國(guó)家大劇院在建筑方面的確體現(xiàn)了國(guó)際一流的水準(zhǔn),開(kāi)創(chuàng)了國(guó)內(nèi)建筑的先河,進(jìn)行了許多大膽的嘗試,如采用鈦金屬板這種主要用于制造飛機(jī)等航空器的金屬材料作為建筑屋面材料,大膽的橢圓形外觀和四周的水面構(gòu)成了一個(gè)水上明珠的建筑造型,新穎、前衛(wèi),構(gòu)思獨(dú)特,整體上體現(xiàn)了21世紀(jì)世界標(biāo)志性建筑的特點(diǎn),堪稱傳統(tǒng)與現(xiàn)代、浪漫與現(xiàn)實(shí)的完美結(jié)合。
國(guó)家大劇院
根據(jù)法國(guó)著名建筑師保羅·安德魯?shù)臉?gòu)想,國(guó)家大劇院建成后的景觀如下:巨大的綠色公園內(nèi),一泓碧水環(huán)繞著橢圓形的銀色大劇院,鈦金屬板和玻璃制成的外殼與晝夜的光芒交相輝映,色調(diào)變幻莫測(cè)。劇院的四周是部分透明的金色網(wǎng)狀玻璃墻,頂上是從建筑內(nèi)部能夠看到的天空。有人將建成后大劇院的外形形容為“一滴晶瑩的水珠”。
然而,要把法國(guó)建筑師的作品從圖紙變成現(xiàn)實(shí),卻并不那么容易。建筑屋面呈半橢圓形,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。具有柔和的色調(diào)和光澤的最大跨度達(dá)212米的鈦金屬覆蓋只有0.44毫米厚!可見(jiàn)其技術(shù)難度有多大。
面對(duì)一系列的技術(shù)難題,施工者是怎樣解決的呢?大劇院業(yè)委會(huì)黨委書(shū)記王爭(zhēng)鳴介紹說(shuō),就現(xiàn)在的建筑水平來(lái)說(shuō),許多技術(shù)難題并不是沒(méi)有方案解決,難就難在盡可能少花錢,找到最優(yōu)解決方案。
難題一:超深基礎(chǔ)施工
大劇院地基最深處達(dá)32。5米,是目前全國(guó)公共建筑中基礎(chǔ)最深的,對(duì)防水、抗浮及支撐防護(hù)提出很高的要求。
在地基施工時(shí)為避免不斷滲出的地下水影響施工,需要進(jìn)行“降水”,即不停地將地下水抽走。這樣一來(lái),一個(gè)問(wèn)題隨之發(fā)生:不斷抽取地下水,將在大劇院一帶的地下形成一個(gè)“地下水漏斗”,并以其為圓心和頂點(diǎn)向四周擴(kuò)散,由于缺少地下水的“支撐”,干燥的土壤勢(shì)必會(huì)被壓縮,發(fā)生沉降,并導(dǎo)致地基下陷。由于人民大會(huì)堂與大劇院近在咫尺,其地基將可能發(fā)生沉降,甚至還可能導(dǎo)致人民大會(huì)堂地面建筑出現(xiàn)裂縫。而這是絕對(duì)不允許的。
施工人員的解決方案是打造了一道達(dá)60米深的“地下連續(xù)墻”,即用混凝土從最高地下水位直到地下60米巖石層處,砌了一道密封的地下隔水墻,將地基圍得嚴(yán)嚴(yán)實(shí)實(shí),像一個(gè)巨大的“水桶”,水泵就在“水桶”里面抽水。這樣,無(wú)論地基里怎么抽水,隔水墻外地下水也不會(huì)受施工影響,人民大會(huì)堂地基土壤層的地下水也就不會(huì)受到絲毫影響,難題迎刃而解。
難題二:鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)施工
鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)大劇院的屋頂是個(gè)橢圓大穹體,其內(nèi)部骨架由鋼結(jié)構(gòu)焊接而成,東西軸跨度212米、南北軸跨度144米,周長(zhǎng)達(dá)6000多米,可以將北京工人體育場(chǎng)整個(gè)罩住,重達(dá)6750噸,是國(guó)內(nèi)建筑之最。這樣一個(gè)鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的施工難度極大,對(duì)其不變形、穩(wěn)定性、抗風(fēng)載、抗荷載、抗震等各方面都提出了很高的要求。由于在國(guó)內(nèi)從未有過(guò)這樣巨型的鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)施工的經(jīng)驗(yàn),有些問(wèn)題只能在摸索中解決。
難題三:屋面的安裝
大劇院的屋面有36,000平方米,主要由鈦金屬板和玻璃板拼裝而成。鈦金屬?gòu)?qiáng)度大,耐腐蝕,且色澤好,是一種主要用于制造飛機(jī)等航空器的金屬材料。屋面將由10,000多塊約2平方米大小的鈦板拼裝而成。由于安裝角度總在變化,每一塊鈦板都是一個(gè)雙曲面,面積、尺寸、曲率都不同。鈦金屬板的厚度只有0。44毫米,既輕且薄,如同一張薄薄的紙,因此下面必須有一個(gè)由復(fù)合材料制成的襯層,每一塊襯層也將切割成與上面的鈦金屬板同樣大小,因此這個(gè)工作量和工作難度都極大。
目前,在國(guó)際上還沒(méi)有這么大面積在建筑屋面使用鈦金屬板的。日本的建筑使用鈦板的較多,這一次大劇院將委托日本的一家廠商來(lái)制作鈦金屬板。
難題四:快速安全撤離
國(guó)家大劇院三個(gè)劇場(chǎng)總共能容納5500人左右,加上演職人員最多時(shí)達(dá)7000人,由于國(guó)家大劇院獨(dú)特的設(shè)計(jì),劇院四周被一個(gè)巨型露天水池所圍,因此一旦發(fā)生火災(zāi)等突發(fā)事件,如何迅速將7000名觀眾從這個(gè)四周被水包圍的“蛋殼”里安全撤離,在設(shè)計(jì)之初,就是設(shè)計(jì)師們需要解決的棘手難題。
實(shí)際上,國(guó)家大劇院的消防疏散通道最終是按1。5萬(wàn)人能迅速撤離的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的。其中,在地下3米和7米處,各有觀眾疏散通道8到9處,它們從巨型水池底下穿過(guò),直通外部廣場(chǎng)。觀眾通過(guò)這些通道,能夠在4分鐘之內(nèi)全部安全疏散,這比消防條例中規(guī)范的6分鐘的時(shí)間還要短。
此外,在劇院與露天水池之間設(shè)計(jì)有一條寬達(dá)8米的環(huán)形消防通道,相當(dāng)寬敞,可容納兩輛消防車并排通行,同時(shí)還留有兩米寬的人行通道,消防隊(duì)員可通過(guò)消防通道及時(shí)到達(dá)著火點(diǎn),這樣消防人員與被疏散人員可以各走各的路,互不干擾。
難題五:四季“春水蕩漾”
建成后的國(guó)家大劇院,四周是碧波蕩漾的水池,柔和的具有金屬光澤的殼體在夜晚將被燈光映襯,與波光粼粼的水面交相輝映,景色壯觀而富有想象力。但如果冬天水要結(jié)冰,光禿禿的冰面多少有點(diǎn)煞風(fēng)景。夏天,水藻瘋長(zhǎng),一池清水很容易變成一窩“綠湯”,因此如何讓水池里的水“冬天不結(jié)冰,夏天不長(zhǎng)藻”,控制水池水溫,成了解決這個(gè)問(wèn)題的關(guān)鍵。
中央液態(tài)冷熱源環(huán)境系統(tǒng),很好地解決了大劇院控制水景相對(duì)溫度的難題。就是利用地下水的溫差來(lái)進(jìn)行熱交換,可以始終將露天巨型水池的水溫控制在零度以上幾度左右,既環(huán)保,耗能又少,水池“冬天水不凍,夏天不長(zhǎng)藻”的目標(biāo)將基本實(shí)現(xiàn)。
難題六:屋面殼頂?shù)那逑?/strong>
鈦金屬屋面殼頂?shù)那逑词羌闊┦拢腥颂岢觯绻褂萌斯で鍧嵉姆绞剑瑫?huì)顯得笨拙而不美觀,應(yīng)采用先進(jìn)技術(shù)來(lái)解決。
目前,工程人員正傾向于選擇一種高科技的納米涂料,涂上這種涂料后,附著物將不會(huì)沾到物體的表面,只要用水一沖,所有污垢將全部被沖刷干凈。
但由于這是一項(xiàng)新技術(shù),還沒(méi)有類似的工程實(shí)例可以參考,工程人員正在對(duì)這種納米涂料進(jìn)行試驗(yàn)室強(qiáng)化試驗(yàn),是否采用還要等試驗(yàn)結(jié)果出來(lái)以后才能下定論。
難題七:密閉空間的空調(diào)
今年的SARS疫情對(duì)國(guó)家大劇院這樣的密閉空間的空調(diào)安裝敲響了警鐘。
國(guó)家大劇院是一個(gè)封閉建筑,沒(méi)有對(duì)外窗戶,在這樣的密閉空間,室內(nèi)空氣要完全依靠中央空調(diào)來(lái)調(diào)節(jié),因此對(duì)空調(diào)的健康功能就提出了一定要求。在SARS之后,大劇院的工程人員對(duì)空調(diào)的安裝、回風(fēng)系統(tǒng)、新風(fēng)機(jī)組的標(biāo)準(zhǔn)等提高了標(biāo)準(zhǔn),進(jìn)一步完善,以確保中央空調(diào)符合健康標(biāo)準(zhǔn)。
設(shè)計(jì):新穎前衛(wèi)
國(guó)家大劇院作為我國(guó)最高藝術(shù)表演中心,具有世界一流水平的大型藝術(shù)殿堂,其建設(shè)對(duì)我國(guó)的各類藝術(shù)場(chǎng)館具有一定的示范效應(yīng)和品牌效應(yīng)。這種效應(yīng)并不僅僅體現(xiàn)一種設(shè)計(jì)上的標(biāo)新立異,或其建筑的規(guī)模和氣勢(shì),更重要的是為大眾提供一種藝術(shù)享受,某種意義上應(yīng)更多地體現(xiàn)人性化設(shè)計(jì)的一面。
國(guó)家大劇院在建筑方面的確體現(xiàn)了國(guó)際一流的水準(zhǔn),開(kāi)創(chuàng)了國(guó)內(nèi)建筑的先河,進(jìn)行了許多大膽的嘗試,如采用鈦金屬板這種主要用于制造飛機(jī)等航空器的金屬材料作為建筑屋面材料,大膽的橢圓形外觀和四周的水面構(gòu)成了一個(gè)水上明珠的建筑造型,新穎、前衛(wèi),構(gòu)思獨(dú)特,整體上體現(xiàn)了21世紀(jì)世界標(biāo)志性建筑的特點(diǎn),堪稱傳統(tǒng)與現(xiàn)代、浪漫與現(xiàn)實(shí)的完美結(jié)合。
而真正令國(guó)家大劇院能夠?qū)?guó)內(nèi)藝術(shù)場(chǎng)館起到示范效應(yīng)和品牌效應(yīng)的,則是其許多細(xì)微之處的人性化設(shè)計(jì)。作為國(guó)際一流的藝術(shù)殿堂,國(guó)家大劇院內(nèi)三個(gè)劇場(chǎng)的內(nèi)部裝飾和舞臺(tái)機(jī)械、燈光音響方面將采用世界一流水準(zhǔn)的專業(yè)設(shè)備,如可進(jìn)行平面360度旋轉(zhuǎn)和升降的舞臺(tái)等,這將使觀眾從中得到前所未有的、與世界同步的、真正一流的藝術(shù)享受。
另外,國(guó)家大劇院還將按照國(guó)際慣例,本著不拒絕低收入藝術(shù)愛(ài)好者的思想,首次在幾個(gè)劇場(chǎng)中設(shè)有少量站席,以相對(duì)較低的價(jià)格售出站席門票,這樣就使那些熱愛(ài)表演藝術(shù)但收入相對(duì)較低的人也不會(huì)被拒之門外,可以花較少的錢進(jìn)入大劇院來(lái)欣賞藝術(shù)。
國(guó)家大劇院本著以人為本的思想,不但具有一定的藝術(shù)水準(zhǔn)和藝術(shù)品位,而且將通過(guò)提供人性化的服務(wù),使所有來(lái)到大劇院的人能夠真正地得到藝術(shù)享受。
運(yùn)作:懸而未決
大劇院早已完成了土建部分的封頂,并正在進(jìn)行屋頂“大蛋殼”鋼架結(jié)構(gòu)的吊裝,其落成指日可待,但落成后大劇院如何運(yùn)作和管理卻至今仍懸而未決。
據(jù)王爭(zhēng)鳴介紹,現(xiàn)在的工程業(yè)主委員會(huì)將隨著大劇院的落成而轉(zhuǎn)變?yōu)楣芾砦瘑T會(huì),現(xiàn)有的一些管理人員將根據(jù)職能的變化而轉(zhuǎn)變?yōu)楣芾砦瘑T會(huì)的管理人員。同時(shí),現(xiàn)在業(yè)委會(huì)也在為今后的管理運(yùn)作而開(kāi)始陸陸續(xù)續(xù)地進(jìn)行人員輸入和人員培訓(xùn)。但今后究竟以什么樣的體制來(lái)運(yùn)作管理,目前國(guó)家還沒(méi)有定論。
現(xiàn)任大劇院業(yè)委會(huì)藝術(shù)委員會(huì)主任的吳祖強(qiáng)曾在不同場(chǎng)合多次呼吁,并在今年兩會(huì)期間提交提案。“計(jì)劃中的國(guó)家大劇院是一項(xiàng)規(guī)模巨大,具有當(dāng)代國(guó)際先進(jìn)水平的文化設(shè)施,如果運(yùn)作管理得當(dāng),將為全國(guó)文藝界,尤其是表演藝術(shù)提供高水準(zhǔn)展示的重要場(chǎng)地,既對(duì)首都北京,也對(duì)全國(guó),甚至在國(guó)際上也會(huì)產(chǎn)生極大影響。”
吳祖強(qiáng)先生認(rèn)為現(xiàn)在最急迫的問(wèn)題是盡快確定大劇院的體制和主管部門。“鑒于今后的管理和運(yùn)營(yíng)會(huì)比硬件建設(shè)更加復(fù)雜,劇院管理體制及主管部門若再不抓緊確定,則許多必要工作就將延誤,將無(wú)法與工程計(jì)劃密切配合銜接”。
距大劇院竣工后正式運(yùn)營(yíng)只有一年多的時(shí)間了,大家都期待劇院的合理有效運(yùn)作能有一個(gè)好的開(kāi)始,要啟動(dòng)這么一個(gè)迄今為止在中國(guó)規(guī)模最大的劇院,運(yùn)作體制的確立已經(jīng)是迫在眉睫了。
我國(guó)國(guó)家大劇院的構(gòu)造?應(yīng)用哪些先進(jìn)技術(shù)?
國(guó)家大劇院工程總建筑面積194000平方米,主體結(jié)構(gòu)為框架剪力墻,結(jié)構(gòu)為不規(guī)則圖形,僅弧形墻面占了總墻體的80%以上,而且曲率變化極不規(guī)則,測(cè)量放線、綁扎鋼筋、支立模板、澆筑混凝土難度極大。
主要先進(jìn)技術(shù):
1、水池防水:相當(dāng)于4個(gè)足球場(chǎng)大小的水面,不僅要冬天不結(jié)冰,夏天不渾濁,而且在長(zhǎng)期運(yùn)行中不能允許有點(diǎn)滴滲漏;水與各種材料接觸,也不能引發(fā)建筑結(jié)構(gòu)的變形,特別是溫度變化、涉及結(jié)構(gòu)安全等問(wèn)題是該工程建設(shè)中的技術(shù)難點(diǎn)。采用的高性能噴涂聚脲彈性體新型防水材料,成功解決了國(guó)家大劇院建設(shè)中的這一難題。該材料具有超強(qiáng)的防水、防腐、接縫、密封、絕緣、抗輻射等功能,無(wú)溶劑、無(wú)污染。
2、大劇院水面冬不結(jié)冰:恒有源公司自主研發(fā)的“中央液態(tài)冷熱源環(huán)境系統(tǒng)”,運(yùn)用到國(guó)家大劇院景觀水池調(diào)溫,采用可再生的淺層的低溫?zé)崮苓_(dá)到水面不凍的效果,創(chuàng)造了水池面積最大、蓄水量最多,環(huán)保要求最嚴(yán),消耗能源最少,能量利用率最高等等很多第一。最終的效果將達(dá)到35000多平方米的露天水面,冬季全景不結(jié)冰。
3、超大超厚玻璃幕墻:在劇院大廳,通過(guò)一塊6000平方米的大玻璃幕墻,這塊幕墻形狀像透明的水滴,厚度是普通家用玻璃的6倍,有60公分,但透過(guò)幕墻,您仍然可以盡情欣賞外面熱鬧的長(zhǎng)安街景。幕墻采用最先進(jìn)的鋼化和加膠技術(shù)處理,抗震強(qiáng),安全性大。
4、巨型殼體屋面: 大劇院3萬(wàn)8千平方米的殼體屋面,由兩萬(wàn)多塊耐腐蝕的鈦金屬板和1200多塊大小不等的有色玻璃組成。從外面看,大劇院銀光閃閃,你一定擔(dān)心如果下雨或它的清潔問(wèn)題,其實(shí),全部的屋面已經(jīng)使用了先進(jìn)的納迷材料自潔系統(tǒng),這些特殊的納迷材料涂在殼體外面,就象荷葉一樣,保證了表面不吸附水珠、灰塵、煙塵。
延伸閱讀:
高性能噴涂聚脲彈性體新型防水材料
一種與通常所制備的噴涂聚脲防水材料相比,具有更高的拉伸強(qiáng)度、斷裂延伸率和撕裂強(qiáng)度等物理性能,不但適用于一般建筑工程、基礎(chǔ)設(shè)施等防水工程,而且特別適用于大型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)特別是如高速鐵路、地鐵、隧道、水利工程等高難度防水工程。
鈦及鈦合金在建筑上的使用優(yōu)勢(shì)
傳統(tǒng)的金屬建材,尤其是屋頂材料的發(fā)展是依銅、表面處理過(guò)的鋼板、鋁、不銹鋼和彩鋼板的順序發(fā)展的。隨著時(shí)代的前進(jìn),人們對(duì)城市建筑物的要求,尤其對(duì)建筑物的美觀性要求越來(lái)越高; 伴隨建筑工業(yè)的發(fā)展,近年來(lái)建筑師追求使用比傳統(tǒng)材料更高級(jí)的建筑材料。作為新興的建筑材料,鈦及鈦合金主要有以下優(yōu)點(diǎn)。
(1)能滿足建材輕量化的要求 鈦的密度小,約為鋼的60%,銅的50%,但具有和普通鋼幾乎相同的強(qiáng)度,作為建筑可以減重70%~ 75%,容易吊裝,并可使建筑物的重心下移,提高建筑物的整體抗震能力。
(2)加工性、焊接性能好 鈦及鈦合金冷、熱加工性能好,能夠采用通用的焊接工藝進(jìn)行組件之間的連接,而且鈦材表面可自我恢復(fù)的氧化膜可以防止焊接受到破壞。此外,根據(jù)客戶的需要還可以采用多種二次加工技術(shù)和手段對(duì)鈦材的表面進(jìn)行加工,諸如蝕刻、壓花、旋壓、噴砂、噴丸、電鍍和打孔等。
(3)抗蝕性能好 鈦在空氣中很快在其表面原位生成一層堅(jiān)固的氧化物薄膜,而不需要鍍一層防腐膜,使其在氧化性酸、堿、鹽介質(zhì),特別是在濕氯氣和海水中,具有優(yōu)異的抗腐蝕性能,能抵御城市污染、工業(yè)輻射和極端的侵蝕,非常適合于建筑物的屋頂和墻面。
(4)熱膨脹系數(shù)低 與其它金屬建筑材料相比,鈦的熱脹系數(shù)小,約為不銹鋼的50%,鋁的30%,與玻璃、磚塊、水泥和石頭的接近,適于其共用。鈦的熱應(yīng)力非常低,是不銹鋼的1 /2,鋁的1 /3,可作為整體材料使用,不需要接縫來(lái)補(bǔ)嘗熱脹冷縮。
(5)無(wú)環(huán)境污染 由于鈦耐蝕性好,鈦及鈦合金材料可以100%回收,不會(huì)污染環(huán)境,可稱得上綠色環(huán)保材料。
(6)使用壽命長(zhǎng) 鈦用作建筑材料、裝飾材料,能抗百年腐蝕而不用維護(hù)和修理。從這一角度講明顯優(yōu)于其它金屬。這種優(yōu)點(diǎn)在高度腐蝕環(huán)境( 如海上建筑、濱海城市 和工業(yè)區(qū)) 尤為突出。考慮到鈦的壽命周期長(zhǎng),它的長(zhǎng)期成本性能超過(guò)不銹鋼等材料。
(7)獨(dú)特的抑菌抗菌、防霉、防污、防露、防霧功能 鈦合金板材與空氣接觸后迅速在其表面生成二氧化鈦薄層,由于TiO2膜的超親水性效應(yīng),賦予鈦合金板具有防污、防霧、防露等作用,同時(shí)通過(guò)光催化作用使得該膜層具有抗菌抑菌功能。
(8)外觀漂亮,易搭配 作為一種建筑材料,鈦本身具有閃亮的銀白色光澤。為了達(dá)到更加漂亮的裝飾效果,還可通過(guò)刻蝕、陽(yáng)極氧化處理獲得不同的圖案和色彩,并可根據(jù)需要,把屋頂做成各種形狀,再加上彩色的色彩,會(huì)使整個(gè)建筑物成為一個(gè)完美的藝術(shù)品。
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