国家大剧院建筑结构分析

大跨跨度度建建筑筑分分析析AnalysisofLongSpanConstruction———中国国国国家家大大剧剧院院目录录·建筑筑简简绍绍·建筑筑构构成成·建筑筑材材质质分分析析·室内内装装饰饰分析析·建筑筑介介绍绍中国国国家家大大剧剧院院位位于于北北京京市市中中心心天天安安门门广广场场西西，，人人民民大大会会堂堂西西侧侧，，西西长长安安街街以以南南，，由由国国家家大大剧剧院院主主体体建建筑筑及及南南北北两两侧侧的的水水下下长长廊廊、、地地下下停停车车场场、、人人工工湖湖、、绿绿地地组组成成，，总总占占地地面面积积11.89万万平平方方米米，，总总建建筑筑面面积积约约16.5万万平平方方米米，，其其中中主主体体建建筑筑10.5万万中中国国国国家家大大剧剧院院标标志志平平方方米米，，地地下下附附属属设设施施6万万平平方方米米。。总总投投资资额额26.88亿亿人人民民币币。。大剧剧院院外外观观夜夜景景主体建建筑筑由由外外部部围围护护钢钢结结构构壳壳体体和和内内部部2091个个坐坐席席的的歌歌剧剧院院(含含站站席席2398)、、1859个个坐坐席席的的音音乐乐厅厅(含含站站席席2017)、、957个个坐坐席席的的戏戏剧剧院院(含含站站席席1040)、、公公共共大大厅厅及及配配套套用用房房组组成成。。外外部部围围护护钢钢结结构构壳壳体体呈呈半半椭椭球球形形，，平平面面投投影影东东西西方方向向长长轴轴长长度度为为212.20米米，，南南北北方方向向短短轴轴长长度度为为143.64米米，，建建筑筑物物高高度度为为46.285米米，，基基础础埋埋深深的的最最深深部部分分达达到到-32.5米米。。椭椭球球形形屋屋面面主主要要采采用用钛钛金金属属板板饰饰面面，，中中部部为为渐渐开开式式玻玻璃璃幕幕墙墙。。椭椭球球壳壳体体外外环环绕绕人人工工湖湖，，湖湖面面面面积积达达35500平平方方米米，，各各种种通通道道和和入入口口都都设设在在水水面面下下。。国国家家大大剧剧院院高高46.68米米，，比比人人民民大大会会堂堂略略低低3.32米米。。·建筑筑概概况况顺台台阶阶下下到到地地下下5米进进入入大大剧剧院院，，当当然然两两则则也也有有无无障障碍碍车车道道人人大剧剧院院的的进进入入口口.国家家大大剧剧院院工工程程于于2001年年12月月13日日开开工工，，于于2007年年9月月建建成成。。国国家家大大剧剧院院由由法法国国建建筑筑师师保保罗罗··安安德德鲁鲁主主持持设设计计，，设设计计方方为为法法国国巴巴黎黎机机场场公公司司。。国国家家大大剧剧院院建建筑筑屋屋面面呈呈半半椭椭圆圆形形，，由由具具有有柔柔和和的的色色调调和和光光泽泽的的钛钛金金属属覆覆盖盖，，前前后后两两侧侧有有两两个个类类似似三三角角形形的的玻玻璃璃幕幕墙墙切切面面，，整整个个建建筑筑漂漂浮浮于于人人造造水水面面之之上上，，行行人人需需从从一一条条80米米长长的的水水下下通通道道进进入入演演出出大大厅厅。。大大剧剧院院造造型型新新颖颖、、前前卫卫，，构构思思独独特特，，是是传传统统与与现现代代、、浪浪漫漫与与现现实实的的结结合合。。国家大剧剧院内有有四个剧剧场，中中间为歌歌剧院、、东侧为为音乐厅厅、西侧侧为戏剧剧场，南南门西侧侧是小剧剧场，四四个剧场场既完全全独立又又可通过过空中走走廊相互互连通。。公共大大厅的地地板铺着着20多种颜色色不一、、花纹各各异的名名贵石材材，公共共大厅天天花板由由名贵木木材拼贴贴成一片片片“桅桅帆”，，木质的的红色深深浅不一一，明暗暗相间。。来自法法国的著著名画家家阿兰·博尼用超超过20种不同的的红色点点染大剧剧院的各各个部分分。整个个大剧院院的墙面面丝绸铺铺设面积积达到4000平方米。。·建筑构成成国家大剧剧院主体体建筑为为独特的的超椭球球形钢结结构壳体体。壳壳体表面面由钛金金属板和和超白透透明玻璃璃共同组组成，两两种材质质的巧妙妙拼接呈呈现出唯唯美的曲曲线，营营造了舞舞台帷幕幕徐徐拉拉开的视视觉效果果。壳壳体外外围被水水色荡漾漾的人工工湖环绕绕，湖水水如同一一面清澈澈见底的的镜子，，波光与与倒影交交相辉映映，共同同托起这这个巨大大而晶莹莹的建筑。·外部景观观大剧院的的夜间照照明.大剧院在在白天外外观.大剧院建建筑屋面面呈半椭椭圆型,由钛金金属板覆覆盖,前前后两侧侧有两个个类似似三角角形的渐渐开式玻玻璃幕墙墙切面,整个建建筑漂浮浮于人造造水面之之上.国家大剧剧院主体体建筑钢钢结构超超椭球体体壳为一一个超大大空间壳壳体，壳壳体是经经过精确确数字计计算得出出的系数数为2.24的超级椭椭球，它它集建筑筑、材料料、设备备等高科科技于一一身，其其外围护护装饰板板面积约约36000m2。巨大的的壳体是是建筑与与结构的的融合体体、墙面面与顶面面浑然一一体没有有界限。。整个钢钢壳体由由顶环梁梁、钢架架构成骨骨架，148榀(其中102榀不露明明，46榀露明)弧形钢架架呈放射射状分布布，钢架架之间由由连杆、、斜撑连连接，壳壳体钢架架从外观观看似是是落在水水中，实实际上下下部是支支撑在3m宽>2m高的巨大大混凝土土圈梁上上。设计计考虑到到方便施施工及加加工周期期问题，，壳体钢钢结构构构件尽量量标准化化，并易易于装配配。·主体结构构大剧院建建筑屋面面呈半椭椭圆型,由钛金金属板覆覆盖,前前后两侧侧有两个个类似似三角角形的渐渐开式玻玻璃幕墙墙切面,整个建建筑漂浮浮于人造造水面之之上.钛金属板大剧院壳体除除部分为玻璃璃幕墙外，其其它均为钛金金属复合板装装饰总面积积约30800m2，每每块尺寸约2000mm>800mm>4mm的钛板(0.3mm钛钛板+3.4mm氧化铝铝+0.3mm不锈钢)，共使用了了20000多块。钛金金属板最外层层的0.3mm“贴膜””钛金属是日日本进口的，，并对其进行行了特殊氧化化处理以经得得起将来的清清洗。其特点点为化学性质质稳定常态下下不易被氧化化、表面金属属光泽极具质质感、自重轻轻、强度高、、耐腐蚀、15年不变颜颜色。目前在在国际上还没没有这么大面面积在建筑物物表面使用钛钛金属板的先先例。·材质分析大剧院的多层层结构和功能能厅.从满足功能(防水、保温、、声学、消防防排烟等)及美观效果方方面出发，壳壳体的不同层层次构造都是是经过精心设设计的，共分分六层材料(从外向内的顺顺序)：钛板(外装饰)、锤纹铝镁合合金板(防水)、16kg／m3长玻璃纤维棉棉(保温)、2mm钢板(衬板)、100kg／m3K13粉末(吸音)和红木吊顶(内装饰)。主要构造为为主钢梁上上的调节牛腿腿固定檩条及及次檩一条，，在次檩条上上固定2mm钢衬板及T型码，在2mm衬板上粘贴固固定长玻璃纤纤维保温层，，其上为固定定在T型码上防水板板的，T型码上再固定定三次檩条，，最外层的钛钛板固定在三三次檩条上，，2mm衬板内层喷K13的吸音材料，，在主钢梁内内侧固定钢龙龙骨安装红木木吊顶。剧场内的弧形形楼梯.壳体内层的装装饰，关系到到整体空间的的建筑效果，，因此对深红红色木质表面面的选择也经经过了仔细推推敲。为此从从技术和美学学的角度研究究了非洲和南南美的树种，，最终选定非非洲巴度红木木贴皮并经防防火处理的木木条(宽120mm)，板厚约13mm(0.6mm的木皮+12mm多层阻燃板)木条之间留有有30mm空隙，用以解解决声学和回回风(在壳体内侧红红木吊顶与衬衬板之间西南南和东南侧为为回风口)的技术问题。。钛板外侧水平平环向沿板缝缝设有清洗轨轨道，钛板缝缝中布置了由由下部引上的的清洗水管，，并在相应位位置预留了接接管点，可直直接用软管清清洗。清洗保保洁人员可通通过室内歌剧剧院顶部的预预留人孔，上上达壳体玻璃璃与红木吊顶顶内，然后沿沿检修马道至至壳体顶部的的排烟窗，由由排烟窗上至至壳体外部，，利用可沿轨轨道滑行的活活动梯子，进进行日常的维维护和清理工工作。壳体上均匀设设置了92个电动开启的的排烟窗，既既解决了消防防排烟，又能能自然通风。。设计根据古城城门的门钉，，沿钛板竖向向缝隙点缀了了上万个装饰饰蘑菇头，其其中506个是有夜间LED照明效果的蘑蘑菇灯。并通通过蘑菇头做做防雷系统与与钢构件连接接，直到接地地。玻璃玻璃幕墙通过过铝合金梁(转接件)与与主钢架牛腿腿连接。国家家大剧院玻璃璃幕墙与钢结结构连接与普普通幕墙不同同，它的转连连接是用螺栓栓连接(一般般其他工程为为焊接)，转转接件本身即即为装饰件，，无需再单独独装饰铝扣板板。·金属网建筑师利用金金属网的通透透性，使简单单厚重的建筑筑结构在视觉觉上形成为多多维空间，轻轻盈简捷又不不失空间的纵纵深感站在壳壳体的公共空空间内，人们们可以看到弧弧形的金属网网从高处垂下下，将歌剧院院与壳体公共共空间分隔开开来隐隐透出出淡黄色人们们可以透过金金属网看到歌歌剧院环廊内内人们活动的的场景，若隐隐若现，朦胧胧而神秘，激激发人们的好好奇、想象和和思索。建筑筑师充分利用用了金属网的的特点来提升升室内的装饰饰效果。金属网构造其其纵向采用5根φ2mm不锈钢绳索索间距77mm，横向向用φ3.5mm铝镀金金色单纤丝杆杆，间距11mm透过歌剧院的的金属网看外外景·GRG装饰板板GRG是以天天然改良石膏膏为凝胶材料料，以玻璃纤纤维为增强材材料加细集料料和水制成成的预制式新新型装饰板材材。其特点是是可随意造造型可完全全发挥建筑师师的想象力，，满足艺术的的追求。它们们具备不变形形、质量轻、、强度高、防防火环保、声声音效果好板板材表面光洁洁细腻等特点点。建筑师充充分利用其特特点在大剧院院内许多部位位应用了这种种材料。板与结构墙连连接方式：预预制板四周及及中间为了加加强板的强度度及预埋件需需要都设置了了加强肋，在在四周每边预预埋钢板板通通过转接件与与结构墙固定定的角钢连接接。·石材国家大剧院室室内、外装修修使用的石材材有几大特点点：品种多、、全部国产稀稀有品种规格格偏大。又如大剧院以以兰花草手法法处理的建筑筑符号贯穿于于整个装修内内，在柜台(售票、咖啡啡、服务等柜柜台)_石材材装饰板上也也充分体现出出来，具体做做法先将太白白青石材磨光光后用1mm钢板做成兰兰花草图案的的模具铺在磨磨光石材上进进行烧毛处理理，这样处理理后石材板上上未做烧毛处处理的是黑亮亮色兰花草叶叶效果颇具艺艺术感。·艺术灯具建筑的照明已已被越来越多多的建筑师所所重视，它已已成为建筑创创作中不可缺缺少的重要环环节，一个好好的建筑师在在建筑创作中中就应把选用用何种建筑装装饰材料、建建筑风格和需需要何种照明明放在一起综综合考虑。在国家大剧院院设计中，无无论是室外还还是室内，建建筑师亲自参参与了光源及及灯具的设计计，把灯具视视为工程设计计的一种建筑筑装饰材料，，从传统的设设计方式跳出出来，用一种种新的思路重重新审视灯具具与建筑的完完美结合方式式。建筑师最最大的愿望，，是让灯具变变成一件雕塑塑品，产生视视觉美感，创创造优美的艺艺术效果。歌剧院里灯光光璀璨·公共区域设计手法一建建筑符号国家大剧院运运用设计符号号学理论，对对建筑中的造造型、色彩、、材料进行了了巧妙的应用用。橄榄厅墙面石石材之间磨砂砂玻璃上的不不锈钢镜面兰兰花草与上部部深色兰花草草栏板相互映映衬通过水下长廊廊就进入橄榄榄厅·水下长廊入口口大剧院南部入入口与北部入入口“水下走走廊”一起延延伸至地下6m之处，观众通通过水下长廊廊进入大剧院院。北侧主入入口为80米长的水下长长廊。南侧入入口和其它通通道也均设在在水下。观众众进入大剧院院时会发现他他们的头顶之之上是一片浅浅浅的水面。。在入口处设设有售票厅，，水下长廊的的两边设有艺艺术展示、艺艺术品商店等等服务场所。。国家大剧院院北入口与北北京地铁1号线天安门西西站相连，并并有能容纳1000辆机动车和1500辆自行车的地地下停车场。。根据安德鲁鲁的设计大剧剧院从长安街街后退了70米，空出70米全部变成绿绿地。·歌剧院：金属属网包出“稻草屋”歌剧院内部也也用这样的金金属网包裹着着，但看上去去却不觉得有有金碧辉煌的的冰冷，声音音穿过金属网网后再反射回回来，形成““自然声”，，这样就形形成了视觉的的弧形和听觉觉空间的多边边形，做到了了建筑声学和和剧场美学的的完美结合。。即使在没没有麦克风的的条件下，舞舞台上的声音音，台下各个个角落的观众众都能听到。。观众厅后墙是是回声的主要要发源地，在在后墙做了足足够的宽频带带吸声材料，，为了与观众众厅装修风格格协调具体构构造，紫红色色丝布后面为为玻璃丝棉吸吸声材料大剧院主厅十十分宽广：金属网装饰墙墙面歌剧院观众厅厅内墙面装修修采网格状金金属网装饰其其横向为φ2.5mm不锈钢钢丝铰铰线(纬线)间距6mm纵向为φ2.5mm铝合金棍(经线)间距8mm从设计方面主主要考虑二点点声学及装饰饰效果·音乐厅：建筑筑和声学的完完美结合音乐厅吊顶音乐厅观众厅厅的平面形状状是稍有弧度度的鞋盒型，，它可提供丰丰满而浑厚的的音质。观众众座席围绕演演奏台布置，，即乐队和伴伴唱演员在中中间，观众在在周围，在空空间上形成对对演奏台中心心的围合。这这样的布局最最大限度保证证了观众听到到均匀的自然然声。观众厅周边以以扁而宽的椭椭圆形柱廊环环绕，在柱子子背后有耦合合空间，可提提供晚期的混混响时间。观观众厅的高度度和形状确保保了有足够的的体积，因而而混响时间自自然可得到满满足。完美的天花板板音乐厅的天花花板像形状不不规则的白色色浮雕像一片片起伏的沙丘丘，又似海浪浪冲刷的海滩滩，有利于声声音的扩散。。为了达到声声效的完美，，在顶棚的下下面还悬挂了了一面由清华华大学学生亲亲手用玻璃纤纤维混凝土做做得龟背形状状的集中式反反声板，它的的作用是将声声音向四面八八方散射。GRC墙板GRC是由抗抗碱玻璃纤维维、石英砂和和高强水泥按按一定配比，，使用模具(喷射)制作作，一体成型型。其特点与与GRG类似似：质量轻、、防火环保、、声音效果好好，使用寿命命长、安装方方面等特点。。板的图案样样式与具体构构造同前GRG墙板类似似。音乐厅的墙面面与吊顶在材材质方面达到到了整体统一一，同时较硬硬材质的材料料在低频维持持较长的混响响，且GRC起伏的墙面面对音乐厅的的演奏声音起起到漫反射的的作用，既兼兼顾了功能，，又兼顾了美美观。MLS声学墙墙乐队演奏台周周围的墙是声声学墙，即按按照数学理论论精确地计算算出来的墙面面凹凸形状，，缩写术语称称为“MLS”，原意为“MathematicsLengthSequence”，此墙的作用用是，高度扩扩散反射，它它可使乐师们们有良好的相相互听闻，让让声音均匀、、柔和地反射射、扩散保证证坐在每个位位置的观众，，都能听到同同样优质的声声音。凹凸墙墙体的构造为为用双层木板板(12mm>2厚)做出凹凸形形状，凸出部部位里边为密密实的玻璃丝丝棉。·戏剧场：材质质多重展示戏剧场是国家家大剧院最具具民