国家大剧院建筑结构分析课件

1、大跨度建筑分析Analysis of Long Span Construction这是一颗璀璨的明珠，蕴含着激昂旋律，流淌着曼妙乐章。这里是表演艺术的殿堂，承载民族文化复兴的使命，汇聚世界艺术交流的碰撞。 中国国家大剧院 National Centre for the Performing Arts 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，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

2、.88亿人民币。大剧院外观夜景 主体建筑由外部围护钢结构壳体和内部2091个坐席的歌剧院(含站席2398)、1859个坐席的音乐厅(含站席2017)、957个坐席的戏剧院(含站席1040)、公共大厅及配套用房组成。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。椭球壳体外环绕人工湖，湖面面积达35500平方米，各种通道和入口都设在水面下。 国家大剧院高46.68米，比人民大会堂略低3.32米。建筑概况顺台阶下到地下5米进

3、入大剧院，当然两则也有无障碍车道人大剧院的进入口. 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。 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

4、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。外部景观大剧院的夜间照明.大剧院在白天外观. 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. 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2000mm800mm4mm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

5、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。材质分析大剧院的多层结构和功能厅.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，壳体的不同层次构造都是经过精心设计的，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)、16kgm3长玻璃纤维棉(保温)、2mm钢板(衬板)、100kgm3K13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

6、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的吸音材料，在主钢梁内侧固定钢龙骨安装红木吊顶。剧场内的弧形楼梯.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。 钛板外侧水平环向沿板缝设有清洗轨道，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

7、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。壳体上均匀设置了92个电动开启的排烟窗，既解决了消防排烟，又能自然通风。设计根据古城门的门钉，沿钛板竖向缝隙点缀了上万个装饰蘑菇头，其中506个是有夜间LED照明效果的蘑菇灯。并通过蘑菇头做防雷系统与钢构件连接，直到接地。玻璃 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

8、再单独装饰铝扣板。GRG装饰板GRG是以天然改良石膏为凝胶材料，以玻璃纤维为增强材料加细集料和水 制成的预制式新型装饰板材。其特点是 可随意造型 可完全发挥建筑师的想象力，满足艺术的追求。它们具备不变形、质量轻、强度高、防火环保、声音效果好板材表面光洁细腻等特点。建筑师充分利用其特点在大剧院内许多部位应用了这种材料。 板与结构墙连接方式：预制板四周及中间为了加强板的强度及预埋件需要都设置了加强肋，在四周每边预埋钢板板通过转接件与结构墙固定的角钢连接。石材国家大剧院室内、外装修使用的石材有几大特点：品种多、全部国产稀有品种规格偏大。 又如大剧院以兰花草手法处理的建筑符号贯穿于整个装修内，在柜台(

9、售票、咖啡、服务等柜台)_石材装饰板上也充分体现出来，具体做法先将太白青石材磨光后用1mm钢板做成兰花草图案的模具铺在磨光石材上进行烧毛处理，这样处理后石材板上未做烧毛处理的是黑亮色兰花草叶效果颇具艺术感。公共区域设计手法一建筑符号 国家大剧院运用设计符号学理论，对建筑中的造型、色彩、材料进行了巧妙的应用。 橄榄厅墙面石材之间磨砂玻璃上的不锈钢镜面兰花草与上部深色兰花草栏板相互映衬 通过水下长廊就进入橄榄厅水下长廊入口大剧院南部入口与北部入口“水下走廊”一起延伸至地下6m之处，观众通过水下长廊进入大剧院。北侧主入口为80米长的水下长廊。南侧入口和其它通道也均设在水下。观众进入大剧院时会发现他们

10、的头顶之上是一片浅浅的水面。在入口处设有售票厅，水下长廊的两边设有艺术展示、艺术品商店等服务场所。国家大剧院北入口与北京地铁1号线天安门西站相连，并有能容纳1000辆机动车和1500辆自行车的地下停车场。根据安德鲁的设计大剧院从长安街后退了70米，空出70米全部变成绿地。歌剧院：金属网包出“稻草屋” 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

11、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2.5mm不锈钢钢丝铰线(纬线)间距6mm纵向为2.5mm铝合金棍(经线)间距8mm从设计方面主要考虑二点声学及装饰效果音乐厅：建筑和声学的完美结合音乐厅吊顶 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置，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

12、，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。GRC墙板 GRC是由抗碱玻璃纤维、石英砂和高强水泥按一定配比，使用模具(喷射)制作，一体成型。其特点与GRG类似：质量轻、防火环保、声音效果好，使用寿命长、安装方面等特点。板的图案样式与具体构造同前GRG墙板类似。 音乐厅的墙面与吊顶在材质方面达到了整体统一，同时较硬材质的材料在低频维持较长的混响，且GRC起伏的墙面对音乐厅的演奏声音起到漫反射的作用，既兼顾了功能，又兼顾了美观。MLS声学墙 乐队演奏台周围的墙是声学墙，即按照数学理论精确地计算出来的墙面凹凸形状，缩写术语称为“MLS”，原意为“Math

13、ematics Length Sequence”，此墙的作用是，高度扩散反射，它可使乐师们有良好的相互听闻，让声音均匀、柔和地反射、扩散保证坐在每个位置的观众，都能听到同样优质的声音。凹凸墙体的构造为用双层木板(12mm 2厚)做出凹凸形状，凸出部位里边为密实的玻璃丝棉。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。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