.,大跨度建筑分析AnalysisofLongSpanConstruction,中國(guó)國(guó)家大劇院,.,建筑介紹,中國(guó)國(guó)家大劇院位于北京市中心天安門廣場(chǎng)西，人民大會(huì)堂西側(cè)，西長(zhǎng)安街以南，由國(guó)家大劇院主體建筑及南北兩側(cè)的水下長(zhǎng)廊、地下停車場(chǎng)、人工湖、綠地組成，總占地面積11.89萬(wàn)平方米，總建筑面積約16.5萬(wàn)平方米。,大劇院選址,.,主體建筑由外部圍護(hù)鋼結(jié)構(gòu)殼體和內(nèi)部歌劇院、音樂(lè)廳、戲劇院、公共大廳及配套用房組成。橢球殼體外環(huán)繞人工湖，湖面面積達(dá)35500平方米，通道和入口都設(shè)在水面下。外部圍護(hù)鋼結(jié)構(gòu)殼體呈半橢球形，平面投影東西方向長(zhǎng)軸長(zhǎng)度為212.20米，南北方向短軸長(zhǎng)度為143.64米，建筑物高度為46.285米，基礎(chǔ)埋深的最深部分達(dá)到-32.5米。橢球形屋面主要采用鈦金屬板飾面，中部為漸開(kāi)式玻璃幕墻。國(guó)家大劇院高46.68米，比人民大會(huì)堂略低3.32米。,建筑概況,順臺(tái)階可下到地下5米進(jìn)入大劇院，兩側(cè)設(shè)有無(wú)障礙通道,.,殼體結(jié)構(gòu)就是曲面的薄壁結(jié)構(gòu)，按曲面生成的形式分為筒殼、圓頂薄殼、雙曲扁殼和雙曲拋物面殼等，材料大都采用鋼筋和混凝土。優(yōu)點(diǎn)：殼體能充分利用材料強(qiáng)度，同時(shí)又能將承重與圍護(hù)兩種功能融合為一。薄殼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是可以把受到的壓力均勻地分散到物體的各個(gè)部分，減少受到的壓力。實(shí)際工程中還可利用對(duì)空間曲面的切削與組合，形成造型奇特新穎且能適應(yīng)各種平面的建筑。缺點(diǎn)：較為費(fèi)工和費(fèi)模板。,各類薄殼結(jié)構(gòu)屋頂,.,整個(gè)鋼殼體共有148榀梁架，短軸可見(jiàn)區(qū)域的梁架截面僅為60mm鋼板制作的梁板，不可見(jiàn)區(qū)域?yàn)樯舷乱砭壊坏葘捄附親型鋼截面，整體線性屈曲特性值約3.5，按國(guó)內(nèi)規(guī)范原是不通過(guò)的。按照國(guó)內(nèi)規(guī)范用鋼遠(yuǎn)超過(guò)6750t，原設(shè)計(jì)用鋼將達(dá)8萬(wàn)噸。這一設(shè)計(jì)節(jié)約了大量鋼材。,.,大劇院的進(jìn)入口.,國(guó)家大劇院工程于2001年12月13日開(kāi)工，于2007年9月建成。國(guó)家大劇院由法國(guó)建筑師保羅安德魯主持設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)方為法國(guó)巴黎機(jī)場(chǎng)公司。國(guó)家大劇院建筑屋面呈半橢圓形，由具有柔和的色調(diào)和光澤的鈦金屬覆蓋，前后兩側(cè)有兩個(gè)類似三角形的玻璃幕墻切面，整個(gè)建筑漂浮于人造水面之上，行人需從一條80米長(zhǎng)的水下通道進(jìn)入演出大廳。大劇院造型新穎、前衛(wèi)，構(gòu)思獨(dú)特，是傳統(tǒng)與現(xiàn)代、浪漫與現(xiàn)實(shí)的結(jié)合。,.,國(guó)家大劇院內(nèi)有四個(gè)劇場(chǎng)，中間為歌劇院、東側(cè)為音樂(lè)廳、西側(cè)為戲劇場(chǎng)，南門西側(cè)是小劇場(chǎng)，四個(gè)劇場(chǎng)既完全獨(dú)立又可通過(guò)空中走廊相互連通。公共大廳的地板鋪著20多種顏色不一、花紋各異的名貴石材，公共大廳天花板由名貴木材拼貼成一片片“桅帆”，木質(zhì)的紅色深淺不一，明暗相間。來(lái)自法國(guó)的著名畫(huà)家阿蘭博尼用超過(guò)20種不同的紅色點(diǎn)染大劇院的各個(gè)部分。整個(gè)大劇院的墻面絲綢鋪設(shè)面積達(dá)到4000平方米。,建筑構(gòu)成,.,國(guó)家大劇院主體建筑為獨(dú)特的超橢球形鋼結(jié)構(gòu)殼體。殼體表面由鈦金屬板和超白透明玻璃共同組成，兩種材質(zhì)的巧妙拼接呈現(xiàn)出唯美的曲線，營(yíng)造了舞臺(tái)帷幕徐徐拉開(kāi)的視覺(jué)效果。殼體外圍被水色蕩漾的人工湖環(huán)繞，湖水如同一面清澈見(jiàn)底的鏡子，波光與倒影交相輝映，共同托起這個(gè)巨大而晶瑩的建筑。,建筑外觀,.,大劇院建筑屋面呈半橢圓型,由鈦金屬板覆蓋,前后兩側(cè)有兩個(gè)類似三角形的漸開(kāi)式玻璃幕墻切面.,國(guó)家大劇院主體建筑為鋼結(jié)構(gòu)。超橢球體殼為一個(gè)超大空間殼體，殼體經(jīng)過(guò)精確數(shù)字計(jì)算得出系數(shù)為2.24的超級(jí)橢球，其外圍護(hù)裝飾板面積約36000m2。巨大的殼體融合建筑與結(jié)構(gòu)，墻面與頂面渾然一體沒(méi)有界限。整個(gè)鋼殼體由頂環(huán)梁、鋼架構(gòu)成骨架，148榀(其中102榀不露明，46榀露明)弧形鋼架呈放射狀分布，鋼架之間由連桿、斜撐連接，殼體鋼架從外觀看似是落在水中，實(shí)際上下部是支撐在3m寬2m高的巨大混凝土圈梁上。設(shè)計(jì)考慮到方便施工及加工周期問(wèn)題，殼體鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件盡量標(biāo)準(zhǔn)化，并易于裝配。,主體結(jié)構(gòu),.,大劇院建筑屋面呈半橢圓型,由鈦金屬板覆蓋,前后兩側(cè)有兩個(gè)類似三角形的漸開(kāi)式玻璃幕墻切面,整個(gè)建筑漂浮于人造水面之上.,大劇院殼體除部分為玻璃幕墻外，其它均為鈦金屬?gòu)?fù)合板裝飾總面積約30800m2，每塊尺寸約2000mm800mm4mm的鈦板(0.3mm鈦板+3.4mm氧化鋁+0.3mm不銹鋼)，共使用了20000多塊。鈦金屬板最外層的0.3mm“貼膜”鈦金屬是日本進(jìn)口的，并對(duì)其進(jìn)行了特殊氧化處理以經(jīng)得起將來(lái)的清洗。其特點(diǎn)為化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定常態(tài)下不易被氧化、表面金屬光澤極具質(zhì)感、自重輕、強(qiáng)度高、耐腐蝕、15年不變顏色。目前在國(guó)際上還沒(méi)有這么大面積在建筑物表面使用鈦金屬板的先例。,材質(zhì)分析,鈦金屬板,.,大劇院的多層結(jié)構(gòu)和功能廳.,從滿足功能(防水、保溫、聲學(xué)、消防排煙等)及美觀效果方面出發(fā)，殼體共分六層材料(從外向內(nèi)的順序)：鈦板(外裝飾)、錘紋鋁鎂合金板(防水)、玻璃纖維棉(保溫)、2mm鋼板(襯板)、100kgm3K13粉末(吸音)和紅木吊頂(內(nèi)裝飾)。主要構(gòu)造為主鋼梁上的調(diào)節(jié)牛腿固定檁條及次檁一條，在次檁條上固定2mm鋼襯板及T型碼，在2mm襯板上粘貼固定長(zhǎng)玻璃纖維保溫層，其上為固定在T型碼上防水板的，T型碼上再固定三次檁條，最外層的鈦板固定在三次檁條上，2mm襯板內(nèi)層噴K13的吸音材料，在主鋼梁內(nèi)側(cè)固定鋼龍骨安裝紅木吊頂。,.,劇場(chǎng)內(nèi)的弧形樓梯.,殼體內(nèi)層的裝飾，關(guān)系到整體空間的建筑效果，因此對(duì)深紅色木質(zhì)表面的選擇也經(jīng)過(guò)了仔細(xì)推敲。為此從技術(shù)和美學(xué)的角度研究了非洲和南美的樹(shù)種，最終選定非洲巴度紅木貼皮并經(jīng)防火處理的木條(寬120mm)，板厚約13mm(0.6mm的木皮+12mm多層阻燃板)木條之間留有30mm空隙，用以解決聲學(xué)和回風(fēng)(在殼體內(nèi)側(cè)紅木吊頂與襯板之間西南和東南側(cè)為回風(fēng)口)的技術(shù)問(wèn)題。,.,鈦板外側(cè)水平環(huán)向沿板縫設(shè)有清洗軌道，鈦板縫中布置了由下部引上的清洗水管，并在相應(yīng)位置預(yù)留了接管點(diǎn)，可直接用軟管清洗。清洗保潔人員可通過(guò)室內(nèi)歌劇院頂部的預(yù)留人孔，上達(dá)殼體玻璃與紅木吊頂內(nèi)，然后沿檢修馬道至殼體頂部的排煙窗，由排煙窗上至殼體外部，利用可沿軌道滑行的活動(dòng)梯子，進(jìn)行日常的維護(hù)和清理工作。,.,玻璃幕墻通過(guò)鋁合金梁(轉(zhuǎn)接件)與主鋼架牛腿連接。國(guó)家大劇院玻璃幕墻與鋼結(jié)構(gòu)連接與普通幕墻不同，它的轉(zhuǎn)連接是用螺栓連接(一般其他工程為焊接)，轉(zhuǎn)接件本身即為裝飾件，無(wú)需再單獨(dú)裝飾鋁扣板。,.,建筑師利用金屬網(wǎng)的通透性，使簡(jiǎn)單厚重的建筑結(jié)構(gòu)在視覺(jué)上形成為多維空間，輕盈簡(jiǎn)捷又不失空間的縱深感站在殼體的公共空間內(nèi)，人們可以看到弧形的金屬網(wǎng)從高處垂下，將歌劇院與殼體公共空間分隔開(kāi)來(lái)隱隱透出淡黃色人們可以透過(guò)金屬網(wǎng)看到歌劇院環(huán)廊內(nèi)人們活動(dòng)的場(chǎng)景，若隱若現(xiàn)，朦朧而神秘，激發(fā)人們的好奇、想象和思索。建筑師充分利用了金屬網(wǎng)的特點(diǎn)來(lái)提升室內(nèi)的裝飾效果。,透過(guò)歌劇院的金屬網(wǎng)看外景,.,藝術(shù)燈具,建筑的照明已被越來(lái)越多的建筑師所重視，它已成為建筑創(chuàng)作中不可缺少的重要環(huán)節(jié)，一個(gè)好的建筑師在建筑創(chuàng)作中就應(yīng)把選用何種建筑裝飾材料、建筑風(fēng)格和需要何種照明放在一起綜合考慮。在國(guó)家大劇院設(shè)計(jì)中，無(wú)論是室外還是室內(nèi)，建筑師親自參與了光源及燈具的設(shè)計(jì)，把燈具視為工程設(shè)計(jì)的一種建筑裝飾材料，從傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式跳出來(lái)，用一種新的思路重新審視燈具與建筑的完美結(jié)合方式。建筑師最大的愿望，是讓燈具變成一件雕塑品，產(chǎn)生視覺(jué)美感，創(chuàng)造優(yōu)美的藝術(shù)效果。,歌劇院內(nèi)部,.,通過(guò)水下長(zhǎng)廊進(jìn)入橄欖廳,國(guó)家大劇院的一大設(shè)計(jì)特色就是劇場(chǎng)入口。一般的劇院都是觀眾直接進(jìn)入劇院的門廳再到劇場(chǎng)，而安德魯卻要突出人們進(jìn)入劇場(chǎng)前氣氛渲染的過(guò)程，因此設(shè)計(jì)了一條長(zhǎng)達(dá)80米的水下長(zhǎng)廊，其頂部采用通透的玻璃，玻璃上面盛有水，設(shè)計(jì)師希望觀眾從水下走過(guò)的時(shí)候能夠透過(guò)水體看到穹頂?shù)妮喞屓寺夭饺氲竭@個(gè)藝術(shù)殿堂里面來(lái)。這一構(gòu)思對(duì)長(zhǎng)廊的鋼結(jié)構(gòu)和廊柱的工藝要求非常高，連節(jié)點(diǎn)都要求做得像工藝品一樣精致。,入口設(shè)計(jì),.,歌劇院,歌劇院內(nèi)部也用這樣的金屬網(wǎng)包裹著，但看上去卻不覺(jué)得有金碧輝煌的冰冷，聲音穿過(guò)金屬網(wǎng)后再反射回來(lái)，形成“自然聲”，這樣就形成了視覺(jué)的弧形和聽(tīng)覺(jué)空間的多邊形，做到了建筑聲學(xué)和劇場(chǎng)美學(xué)的完美結(jié)合。即使在沒(méi)有麥克風(fēng)的條件下，舞臺(tái)上的聲音，臺(tái)下各個(gè)角落的觀眾都能聽(tīng)到。觀眾廳后墻是回聲的主要發(fā)源地，在后墻做了足夠的寬頻帶吸聲材料，為了與觀眾廳裝修風(fēng)格協(xié)調(diào)具體構(gòu)造，紫紅色絲布后面為玻璃絲棉吸聲材料。,大劇院主廳十分寬廣,.,音樂(lè)廳,音樂(lè)廳觀眾廳的平面形狀是稍有弧度的鞋盒型，它可提供豐滿而渾厚的音質(zhì)。觀眾座席圍繞演奏臺(tái)布置，即樂(lè)隊(duì)和伴唱演員在中間，觀眾在周圍，在空間上形成對(duì)演奏臺(tái)中心的圍合。這樣的布局最大限度保證了觀眾聽(tīng)到均勻的自然聲。觀眾廳周邊以扁而寬的橢圓形柱廊環(huán)繞，在柱子背后有耦合空間，可提供晚期的混響時(shí)間。觀眾廳的高度和形狀確保了有足夠的體積，因而混響時(shí)間自然可得到滿足。,音樂(lè)廳吊頂,.,音樂(lè)廳的天花板像形狀不規(guī)則的白色浮雕像一片起伏的沙丘，又似海浪沖刷的海灘，有利于聲音的擴(kuò)散。為了達(dá)到聲效的完美，在頂棚的下面還懸掛了一面由清華大學(xué)學(xué)生親手用玻璃纖維混凝土做得龜背形狀的集中式反聲板，它的作用是將聲音向四面八方散射。,.,戲劇場(chǎng),戲劇場(chǎng)是國(guó)家大劇院最具民族特色的劇場(chǎng)，以中國(guó)紅為主色調(diào)，真絲墻面烘托出傳統(tǒng)熱烈的氣氛。主要上演話劇、歌劇、地方戲曲等演出。戲劇場(chǎng)觀眾廳設(shè)有池座一層和樓座三層，共有1035個(gè)席位（含站席）。戲劇場(chǎng)觀眾廳墻面采用與音樂(lè)廳舞臺(tái)墻面類似的聲擴(kuò)散墻面，看上去象凸凹起伏的、不規(guī)則排列的豎條。大量不規(guī)則排列的凹凸槽整體上形成聲音的擴(kuò)散反射，可保證室內(nèi)聲場(chǎng)的均勻性，使聲音更美妙動(dòng)聽(tīng)。,.,聲音決定細(xì)節(jié),聲音是一個(gè)劇院好與差最直接、最核心的元素。國(guó)家大劇院無(wú)論是從打基礎(chǔ)、做結(jié)構(gòu)，還是內(nèi)部設(shè)計(jì)和材料選擇上，無(wú)不圍繞著聲音而進(jìn)行。在隔音、吸音、制造反射音上都獨(dú)具匠心。大劇院的音響全部采用“自然聲”，在沒(méi)有麥克風(fēng)的條件下，舞臺(tái)上的聲音臺(tái)下各個(gè)角落的觀眾都能聽(tīng)到。達(dá)到在舞臺(tái)中央撕一張紙，坐在最后一排的觀眾都聽(tīng)得見(jiàn)的效果。,.,結(jié)語(yǔ),國(guó)家大劇院是世界上最大的劇院擁有世界上最大的穹頂，是世界上最深的建筑，擁有亞洲最大的管風(fēng)琴。它像的蛋一樣，整體簡(jiǎn)潔而富有美感，但又不乏活力，仿佛里面有股生命力向外爆發(fā)。堪稱建筑奇觀，同時(shí)又彰顯出北京這個(gè)古老的