驚！6750噸鋼架結(jié)構(gòu)卻沒(méi)有柱子支撐，如何做到的！

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)家大劇院設(shè)計(jì)之初有兩個(gè)原則：第一，它是世界一流的劇院；第二，它不能搶過(guò)人民大會(huì)堂。最終的大劇院以一個(gè)龐大的橢圓呈現(xiàn)在世人面前，成為一個(gè)造型新穎，構(gòu)思獨(dú)特的地標(biāo)性建筑。

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。

中國(guó)第一大穹頂由

6750噸鋼梁架起

國(guó)家大劇院殼體結(jié)構(gòu)由一根根弧形鋼梁組成，這個(gè)巨大的鋼鐵天穹幾乎可以將北京工人體育場(chǎng)全部罩住。 

令人驚奇的是，如此巨大的鋼架結(jié)構(gòu)中間卻沒(méi)有用一根柱子支撐。也就是說(shuō)，重達(dá)6750噸的鋼結(jié)構(gòu)要完全依靠自身的力學(xué)結(jié)構(gòu)體系來(lái)保證安全穩(wěn)定。

這種柔性的設(shè)計(jì)使得國(guó)家大劇院就像一個(gè)太極高手，用以柔克剛、四兩撥千斤的手段化解了來(lái)自外界的各種力量。在大劇院的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)的用鋼量每平方米僅197公斤，低于許多同類的鋼結(jié)構(gòu)建筑。這個(gè)殼體鋼結(jié)構(gòu)施工難度極大，在吊裝鋼梁時(shí)，使用了國(guó)內(nèi)最大噸位的吊車。

澆筑地下隔水墻

防周邊地基沉降

國(guó)家大劇院高46米，但其地下深度卻有10層樓那么高，有60％的建筑面積都在地下，最深達(dá)到32.5米，是目前北京地區(qū)公共建筑最深的地下工程。 

大劇院地下蘊(yùn)藏著豐沛的地下水，這些地下水所產(chǎn)生的浮力可以托起重達(dá)100萬(wàn)噸的巨型航母，如此巨大的浮力足以托起整個(gè)國(guó)家大劇院。

傳統(tǒng)的解決辦法是將地下水不停地抽出，但這樣抽取地下水的后果是，將會(huì)在大劇院一帶的地下形成一個(gè)5公里范圍的"地下水漏斗"，導(dǎo)致周邊地基發(fā)生沉降，甚至地面建筑可能出現(xiàn)裂縫。

為了解決這一難題，工程技術(shù)人員經(jīng)過(guò)精密調(diào)研，用混凝土從地下水最高水位直到地下60米黏土層，澆筑一道地下隔水墻。這個(gè)由地下混凝土墻體形成的巨大"水桶"，可以將大劇院地基圍得嚴(yán)嚴(yán)實(shí)實(shí)。水泵就在"水桶"里面將水抽走，這樣，無(wú)論地基里怎么抽水，"水桶"外的地下水也不會(huì)受影響，因而周圍的建筑物也就安然無(wú)恙。

密閉空間的空調(diào) 

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)。

鈦合金屋面的安裝

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。

屋面殼頂?shù)那逑?/p>

鈦金屬屋面殼頂?shù)那逑词羌闊┦?，有人提出，如果使用人工清潔的方式，?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。

石材全部國(guó)產(chǎn)

呈現(xiàn)錦繡大地

大劇院共使用了20多種天然石材，全部來(lái)自國(guó)內(nèi)十余個(gè)省市。僅大廳的22個(gè)區(qū)域就使用了十余種石材，名為"錦繡大地"，寓意中華民族的錦繡山河。 

有來(lái)自承德的"藍(lán)鉆"、山西的"夜玫瑰"、湖北的"滿天星"、貴州的"海貝花"……其中很多都是稀有品種，如產(chǎn)自河南的"綠金花"已是絕版石材。

鋪設(shè)在橄欖廳產(chǎn)自北京的"白玉翡翠"為白色石材帶斜線綠筋，斜線紋路天然生成，且全部朝同一方向，十分罕見。大劇院石材鋪設(shè)總面積約10萬(wàn)多平方米，工程人員堅(jiān)持使用國(guó)產(chǎn)石材，幾經(jīng)周折才全部找到在色彩和紋路上吻合設(shè)計(jì)師理念的石材。

如此大規(guī)模的無(wú)輻射石材開采、加工對(duì)工程人員來(lái)說(shuō)也是巨大的挑戰(zhàn)，就連設(shè)計(jì)師安德魯也驚嘆于中國(guó)石材的繽紛艷麗和中國(guó)石材開采、加工技術(shù)的精湛。

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。

這座“城市中的劇院、劇院中的城市”以一顆超越想象的“湖中明珠”的奇異姿態(tài)出現(xiàn)。表達(dá)的是內(nèi)在的活力，是外部寧?kù)o籠罩下的內(nèi)部生機(jī)。大劇院代表了一個(gè)時(shí)代的結(jié)束與另一個(gè)新的時(shí)代的開始。