艺术殿堂 匠心缔造——中建八局成功建造我国第一座海岛大剧院
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  • 更新时间: 2017年08月01日
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论文摘要

 

作为目前我国唯一一座建在海岛上的大剧院,珠海大剧院由一大一小两组“贝壳”组成,“珠生于贝,贝生于海”,诠释了珠海在我国大陆率先拥抱海洋文明、接受西方文明洗礼的文化底蕴。该结构呈多维曲面,其中弧形薄壁结构、钢结构、双层幕墙、机电安装、装饰声学,舞台声、光、电及机械等专业工程众多,施工难度很大,其“生长”的每一个关键节点、每一项技术攻关都凝聚着建设者们的智慧与心血。

 

思源大海  天马行空中勾勒艺术殿堂

 

大剧院向来是高贵典雅的象征,也是音乐王国最神圣的殿堂。有人说她是世界上最美的大剧院,有人说她是最浪漫的大剧院,准确地说她是我国唯一一座海岛大剧院。她就是位于我国浪漫之都、宜居之都、旅游之都——珠海市情侣中路野狸岛的珠海大剧院。该建筑创作构思源于大海,总体布局形似从海中升起的美丽鱼鳍烘托着纯净的双贝造型,形成“珠生于贝,贝生于海”的意境(见图1)。项目占地面积5.77万m2,总建筑面积约6.39万m2,大剧场观众席1550座、多功能小剧场观众席550座。

珠海大剧院观众厅取意于傍晚时分,海面与天空渐渐融合深邃,星空渐起,海滩被夕阳染成一片金黄,苍茫的海平面已经宁静下来,仿佛正在等待着一场华丽乐章的响起。通过精心设计,巧妙运用色彩的退晕和对比,既满足了舞台台口区颜色较深的原则,又把从天棚到地面不断变化的自然景象展现出来,这一氛围空灵而震撼,与演出前的候场氛围十分和谐,同时也使珠海大剧院获得了独一无二的室内艺术环境(见图2)。多功能观众厅表皮形态纯净而优雅,采用参数化设计的三维曲面自然圆融、一气呵成,观众可以近距离接触、观赏并融入其中(见图3)。

 

匠心独运 精益求精中打造文化瑰宝

 

深基坑支护及降排水施工。项目位置距离海边最近只有89m,基坑深度15m,局部18m。台仓基坑底板在海平面以下约10m,极易出现涌水、涌砂等问题,给施工带来了极大困难(见图4)。

根据地质、地下水位情况,基坑支护设计采用钻孔灌注桩+混凝土内支撑形式。通过全模型计算,确保基坑安全可靠。在施工时选择合理的降排水施工方法,在坑外布设降水井,使海水平面低于基础底板,坑内局部渗水通过埋设引水盲沟排水(见图5)。坑外降水井与坑内抽排水结合,有效解决了支护降排水难题。同时通过详细论证分析台仓区结构施工工序及细部节点处理方法,安全、可靠地完成了深基坑台仓区结构施工作业,解决了海岛地区深基坑支护及降排水施工的难题(见图6)。

“珍珠”薄壁钢骨混凝土结构施工。观众厅结构为壳状壁式框架结构体系,由28根弧形柱、12根弧形环梁和150mm厚弧形板组成。弧形墙高30m、长70m,要求采用无竖向施工缝的整体连续浇筑方法。弧形梁和柱交叉环绕,型钢和钢筋布置密集,弧形墙弧度在0.48o~20.79o,施工难度极大(见图7)。

项目创新应用BIM软件精确建模,根据工程情况将弧形结构进行竖向分段,利用BIM模型计算各分段控制点坐标辅助测量放样,在模型节点区进行型钢与钢筋交叉排布深化设计和加工,使用专业配模软件进行模板弧度拟合计算、模板配置和加工安装,最后进行自密实混凝土配制及浇筑施工,解决了国内首例“珍珠”形壳体混凝土结构及超高剪力墙多维曲面、空间定位的施工难题,满足剧院建筑声学要求(见图8)。

放射状双曲面弧形钢结构施工。本工程钢结构施工可以概括为6个字:高、异、扭、焊、精、滨。大、小贝壳分别高达60,90m,用钢量近万t。大贝壳最高点94.5m,塔式起重机难以达到此高度,加之造型奇异、结构复杂,杆件数量多达9000根,弯曲和弯扭构件数量多,定位和焊接难度大,临近海滨,抗风防腐要求高,业内人士评价此工程“施工难度超过鸟巢”(见图9)。

施工过程中,分批将工厂加工散件运输至现场,在现场将杆件制作单元组装成吊装单元。通过空间模型计算出桁架分段各节点的三维极坐标,利用全站仪将三维极坐标进行空间放样,采用“现场拼装”和“高空定位总拼”的方式,将大型放射状弧形钢结构平面进行分区,上下进行分段,分段内由两边向中间进行吊装,分区内由下往上进行施工。在弯扭构件的下方设置支撑胎架,采用D1100大型塔式起重机进行桁架整体吊装施工,待中部连接桁架安装完成后,放射状钢桁架形成整体受力体系,同时研究应用大型塔式起重机在柔性钢结构上的附着施工技术,实现其柔性附着爬升,最后由两侧向中间进行吊装合拢,完成整体放射状弧形钢结构安装施工,解决了国内首例90m高贝壳状钢结构精确定位、柔性结构附着、吊装施工难题(见图10)。

贝壳状双曲双层幕墙安装施工。本工程幕墙主要由大小贝壳外侧玻璃幕墙、穿孔铝板幕墙和屋面采光顶系统组成,总面积96000m2,主要技术难点为:①大小剧院幕墙工程为不规则扇形三维曲面,测量精度要求高,高空定位难度大;②幕墙为空间网格状,穿孔铝板分为13682个不同尺寸的单元块体(见图11);③玻璃幕墙分为12465个不同尺寸的单元块体(见图12),下料精度要求极高;④环状脚手架搭设困难,支撑受力模拟复杂。

通过将双曲面幕墙结构在竖向曲面进行分段,根据建筑曲面造型特点,在主体钢结构上搭设环状曲面弧形脚手架,同时采用有限元软件模拟脚手架不同工况受力变化。现场实测并借助BIM技术进行二次精确建模,将双曲幕墙分解成若干单元块体精确计算下料尺寸及空间定位坐标,采用全站仪进行三维放样,依次安装牛腿、龙骨、内侧玻璃面板、外侧穿孔铝板,最后注密封胶,淋水检验合格后按顺序拆除弧形脚手架(见图13)。

大型剧院声学设计及施工控制。剧院建筑是世界建筑界公认的“建筑之最难”,在珠海大剧院的内部装饰中,对声学要求也极其考究。项目基于海岛环境下海风较大的因素,建立了1∶200 刚性缩尺模型,采用案头分析、风洞试验和理论研究,对外立面穿孔板进行噪声测试(见图14)。优化歌剧院原型结构动力测试理论,对模型动态风振响应、加速度及速度响应进行理论研究、分析,最终根据数据确定海风对观众厅声学的影响(见图15)。

基于声学传播理论,建立了 Odeon室内声学三维模型(见图16),对观众厅进行几何形体声学研究与分析,通过多轮次的声学模拟、调整、试验,最终确保大剧院的声学既有丰满的混响(1.6±0.1s),又有(0C80+2dB)声音清晰度(见图17)。

项目创新研发了一种用于设备机房内隔震隔声地板,该板材由特殊橡胶材料制作而成,板材之间通过楔口实现无缝对接,在隔震板与墙体接触部位,采用特制25mm厚隔震橡胶条隔开,从而减弱设备震动及噪声的传播。同时研制出一种新型舞台木地板结构,该结构在主桁架、木龙骨、木地板之间均设计柔性接触垫片,并通过优化舞台主龙骨布置,增加木地板刚度及弹性,减少舞台木地板对剧场声学感受的不利影响。观众厅天棚、墙面及公共区域大小筒体墙面全部采用GRG声学扩散体,共13000m2。优化改进施工工艺,设计间隙隔震隔声节点,研发连接加固及接缝处理技术,满足了大剧院极高的声学要求(见图18)。

专业众多协调繁琐。与一般工程不同,剧院类建筑工程复杂,涉及的专业分包单位非常多,作为施工总承包管理单位,中建八局利用三维建模软件对所有专业进行施工建造模拟,且编制了施工总承包管理手册,对各专业分包单位专业工程师、专业技术员采取一对一模式进行现场管理及技术指导(见图19)。

珠生于贝,贝生于海,日月相映,山海相托,美不胜收,引百舸竞风流。珠海大剧院于2016年12月30日顺利举办首演活动,目前已成为珠海市高雅艺术殿堂、市民休闲场所、旅游观光胜地和城市地标景观。它的建成,有效促进了珠海市“外海内湖,一岛一园,两湾一线”区域性文化中心的形成,不仅全面提升珠海市的文化品位和城市价值,而且对粤港澳地区的文化艺术活动产生了辐射和带动作用。

 

 

 

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