国家大剧院建筑结构分析

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1101010209 李丽莹 1101010210 李语涵 1101010218 洪雨溪 ——建筑1102
各类薄壳结构屋顶
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。
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。
·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。
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.
·材质分析
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。
主体建筑由外部围护钢结构
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。
·结语
国家大剧院是世界上最大的剧院拥有世界上最大的穹顶，是世界 上最深的建筑，拥有亚洲最大的管风琴。它像的蛋一样，整体简洁而 富有美感，但又不乏活力，仿佛里面有股生命力向外爆发。堪称建筑 奇观，同时又彰显出北京这个古老的城市的现代风貌与活力。城市建 筑不再关乎审美或情感，而是对社会秩序的解释，建筑也总是超越功 能的，是建筑的形式给人们以经验，赋予城市以结构。 通过以上国家大剧院的分析使我们看到了新的材料、新的技术和 新的建筑构造方法 为建筑师开辟了更大的创作空间 只有完美的细节 设计才能成就建筑精品。如果要想提高设计的品质，深入的细节设计 是必不可少的重要环节。
透过歌剧院的金属网看外景
·艺术灯具
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
·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。
·歌剧院
歌剧院内部也用这样的
金属网包裹着，但看上去却不 觉得有金碧辉煌的冰冷，声音 穿过金属网后再反射回来，形 成“自然声”， 这样就形成了 视觉的弧形和听觉空间的多边 形，做到了建筑声学和剧场美 学的完美结合。 即使在没有麦 克风的条件下，舞台上的声音， 台下各个角落的观众都能听到。 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。
音乐厅吊顶
音乐厅的天花板像形状不规 则的白色浮雕像一片起伏的沙 丘，又似海浪冲刷的海滩，有 利于声音的扩散。为了达到声 效的完美，在顶棚的下面还悬 挂了一面由清华大学学生亲手 用玻璃纤维混凝土做得龟背形 状的集中式反声板，它的作用 是将声音向四面八方散射。
·戏剧场
戏剧场是国家大剧院最具
民族特色的剧场，以中国红为主 色调，真丝墙面烘托出传统热烈 的气氛。主要上演话剧、歌剧、 地方戏曲等演出。 戏剧场观众厅设有池座一层和楼 座三层，共有1035个席位（含站 席）。 戏剧场观众厅墙面采用与音乐 厅舞台墙面类似的声扩散墙面， 看上去象凸凹起伏的、不规则排 列的竖条。大量不规则排列的凹 凸槽整体上形成声音的扩散反射， 可保证室内声场的均匀性，使声 音更美妙动听。
大剧院主厅十分宽广
·音乐厅
音乐厅观众厅的平面形状
是稍有弧度的鞋盒型，它可提供 丰满而浑厚的音质。观众座席围 绕演奏台布臵，即乐队和伴唱演 员在中间，观众在周围，在空间 上形成对演奏台中心的围合。这 样的布局最大限度保证了观众听 到均匀的自然声。 观众厅周边以扁而宽的椭圆 形柱廊环绕，在柱子背后有耦合 空间，可提供晚期的混响时间。 观众厅的高度和形状确保了有足 够的体积，因而混响时间自然可 得到满足。
大剧院的多层结构和功能厅.
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。
玻璃幕墙通过铝合金
梁(转接件)与主钢架牛腿连 接。国家大剧院玻璃幕墙与 钢结构连接与普通幕墙不同， 它的转连接是用螺栓连接 (一般其他工程为焊接)，转 接件本身即为装饰件，无需 再单独装饰铝扣板。
建筑师利用金属网的通透
性，使简单厚重的建筑结构在视 觉上形成为多维空间，轻盈简捷 又不失空间的纵深感站在壳体的 公共空间内，人们可以看到弧形 的金属网从高处垂下，将歌剧院 与壳体公共空间分隔开来隐隐透 出淡黄色人们可以透过金属网看 到歌剧院环廊内人们活动的场景， 若隐若现，朦胧而神秘，激发人 们的好奇、想象和思索。建筑师 充分利用了金属网的特点来提升 室内的装饰效果。
钛金属板
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 面之上.
从满足功能(防水、保温、声 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 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Fra Baidu bibliotek材料，在主钢梁内侧 固定钢龙骨安装红木吊顶。
·声音决定细节
声音是一个剧院好与差最直接、最核心的元素。国家大剧院无
论是从打基础、做结构，还是内部设计和材料选择上，无不围绕着声 音而进行。在隔音、吸音、制造反射音上都独具匠心。大剧院的音响 全部采用“自然声”，在没有麦克风的条件下，舞台上的声音台下各 个角落的观众都能听到。达到在舞台中央撕一张纸，坐在最后一排的 观众都听得见的效果。
·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， 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 到方便施工及加工周期问题，壳 体钢结构构件尽量标准化，并易 于装配。
国
大剧院的进入口.
·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。
大剧院选址
·建筑概况
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。
剧场内的弧形楼梯.
钛板外侧水平环向沿板
缝设有清洗轨道，钛板缝中布 臵了由下部引上的清洗水管， 并在相应位臵预留了接管点， 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。
歌剧院内部
·入口设计
国家大剧院的一大设计特
色就是剧场入口。一般的剧院都 是观众直接进入剧院的门厅再到 剧场，而安德鲁却要突出人们进 入剧场前气氛渲染的过程，因此 设计了一条长达80米的水下长廊， 其顶部采用通透的玻璃，玻璃上 面盛有水，设计师希望观众从水 下走过的时候能够透过水体看到 穹顶的轮廓，让人慢慢地步入到 这个艺术殿堂里面来。这一构思 对长廊的钢结构和廊柱的工艺要 求非常高，连节点都要求做得像 工艺品一样精致。 通过水下长廊进入橄榄厅