨建筑结构分析
Structure
结构
01
钢架结构 桁架结构 网架结构 拱结构
C D
悬索结构 悬挑结构
结构类型
B
折板结构 膜结构
A
钢架结构
展览厅门宫
特点:
受力特点：梁柱刚性节点，外力作用下结构
网架结构
上海体育馆
特点
受力特点：有多根杆以一定规律通过节点组
成的结构。 优点：整体性强、利于抗震、节省材料、结 构高度小有效利用空间、便于生产、形式多样。 缺点：支座条件复杂。 使用范围：大跨度公共建筑屋顶。
பைடு நூலகம் 膜结构
国家大剧院建筑特色
钛金属板细部
钛金属板的厚 度只有 0.44 毫 米，既轻且薄， 如同一张薄薄 的纸
钛金属板与钢梁的 交接处构造
由于支撑钛金属板的钢结 构中有5000多个结点要穿 过屋顶防水层，所以，如 何确保这5000多结点个个 都“滴水不漏”，对施工 质量也提出了很高的要求。
工人开始安装国家大剧院外的钛 金属板，工程也随之进入到了壳体外 表皮的安装，钛金属的使用使得建筑 远远看去宛如落在北京城内的一颗大 珍珠，光彩夺目！
2.壳体结构
帷拼 透 由 轴结 幕接 明 构 徐呈 玻 整 米 壳 国 徐现 璃 多个 ， 体 家 拉出 共 块壳 周 米 ， 大 开唯 同 钛体 长 ， 东 剧 的美 组 金风 达 高 西 院 视的 成 属格 长中 觉曲 ， 板简 轴心 效线 两 和约 余 米 建 果， 种 大 米 ， 筑 。营 材 气 。 地 米 为 造 质 余， 下 ， 半 出 经 块其 最 南 椭 舞 巧 超表 深 北 球 台 妙 白面 短形 钢 143.64 32.50 18000 1200 212.2 46.68 600
北面合拢
南面合拢仪式
伴随着南面合拢仪式的 举行标志着国家大剧院 的主体壳体钢骨架结构 的完成
壳体钢 架完成好 的国家大 剧院内部 钢梁交错 带来的特 殊光影效 果产生的 视觉冲击 力给人留 下了深刻 的影响。
壳体表皮安装
在钢结构之上，作为屋面的壳体最外层由铺设在KAL-ZIP铝合 金龙骨系统上的2万多块钛金属板和1200多块大小不等的有色玻璃幕 墙组成。 钛金属板的厚度只有 0.44 毫米，既轻且薄，如同一张薄薄的纸，因 此，下面必须有一个由复合材料制成的衬板；每一块衬板也将切割 成与其上的钛金属板同样大小的尺寸，工作量非常大。由于壳体的 椭圆造型，每一块钛板都变成一个双曲面，面积、尺寸、曲率都不 同，因此，安装角度总在变化，施工难度也就相当大。 由于钢材与玻璃的膨胀系数差异很大，钢材与玻璃的结合问题最初 也被视为技术难点。一方面玻璃要安装得非常精确；另一方面，装 上玻璃的钢结构往往会在一段时间内产生变形，钢结构一闹别扭， 原来装得严丝合缝的玻璃，也会变得参差不齐。这个问题是所有幕 墙施工时都会遇到的，施工中钢结构变形的实际情况是:总的胀缩量 较大，但经过平均，分担在每一部分上的胀缩量就很小了。比如穹 顶上环梁计算胀缩量为8厘米，但是平均到环梁周长上的每个点， 钢材胀缩量仅为零点零几毫米，并不影响大局。
国家大剧院建筑结构分析
·艺术灯具
歌剧院里灯光璀璨
建筑的照明已被越来越多的 建筑师所重视，它已成为建筑创 作中不可缺少的重要环节，一个 好的建筑师在建筑创作中就应把 选用何种建筑装饰材料、建筑风 格和需要何种照明放在一起综合 考虑。
在国家大剧院设计中，无论 是室外还是室内，建筑师亲自参 与了光源及灯具的设计，把灯具 视为工程设计的一种建筑装饰材 料，从传统的设计方式跳出来， 用一种新的思路重新审视灯具与 建筑的完美结合方式。建筑师最 大的愿望，是让灯具变成一件雕 塑品，产生视觉美感，创造优美 的艺术效果。
大跨度建筑分析
Analysis of Long Span Construction
——中国国家大剧院
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，其中主体建筑10.5万中国国 家大剧院标志平方米，地下附属设施6万平方米。总投资额26.88 亿人民币。
观众厅后墙是回声的主要 发源地，在后墙做了足够的宽 频带吸声材料，为了与观众厅 装修风格协调具体构造，紫红 色丝布后面为玻璃丝棉吸声材 料
大剧院主厅十分宽广
金属网装饰墙面
歌剧院观众厅内墙面装
修采网格状金属网装饰其
横向为φ2.5mm不锈钢钢
丝铰线(纬线)间距6mm纵
向为φ2.5mm铝合金棍(经 线)间距8mm从设计方面
剧场内的弧形楼轨道，钛板缝中 布置了由下部引上的清洗水 管，并在相应位置预留了接 管点，可直接用软管清洗。 清洗保洁人员可通过室内歌 剧院顶部的预留人孔，上达 壳体玻璃与红木吊顶内，然 后沿检修马道至壳体顶部的 排烟窗，由排烟窗上至壳体 外部，利用可沿轨道滑行的 活动梯子，进行日常的维护 和清理工作。
国家大剧院建筑结构分析讲课文档
则也有无障碍车道人
第四页，共31页。
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。
大剧院的进入口.
第五页，共31页。
·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
第九页，共31页。
·材质分析
钛金属板
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的钛板 (0.3mm钛板+3.4mm氧化铝+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属板的先例。
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
《国家大剧院结构设》PPT课件
1
国家大剧院结构设计
国家大剧院工程总建筑面积约为19.4万平方米，由北 侧(201区)、中心(202区)以及南侧建筑(203区)三部分 构成；202区作为主体建筑，其外观为一个超级椭圆 形壳体，内部设有2416座歌剧院、2017座音乐厅、 1040座戏剧场。三剧场的地下部分结构相连，地上部 分结构相对独立。椭圆形壳体四周有水池环绕，水池 面积达35000平方米。国家大剧院工程的建筑最大埋 深为32.5米，地下最底层位于-21.89米，歌剧院舞台 下最深处标高层为-27.5米。该工程建筑等级为特级， 结构设计使用寿命为100年，结构形式为框架剪力墙 结构，椭圆形屋顶采用钢结构壳体，内部无支点。椭 球形壳体结构由钢筋混凝土环梁支撑，钢结构壳体外 饰为钛板，中部安装玻璃。
4
国家大剧院结构设计
国家大剧院工程屋盖为椭圆形壳体钢结构。壳体钢骨架总重 达6750吨。整个壳体结构坐落在一个环形有局部钢箱梁的钢筋 混凝土结构上，此环梁环绕202区一周，中心线周长560米，是 钢屋盖与混凝土结构的连接部分。在玻璃幕屋面下有76个 φ406预埋通风钢弯管，2072个壳体钢结构地脚预埋螺栓套管， 在通风弯管范围内设有40毫米厚的钢箱。环梁钢筋横断面配有 736根Φ28通长主筋，环梁混凝土强度等级为C50。钢筋约2000 吨，40毫米厚钢板570吨，混凝土4000立方米。环梁凌空高度 大多为1米，最大高度为5米；结构跨度多为4～5米，南北入口 处最大宽度为10.3米。混凝土环梁自重大，每1米长重量为 17.83吨，梁底模板支撑多，大部分梁下净空小，拆模困难； 环梁一侧距现有内环墙结构仅200毫米，模板支拆困难。环梁 内设有大量折线状矩形钢箱梁、预埋螺栓套管，位置、标高的 精度要求极高，给施工测量、监控造成极大困难。