悉尼歌剧院剖析

1、公共建筑设计原理悉尼歌剧院悉尼歌剧院(Sydney Opera House)位于澳大利亚悉尼市贝尼 朗岬角。整个建筑占地1.84公顷，长183米，宽118米，高67米， 相当于20层楼的高度由丹麦设计师约恩伍重 Jorn Utzon)设计。这座综合性的艺术中心，在现代建筑史上被认为是巨型雕塑式的典型作品，也是澳大利亚的象征性标志，被联合国教科文组织列入世界文化遗产名录。悉尼歌剧院 的殿堂，更是悉 昏或星空，不论 游，悉尼歌剧院不仅是悉尼艺术文化 尼的灵魂，清晨、黄 徒步缓行或出海遨 随时为游客展现不同多样的迷人风采。悉尼歌剧院的外型犹如即将乘风出海的白色风帆，与周围景 色相映成趣。悉尼歌剧院是

2、从20世纪50年代开始构思兴建，1955 年起公开徵求世界各地的设计作品，至1956年共有32个国家233个 作品参选。建设从1959年3月开始，直至1973年10月竣工，斥资 1亿零200万澳大利亚元完成建造，为了筹措经费，除了募集基金外， 澳大利亚政府还曾於1959年发行悉尼歌剧院彩券。每年在悉尼歌剧院举行的表演大约3000场，约二百万观众 前往共襄盛举，是全界最大的表演艺术中心之一。歌剧院白色屋顶是 由一百多万片瑞典陶瓦铺成，并经过特殊处理，因此不怕海风的侵袭， 屋顶下方就是悉尼歌剧院的两大表演场所一音乐厅(Concert Hall) 和歌剧院(Opera Theater)。音乐厅是悉尼

3、歌剧院最大的厅堂，共可 容纳2679名观众，通常用於举办交响乐、室内乐、歌剧、舞蹈、合 唱、流行乐、爵士乐等多种表演。此音乐厅最特别之处，就是位於音 乐厅正前方，由澳大利亚艺术家Ronald Sharp所设计建造的大管风 琴(Grand Organ),号称是全世界最大的机械木连杆风琴(Mechanical tracker action organ),由10,500个风管组成，此外，整个音乐厅 建材使用均为澳大利亚木材，忠实呈现澳州自有的风格。一.公共建筑的总体环境布局总体环境布局的空间与环境在设计设计公共建筑时，应和其他类型的建筑一样，其空间组合 不能脱离总体环境孤立地进行，应把他放在特定的环

4、境之中，去考虑单体建筑与环境之 与自然与人造的环 有可能将建筑融于 者水乳交融，相互 可分割的完美整间的关系，即考虑 境特点相结合，才 环境之中，做到两 储存，凝结成为不 体。悉尼歌剧院是20世纪最有特色的建筑之一琐是座综合性的艺术 中心。在现代建筑史上被认为是巨型雕筑式的典型作品。同时也是世 界著名的艺术表演中心。2007年6月28日被联合国教科文组织评为 世界文化遗产。歌剧院位于悉尼湾的南部一个人造小半岛上，其总面 积为2.2公顷，由588个沉降于海平面以下25米得混凝土墩支撑。其中长183米，宽120米的建筑群占据了 1.8公顷。整栋建筑建造在 一块混凝土基座上，其入口开向南边，以97米

5、宽的台阶同路面相连。 这个建筑群可大体分为三个部分：最大的两组风帆沿南北方向排列， 以略呈V字形的方式在南部收拢。它们分别以三面风帆面向北部的海 湾，另一面则面向南面迎接观众和游客，风帆张开的“嘴”上则覆盖 着茶色的玻璃幕墙。另一对小风帆位于它们的西南处，位于其中的乃 是贝尼朗餐厅。整个建筑最高处为西面大厅的顶点，它距离海平面 67米。实践证明，只有充分考虑环境的特色，才能处理好室外的空间关 系。这是因为合理的空间布局，是取得紧凑的空间组合，良好的通风 采光，适宜的日照朝向以及方便的交通联系等的必要基础。另外合理 的总体布局能够使建筑与周围环境之间做到因地制宜，关系紧凑，从 而具有一定的经济意

6、义。再者，合理的总体布局，能够比较妥善的处 理个体与整体在体量、空间、造型等方面的良好关系，使建筑与周围 环境之间相互协调，既能为建筑创造优美的气氛，还能起到美化与丰 富城市面貌的作用，这在建筑环境艺术问题上，也是不容忽视的。公共建筑室外空间环境设计，概括起来有三个方面，即利用环境、 改造环境与创造环境。当然这三个方面不一定单独出现，也不一定同 时出现，而应视具体情况而定。有的利用原有环境多一些，有的则需 要更多地对原有的环境进行改造，也有的对原有的环境即利用又改 造，甚至为了使总体布局更加完整，还需要创造环境。总之，无论出 于哪种情况，都需要把建筑与与周围的空间环境设计成为一个统一的整体，使

7、之尽量完美。依照构思意图创造环境公共建筑室外空间的环境设计，应利用环境中的有利因素，并充分发挥其中固有的景观特色，服从创意构思的需要，经过加工改造，使环境的意趣能 意图服务，这在室 项极为重要的工 有的环境条件存 或多或少的与设为总体布局的设计 外空间组合中，是一 作，但是往往原来固 在这一定的局限性， 计意图相矛盾，甚至有时环境现状与设计意图存在着极大地矛盾，这时就应强调在保留有利因素的基础上，着力改造原有环境中的不利因素，以适应环境设计 的需要。悉尼歌剧院，是澳大利亚表演艺术中心，又称海中歌剧院， 坐落于悉尼湾的一个突出部，东、西、北三面环水，南面对着植物园。 是一座构思独特，设计超群的建

8、筑物，那些濒临水面的巨大的白色壳 片群，与周围环境融为一体。从远处望去，它宛如从蔚蓝海面上缓缓 回来的一簇白帆；又如一簇簇盛开的花朵，在蓝天、碧海、绿树的衬 映下，婀娜多姿，轻盈皎洁；而在近处看，它又像被海浪涌上岸的一 只只贝壳，斜竖在海边。无论从陆地、海洋、或者天空的角度看上去 都有美的感受。悉尼歌剧院整个建筑占地18 4公顷，南北长18 3 m,东西宽118m,高67m,相当于一座2 0层楼的大厦。总建 筑面积8 82 58m2,包括一个有2 6 9 0座的大音乐厅，一个有 1547座的歌剧厅，一个可容500多人的剧场和一个小音乐厅。 此外，还设有排演厅、接待厅、展览厅、录音厅以及戏剧图书

9、馆和各 种附属用房（如餐厅、小卖部等）共9 0 0多个房间，同时可容6 0 0 0多人在其中活动。整个建筑群的入口在南端，有宽9 7m的桃红 色花岗岩铺面大台阶。车辆入口和停车场设在大台阶下面。悉尼歌剧 院的外观为三组巨大的壳片，耸立在巨型现浇钢筋混凝土结构、表面 覆盖着花岗岩的基座上。3组白色的帆状屋顶由10块大“海贝”组 成。第一组壳片在地段西侧，四对壳片成串排列，三对朝北，一对朝 南，内部是大音乐厅。第二组在地段东侧，与第一组大致平行，形式 相同而规模略小，内部是歌剧厅。第三组在它们的西南方，规模最小， 由两对壳片组成，里面是餐厅。其他房间都巧妙地布置在基座内。主 体建筑由2 19 4块

10、每块重15 . 3吨曲形混凝土预制件拼成10块 贝形尖顶壳。香港建筑风水规划设计院贾哲蘅最后总结说：悉尼歌剧 院的整体造型设计就象归海之螺，剧院按照自己所处位置的特点而进 行选址，这是古代风水形法之关键。剧院的这些“贝壳”依次排列，前三个一个盖着一个，面向海 湾依抱，最后一个则背向海湾侍立，该建筑在风水形法中又称“母子 群”，互相照应、互相关爱。高低不一的尖顶壳远远望去，既象竖立 着的贝壳，又象两艘白色帆船飘扬在海面上。整体建筑神似河螺归 海，河螺在海岸边进退自如，所以悉尼在国际上声望很高总之，建筑室外的具体环境条件，既有制约的一面，又有可利用 的一面，也有经过加工改造可兹创新的一面。在具体设

11、计时，应对周 围环境的基础条件做周密的调查与研究，从整体布局出发，充分利用环境的有利因素，排除其不利因素，根据需要改造环境，甚至创造环 境，以满足设计创意的需求，使室外空间环境更加臻于完美。二.公共建筑的功能关系与空间组合功能分区与设备技术悉尼歌剧院的外观为三组巨大的壳片，耸立在一南北长186米、 东西最宽处为97米的现浇钢筋混凝土结构的基座上。第一组壳片在 地段西侧,四对壳片成串排列,三对朝北,一对朝南,内部是大音乐厅。 第二组在地段东侧，与第一组大致平行,形式相同而规模略小，内部 是歌剧厅。第三组在它们的西南方，规模最小，由两对壳片组成,里 面是餐厅。其他房间都巧妙地布置在基座内。整个建筑

12、群的入口在南 端,有宽97米的大台阶。车辆入口和停车场设在大台阶下面。歌剧院整个分为三个部分，歌剧厅、音乐厅和贝尼朗餐厅。歌 剧厅、音乐厅及休息厅并排而立，建在巨型花岗岩石基座上，各由4 块巍峨的大壳顶组成。这些“贝壳”依次排列，前三个一个盖着一个， 面向海湾依抱矗，最后一个则背向海湾侍立，藉看上去很象是两组打 开盖倒放着的蚌。高低不一的尖顶壳H,外表用白格子釉磁铺盖，藉 在阳光照映下藉，远远望去藉，既象竖立着的贝壳藉，又象两艘巨型 白色帆船首，飘扬在蔚蓝色的海面上，苜故有“船帆屋顶剧院”之称。曰曰曰曰那贝壳形尖屋顶，是由2194块每块重15.3吨的弯曲形混凝土预制件， 用钢缆拉紧拼成的，外表

13、覆盖着 105 万块白色或奶油L歌剧院舞台F部2.排练厅/录音室3.话剧院舞台4.电影院，室内小剧场5.停车场1.门厅2.展览厅3.合唱乐队化妆室4.排练厅上部5.排缭厅6.电影院7歌剧院摆台下部1.音乐厅2,音乐厅休息厅3.歌剧院 休息J4.舞台、休息廊匕.餐，厂L音乐厅2.音乐J；休息3.歌剧院4歌剧院休息厅5.餐厅色的瓷砖。歌剧厅较音乐厅为小，拥有1547个座位，主要用于歌剧、芭蕾 舞和舞蹈表演。内部陈设新颖、华丽、考究背。为了避免在演出时墙 日曰壁反光，藁墙壁一律用暗光的夹板镶成。东九地板和天花板用本地出产 的黄杨木和桦木制成，珪弹簧椅蒙上红色光滑的皮套。采用这样的装 置，晶演出时可以

14、有圆润的音响效果。舞台面积440平方米，星有转 台和升降台。舞台配有两幅法国织造的毛料华丽幕布。一幅图案用红、 黄、粉红3色构成，慕犹如道道霞光普照大地，慕叫“日幕”。堵另 一幅用深蓝色、绿色、棕色组成，好像一弯新月隐挂云端，慕称“月 幕”。舞台灯光有200回路，慕由计算机控制。还装有闭路电视，使 舞台监督对台上、台下情况一目了然 。音乐厅是悉尼歌剧院最大的厅堂藉，共可容纳2679名观众，藉 通常用于举办交响乐、室内乐、歌剧、舞蹈、合唱、流行乐、爵士乐 等多种表演。此音乐厅最特别之处H，就是位于音乐厅正前方，藉由 澳洲艺术家Ronald Sharp所设计建造的大管风琴(Grand Organ)

15、，jg 号称是全世界最大的机械木连杆风琴 (Mechanical tracker action organ)藉，由10,500个风管组成|。壳体开口处旁边另立的两块倾斜的小壳顶藉，形成一个大型的公 共餐厅，名为贝尼朗餐厅。每天晚上接纳6000人以上。其它各种活动场所设在底层基座 厅、电影厅、大型陈 个排列厅、65个化妆 馆、演员食堂、咖啡 厅室900多间。之上。剧院有话剧列厅和接待厅、5 室、图书馆、展览 馆、酒吧间等大小休息室设在壳体开口处，配有大片玻璃墙面，首由2000多块高 日日4米，背宽2.5米的法国制造的玻璃板镶成，临墙眺望，首白天绚丽的悉尼湾风光一览无遗珪，夜晚市内的万家灯火，尽收

16、眼底。结构技术分析1、无法实现的设计结构方案壳体结构的优越性体现在重力作用下, 可通过自身的薄膜应力来抵 抗外荷载, 当受风力作用时,壳体所受的向上风吸力, 只要小于壳体 自重即可, 此时壳结构产生的内应力大部分是压应力, 当壳体凸面 向上平放时, 对混凝土这种耐压性能好的材料, 采用壳体结构型式 是十分合适的. 然而, 悉尼歌剧院的屋顶壳体结构并非是凸面向上 平放, 而是斜向悬挑, 在重力作用下, 屋顶内应力已不是薄膜压应 力,当受风力作用时, 风力施加于壳体凸面,反而在与壳体自重联合 作用下, 增加了壳体的倾覆倾向, 这违背了壳体的基本受力状况 , 所以约翰 伍重最初设计屋顶时考虑的壳顶厚

17、度 100 mm, 壳底厚度 500 mm的壳结构是无法实现的。2、最终定案的拱肋结构组合体悉尼歌剧院在外观整体上看, 有由十对壳体组成的3 组白色壳 状屋顶, 两个剧院占用两组大的壳体, 另外一组小壳体为餐厅, 其 中歌剧厅、音乐厅与休息厅并排而立,各由四块巨大的壳状屋顶覆盖, 这些壳状屋顶依次排列, 前三个一个盖着一个, 面向海湾依抱, 最 后一个则背向海湾侍立. 可以认为, 单个壳体之间的组合是其屋顶 的基本组成成分.与巨大的壳形屋顶相协调的是底部高达19 m的基 座, 这为屋顶结构提供了一个有效地抗侧推力的手段（图7） .在扇 形肋拱间形成的空的部位的结构组合上,采用梁板式结构体系,以

18、拱 肋的主体结构为基础, 于拱肋上搭梁, 并且因交接处应力的集中, 在结构交接处的部位梁截面较厚, 从而形成了这样的一个传力体系, 来自屋面板的压力传递给梁, 再传递给作为主体结构的拱肋, 最后 传至大石座基础。3、定案后的拱肋结构单体方案拱肋单体采用预制的Y形与T形截面钢筋混凝土落地三铰拱肋 的结构方案, 挺立的拱肋由大到小顺序成对并列拼接呈壳状, 就位 成型后用后张法施加预应力, 使之形成整体, 又能防止受拉开裂. 由于壳体的造型从下而上逐渐张开，肋拱的断面从下至上分成数个Y 形断面, 高大的壳顶, 肋更长, 段更多, 张开越大, 而矮小的壳顶 则肋短,段少,张开小,只重复大壳的下面部分的

19、结构。4、对悉尼歌剧院结构的总体认识通过对悉尼歌剧院的结构分析可以知道歌剧院总体上属于拱的 大跨度结构体系, 而非表面上所显示的壳结构体系, 且这一拱结构 体系有如下几个特点:小的圆脊和大的拱肋;现场预制加强型钢筋混凝土;共有2194个预制钢筋混凝土切片作为它的屋顶;4)共使用了350 km长的钢绳索来固定这些混凝土切片；歌剧院重达161100 t , 由深入海平面25 m 以下的580根混凝土 桥墩支撑;歌剧院屋顶自身重27230 t ,每一个混凝土切片自身重达15.5 t, 混凝土自身的重量减小了屋顶拱向外的推力 , 同时, 屋顶由32 根 2.5 m2见方的混凝土柱支撑，共同抵抗侧推力.

20、三.公共建筑的造型艺术问题原本位于便利朗角(Bennelong Point)的麦格理堡垒电车厂于 1958年拆除，歌剧院的前期准备工作于1959年3月份开始。 3月2 日，卡希尔拧紧了悉尼歌剧院青铜铭牌上的最后一颗螺丝钉，象征着 大剧院的建设工作由此展开。然而不幸的是，仅仅几个月之后的1959 年10月22日，约瑟夫卡希尔因心肌梗塞死于悉尼医院，日后悉尼歌 剧院的建设遭遇困难时因此缺乏了许多政治上的支持。歌剧院的建造 计划一共有三个阶段。阶段一(1959 - 1963)包括建造平台。阶段二(1963 - 1967)建造外部的“壳” 结构。阶段三：内部的设计和装 潢(1967-73)。室外空间环

21、境艺术阶段一：平台阶段一的准备工作于1958年12月5日开始，由Civil&Civic公 司负责建筑，奥雅纳工程顾问公司的工程师们则负责监督和指导，正 式的建设开始于1959年5月5日。政府出于对资金和公众舆论的担 心力求工程尽快开展，然而乌松的最终设计却仍未完成。 1961年1 月23日，工程已比预计延后了47周，这主要是因为遇到了一些没有 预料到的困难。包括天气，没有预料到的雨水改道，而工程开始之际 乌松实际上还没有准备好正确的结构图，政府又在原本只用两个厅的 设计中新加了4个小厅。1961年3月1日成立了悉尼歌剧院信托基 金，基金会负责管理建造悉尼歌剧院所需的费用。1962年1月1日，

22、乌松又发布了名为黄皮书的设计方案，在这一个方案中抛物线式的屋 顶被修改为球面结构。平台的工程最终于1962年8月31日完成。迫 使工程尽快开展的行为最终导致了一些显而易见的问题：平台的强度 并不能够支撑它的屋顶结构，因此必须要重建。重建工作完成于1963 年2月，同一年中乌松全家搬到了贝尼朗角距离悉尼歌剧院不远的地 方。阶段二：屋顶在最初的歌剧院设计竞赛中，这些壳并没有几何学上的定义，在 设计过程的开始阶段，这些“壳”被定义为由一系列的混凝土构件组 成的排骨支撑起来的抛物线。然而，奥雅纳工程顾问公司的工程师们 却无法建造这些“壳”。使用原地浇筑的混凝土来建造的计划由于造 价高昂而遭到了否决，因

23、为屋顶不同部分的结构不同，需要设计许多 不同的模具。从1957年到1963年，在最后找到一个经济上可以接受的解决办 法之前，设计队伍反复尝试了12种不同的方法建造“壳”（包括抛物 线结构，圆形肋骨和椭圆体）。“壳”的设计工作是最早利用电脑进行 构造分析来完成构造分析的部分之一。在1961年中期，设计队伍找 到了一个解决办法：所有的“壳”都由球体创建而来。这一方法可以 使用一个通用的模具浇注出不同长度的圆拱，然后将若干有着相似长 度的圆拱段放在一起形成一个球形的剖面，不过现在已经不太清楚是 谁最先想出这个解决方法的了。确定了制造屋顶的方法之后，屋顶的 颜色和材质也成为了需要选择的对象，乌松的想法

24、是想让悉尼歌剧院 在港湾的衬托下看起来像是天空中的白云。乌松在日本发现了他想要 的材料，这就是陶瓷。最终他们选定了瑞士陶瓷制造商的哈格纳斯， 这家企业生产的瓷砖具有光滑的表面，但又不像玻璃那样拥有高反射 率。“壳”由霍尼布鲁克集团（Hornibrook Group Pty 1t8建造， 他负责建造了第三阶段。Hornibrook在工厂中制成了 2400件预制 肋骨和4000件屋顶面板，着加快了工程的进度。这个解决办法的成 就在于利用预制混凝土构建从而避免了建造昂贵的模具（他同样允许 屋顶面板在地上就大片的预先建造组合好，而不是在高处一个一个的 拼接）。 Ove Arup 和合作方的工地工程师惊

25、讶于这些“壳”在完工 前使用了创新的调节型弯曲钢铁桁构梁来支撑不同的屋顶。在 1962 年4月6日，悉尼歌剧院估计将于1964年8月到1965年3月之间完 成。到1965年时，又估计第二阶段最终将于1967年6月完成。悉尼歌剧院的外观为三组巨大的壳片，耸立在南北长186米、东 西最宽处为97米的现浇钢筋混凝土结构的基座上。第一组壳片在地 段西侧，四对壳片成串排列，三对朝北，一对朝南，内部是大音乐厅。 第二组在地段东侧，与第一组大致平行，形式相同而规模略歌剧厅。 第三组在它们的西南方，规模最小，由两对壳片组成，里面是餐厅。 其他房间都巧妙地布置在基座内。整个建筑群的入口在南端，有宽 97 米的大

26、台阶。车辆入口和停车场设在大台阶下面。悉尼歌剧院坐 落在悉尼港湾，三面临水，环境开阔，以特色的建筑设计闻名于世， 它的外形像三个三角形翘首于河边，屋顶是白色的形状犹如贝壳，因 而有“翘首遐观的恬静修女”之美称。歌剧院整个分为三个部分：歌剧厅、音乐厅和贝尼朗餐厅。 歌剧厅、音乐厅及休息厅并排而立，建在巨型花岗岩石基座上，各由 4块巍峨的大壳顶组成。这些“贝壳”依次排列，前三个一个盖着一 个，面向海湾依抱，最后 一个则背向海湾侍立，看上去很像是两组 打开盖倒放着的蚌。高低不一的尖顶壳，外表用白格子釉瓷铺盖，在阳光照映下，远远望去，既像竖立着的贝壳，又像两艘巨型白色帆船， 飘扬在蔚蓝色的海面上，故有

27、“船帆屋顶剧院”之称。那贝壳形尖屋 顶，是由2194块每块重15.3吨的弯曲形混凝土预制件，用钢缆拉紧 拼成的，外表覆盖着105万块白色或奶油色的瓷砖。据设计者晚年时说，他当年的创意其实是来源于橙子。正是 那些剥去了一半皮的橙子启发了他。而这一创意来源也由此刻成小型 的模型放在悉尼歌剧院前，供游人们观赏这一平凡事物引起的伟大构 想。室内空间环境艺术阶段三的工作从乌松将他的工作室于1963年2月搬至悉尼后开 始。然而，政1965 年发生 澳大利亚工 一轮的选举 新的罗伯特府在 了改变， 党在新 中落败， 阿斯金 Askin) 尼歌剧 将由公 辖。戴维( Robert 政府宣布悉 院建造计划 共工

28、程部管 斯休斯(Davis Hughes)取代了诺曼？赖安(Norman Ryan)成为公共 工程部门的长官。当乌松希望获取用于购买第三阶段胶合板的资金 时，斯休斯没有批准。于是乌松直接去找斯休斯本人，后者告诉他没 有办法在这个方案上使用这么多钱。在这之后，悉尼政府就逐渐减少 了对悉尼歌剧院的资金供给，此时的乌松几乎身无分文，要靠朋友救 济才能维持生活。不仅如此，公共工程部门甚至连乌松的设计方案都 要反对。有些律师建议乌松打官司，不过乌松却不愿意这么做，1966 年2月28日乌松辞职的时候第二阶段的工程正接近完工，此时悉尼 歌剧院建造计划的花费仍然只有2290万元。3月份的时候斯休斯还 给乌松提供了一个重返悉尼歌剧院项目的职位，只不过这个职位只是 建筑设计师而没有任何权利，乌松拒绝了这个机会。彼得霍尔(Peter Hall)在乌松辞职后取代了他的位置，霍尔对 第三阶段的内部设计和装潢负最大责任。莱昂内托德(Lionel Todd)、 大卫利特尔莫尔 (David Littlemore)以及新南威尔士州政府工程师 特德法默(Ted Farmer)也在同年接受任命，取代乌松的位置。声学 顾问洛