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國(guó)家大劇院改變了北京城市景觀 [推薦]
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編者按：為配合《ENR》和本報(bào)首次發(fā)布“2004中國(guó)承包商、工程設(shè)計(jì)企業(yè)雙60強(qiáng)”排名，《ENR》主編及資深記者為本報(bào)撰寫了兩篇反映中國(guó)工程建設(shè)的特稿，希望和本報(bào)讀者一起分享他們對(duì)中國(guó)建筑業(yè)考察的心得。
因篇幅關(guān)系，在編譯發(fā)表時(shí)作了適當(dāng)刪節(jié)。
在離北京市中心紫禁城不遠(yuǎn)的地方，中國(guó)國(guó)家大劇院已顯出了她的面貌，這是一種開(kāi)放的標(biāo)志，更體現(xiàn)了現(xiàn)代化的節(jié)奏。這個(gè)以充滿未來(lái)色彩的鈦板和玻璃覆蓋而成的大泡泡--其周邊總長(zhǎng)度達(dá)600米，是國(guó)際設(shè)計(jì)師在北京建造的又一個(gè)新建筑，她帶來(lái)的勃勃生氣給中國(guó)首都內(nèi)斂的城市景觀增添了亮色。
這個(gè)文化建筑閃亮的外殼是由大量人工焊接成的鋼支撐的，也只有在中國(guó)才能這樣做。在這個(gè)巨型穹頂下面，是人們目光注視的中心--一座有著弧形墻面及迷人聲學(xué)效果的歌劇場(chǎng)。
這是一個(gè)平面及剖面均呈橢圓狀，大致為212×143米的穹體，穹體的最高點(diǎn)達(dá)46米，與隔街相望的人民大會(huì)堂一樣高。穹體表面的總面積為35800平方米，里面有一個(gè)2416座位的歌劇場(chǎng)，一個(gè)可容納2017名聽(tīng)眾的音樂(lè)廳，以及一個(gè)1040座的劇場(chǎng)。
這項(xiàng)劇院工程是保羅·安德魯辭去巴黎機(jī)場(chǎng)公司總建筑師職務(wù)后自己承接的幾個(gè)項(xiàng)目之一。他之所以要參與這個(gè)大劇院的國(guó)際設(shè)計(jì)競(jìng)標(biāo)，部分原因是要顯示：除了設(shè)計(jì)世界各地的機(jī)場(chǎng)外，他還能設(shè)計(jì)很多其它建筑。
由于競(jìng)標(biāo)要求一再變更，安德魯感到壓力很大，以至于他幾乎要不干了。特別是當(dāng)時(shí)官方幾乎不考慮城市規(guī)劃，而曾決定要把這個(gè)大劇院建到遠(yuǎn)離紫禁城的地方去。這樣一個(gè)大型建筑物“可不是一件可隨意推來(lái)推去的家具”，安德魯說(shuō)。
正因?yàn)楦械讲豢赡苴A得這個(gè)設(shè)計(jì)標(biāo)，安德魯不顧官方的反對(duì)意見(jiàn)，而對(duì)整個(gè)方案提出了修改意見(jiàn)。但沒(méi)想到的是，他贏得了這個(gè)標(biāo)。
FRACOISTAMISIER是安德魯請(qǐng)來(lái)在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管工程的設(shè)計(jì)師。他說(shuō)，大劇院的政府業(yè)主曾對(duì)安德魯講，“你有眼力，但我們有勇氣把這個(gè)項(xiàng)目交給你”。從安德魯隨身攜帶的草圖本上可以看出，一個(gè)屋頂下多個(gè)大廳的這個(gè)大劇院是從一組各自獨(dú)立的建筑物演變而來(lái)的。安德魯?shù)囊鈭D在于為很少到劇院來(lái)的人們創(chuàng)造一個(gè)公共的空間。
安德魯堅(jiān)持己見(jiàn)
盡管有很多分包咨詢公司，但安德魯仍參與了設(shè)計(jì)的各個(gè)方面工作，“我需要所有東西都協(xié)調(diào)一致，我必須控制一切”，安德魯說(shuō)。結(jié)構(gòu)工程師J·M·JAEGER認(rèn)為，安德魯對(duì)結(jié)構(gòu)有很嚴(yán)密的設(shè)想。來(lái)自法國(guó)政府一個(gè)建筑技術(shù)機(jī)構(gòu)的主要聲學(xué)設(shè)計(jì)師J·P·VIAN也同意應(yīng)對(duì)各個(gè)方面加強(qiáng)控制。他說(shuō)，“安德魯很堅(jiān)持他的意見(jiàn)，和他一起共事挺難的”。
正因?yàn)楸娔筷P(guān)注著安德魯，所以在由安德魯設(shè)計(jì)的巴黎戴高樂(lè)機(jī)場(chǎng)候機(jī)樓中，建成才一年的一處混凝土形通道垮塌以后，北京這個(gè)設(shè)計(jì)就又一次經(jīng)受了詳細(xì)的審查。上海建工集團(tuán)是北京這個(gè)項(xiàng)目承包商聯(lián)合體的三個(gè)成員之一，其董事長(zhǎng)蔣志權(quán)說(shuō)，巴黎機(jī)場(chǎng)候機(jī)樓通道垮塌事件后，他接到了很多電話，但是他“肯定大劇院不會(huì)有問(wèn)題”，因?yàn)檫@個(gè)不一般的設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)了有關(guān)部門以及這個(gè)項(xiàng)目的工程師的嚴(yán)格審查。
法國(guó)工程師把設(shè)計(jì)報(bào)給一個(gè)中國(guó)專家委員會(huì)，大約一百個(gè)專家審查了一個(gè)星期。從結(jié)構(gòu)的角度來(lái)看，這個(gè)審查難度很大。因?yàn)檎麄�(gè)建筑物的結(jié)構(gòu)太特殊了。專家們特別關(guān)注可能會(huì)發(fā)生的壓屈問(wèn)題。
包括覆蓋面層在內(nèi)，總重將近22000噸的整個(gè)穹體結(jié)構(gòu)，由148道固定在混凝土底座以及穹頂處的受壓環(huán)梁上的徑向桁架所組成。穹體下面是20米深的地下連續(xù)墻構(gòu)成的建筑物地下部分。整個(gè)結(jié)構(gòu)不用樁基支承，而是支承在約4米深的格型底座上。
透明度
形似弧形梯狀件的形桁架，其立桿的間距在最大跨度的底部為3.8米，在頂部為1.5米。在地面處，桁架的間距為4米，到穹頂受壓環(huán)梁處間距為1米。直徑約1.1米的管狀環(huán)梁環(huán)繞一個(gè)不大的橢圓形屋頂，并有14件梯狀桁架橫跨其上以支承玻璃。其余的覆蓋部分則由工字型的徑向桁梁支承。由于要滿足安德魯要求的透明度，所以使用了很多鋼材。在工地現(xiàn)場(chǎng)上如此多的切割、焊接作業(yè)，其費(fèi)用在其它國(guó)家是難以想像的。高峰階段，工程聯(lián)合體在現(xiàn)場(chǎng)有4000工人。
穹體玻璃下面的46道，由6厘米厚的扁鐵組成，這樣從外面看就不容易看清楚。橫檔與主桿則分別厚45厘米及36厘米。鈦板所覆蓋的架采用更經(jīng)濟(jì)的寬翼緣梁。為了看起來(lái)簡(jiǎn)潔些，安德魯不同意采用斜撐。所以在玻璃部分，相鄰架的弦桿按一定的間隔采用直徑約20厘米的橫向鋼管來(lái)聯(lián)接。
整個(gè)穹體的剛度必須同時(shí)兼顧考慮防震及風(fēng)壓兩個(gè)因素。從防震角度來(lái)看，必須有一定的柔度，但對(duì)風(fēng)壓來(lái)說(shuō)，則正好相反。為抗震起見(jiàn)，穹體的混凝土基礎(chǔ)梁與地下結(jié)構(gòu)之間采用彈性支承座作分隔。
在北京，這項(xiàng)工程的基礎(chǔ)目前是最寬、最深的，達(dá)32.5米。這樣的基礎(chǔ)深度使得大劇院的一些輔助設(shè)施可以設(shè)置在地面以下，這樣整個(gè)穹體的總高度就不會(huì)超過(guò)相鄰的人民大會(huì)堂。北京城建集團(tuán)是工程聯(lián)合體中土木和混凝土工程的承包商，其總工程師彭成軍說(shuō)，由于北京的地下水位是地下18.5米，所以他們必須建地下連續(xù)墻。施工期間，他們用了26個(gè)排水井，每天泵出的水量達(dá)28000立方米�；A(chǔ)部分的水下沉井采用了防水混凝土。
2003年7月，上海建工集團(tuán)在腳手架上吊裝頂部環(huán)梁，也就是開(kāi)始了整個(gè)穹體的吊裝，然后是吊裝由兩道環(huán)形腳手架支撐的架。三件10米長(zhǎng)的架先在地面上拼裝，然后用吊車作高難度的提升就位———因?yàn)榧艹始?xì)長(zhǎng)的弧形。每三件這樣的架組成一個(gè)徑向桁架。吊裝中采用了臨時(shí)支撐件，以防止產(chǎn)生局部屈曲。
為了減少吊裝時(shí)的壓力，底板先放置在搖上，以后再固定。為了確保吊裝完成后，整個(gè)穹體最后的形狀與安德魯?shù)脑O(shè)想相一致，通過(guò)計(jì)算確定了吊裝過(guò)程中穹體將會(huì)如何逐步彎沉，因而采取了對(duì)桁架構(gòu)件預(yù)作反撓的措施。因?yàn)榧词乖谧灾叵�，�?jì)算的彎沉度也將達(dá)到23厘米。
現(xiàn)場(chǎng)工作
上海建工集團(tuán)派出的陳劍秋副總經(jīng)理說(shuō)，承包商將只是在頂部環(huán)梁上作鋼筋反撓，同時(shí)選擇重新設(shè)計(jì)架的連接部分，以便可在就位后作調(diào)整。原先的連接采用法藍(lán)螺栓，后改為焊接鋼管。吊裝完成后，焊接在立桿上的空心鋼半球體使得鋼管與架的連接角度可以變動(dòng)。半球體與斷面為十字形的短小鑄鋼支撐管端頭相焊接，管子的中段通過(guò)可伸縮的鉸接頭與鑄件相焊接，從而可調(diào)節(jié)長(zhǎng)度。
作為聯(lián)合體中負(fù)責(zé)穹體外殼的承包商，香港建設(shè)與覆面材料加工商，珠海的KGE公司合作。在對(duì)覆面材料作全面測(cè)試后，采用了最初的設(shè)計(jì)，解決了防水等施工中的難點(diǎn)，覆面的外觀也沒(méi)有改變。
用于覆面的鈦板實(shí)際上是一種覆在鋁合金框架上的鈦、碳化硅、與不銹鋼的夾層板，是由日本三菱化工公司生產(chǎn)的。再把這種夾層板與用鋁、鎂及錳的合金制成的防水板夾固在一起，然后再把這種復(fù)合板固定在2毫米厚的鋼板上。為了適合外殼體的曲度，總共約20000塊的這種復(fù)合板有6250種不同的尺寸。為了使穹體不受暴雨的影響，沿著清洗設(shè)備的軌道設(shè)置了由5000根避雷針組成的避雷網(wǎng)。
珠海KGE公司的總工程師易洛說(shuō)，經(jīng)過(guò)今年北京好幾場(chǎng)大暴雨的考驗(yàn)，已證實(shí)了這種復(fù)合板的防水功效。
原定明年10月落成的這座藝術(shù)中心，一種批評(píng)意見(jiàn)擔(dān)心：這座投資3.25億元建成的項(xiàng)目，其運(yùn)營(yíng)成本將是很大的，特別是空調(diào)系統(tǒng)的花費(fèi)�！ �
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