大剧院结构设计
西安领事馆区大剧院屋盖结构设计
D O I：10. 19701/j .jzjg.2021. 11.006
建筑结构 Building Structure
Vol.51 No. 11 Jun. 2021
西安领事馆区大剧院屋盖结构设计
张 涛 ， 王洪臣， 韦孙印
( 中国建筑西北设计研究院有限公司，西 安 710018)
i 工程概况 西安领事馆区丝路国际文化艺术中心位于西安
市浐灞生态区浐灞大道、金 茂 一 路 、金 桥 五 路 、金茂 七路范围内，建 筑 总 面 积 约 为 149 000m2,由大剧院 及多功能厅、美术博物馆和政务中心四个建筑单体 组成 。大 剧 院 是 核 心 建 筑 ，功 能 主 要 以 音 乐 剧 、戏 曲 、歌 舞 话 剧 为 主 ，设 有 1 3 4 5 个 座 位 的 剧 场 ，其造 型呈飘带状，地 上 5 层 ，地 下 2 层 ，最大平面尺寸为 130m x80m ，建 筑 最 高 点 高 度 约 37m。主舞台平面尺 寸 约 31 mx21m,主 舞 台 台 口 高 10m,宽 16m ,主舞台 部 分 设 置 4 个升降台供演出使用，侧 台 进 深 21m,宽 18m,设 置 4 道 车 台 ，提 供 运 景 、布 景 的 需 求 。舞台
分析中考虑了结构自重、屋 面 恒 载 、屋 面 活 载 、屋面
雪 荷 载 、风 荷 载 、温 度 作 用 和 地 震 作 用 ，具 体 取 值
如下： (1)
屋 面 恒 载 标 准 值 ：上 弦 〇.7kN/ m2( 双层网
壳部 分 ，包括屋 面 维 护 材 料 、檩 条 体 系 ，不包含结构 自重），下 弦 吊 挂 荷 载 〇.3kN/ m2;屋面檩条系统自
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中国国家大剧院建筑结构分析
中国国家大剧院建筑结构分析
结论
中国国家大剧院的建筑结构不仅体现了现代 建筑的科技与艺术结合的特点，还充分考虑 了对环境的尊重和保护。同时，建筑结构与 表演艺术和视觉艺术的融合也使其成为一座 真正的艺术殿堂。这座建筑的建成不仅代表 了中国建筑设计的水平，也为中国当代建筑 的发展树立了新的标杆
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空气质量和视觉效果；同时，建筑还采用了透水性铺装材料，减少了地表径流和城市热岛效应
中国国家大剧院建筑结构分析
建筑结构与艺术的融合
中国国家大剧院作为一座艺术殿 堂，其建筑结构与艺术的融合也 是其魅力所在
中国国家大剧院建筑结构分析
建筑结构与表演艺术的融合
大剧院的建筑结构为表演艺术提供了良好的舞台。例如，建筑的舞台采用了可升降、可旋 转的设备，为表演提供了更多的可能性；同时，建筑的观众席也采用了阶梯式设计，为观 众提供了最佳的观赏角度 建筑结构与视觉艺术的融合 大剧院的建筑结构也为视觉艺术提供了良好的展示平台。例如，建筑的玻璃幕墙可以反射 阳光和月光，形成独特的视觉效果；同时，建筑的金属屋面也可以通过灯光的设计，为夜 晚的演出增添色彩
雨水用于绿化灌溉和景观水体，实现了水资源的循环利用 大剧院的室内环境设计也充分考虑了人体舒适度和环境质量。例如，室内空间采用了自然采光和通 风设计，提高了室内环境的舒适度；同时，室内还采用了环保材料和装饰材料，减少了甲醛等有害
物质的释放 大剧院的室外环境设计也体现了对环境的尊重。例如，建筑周围种植了大量的绿植和花卉，提高了
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中国国家大剧院建筑结构分析
目录
引言
建筑结构概述
外围护结构分析
设备系统分析
建筑设计对环境的尊重
建筑结构与艺术的融合
国家大剧院施工组织设计
国家大剧院施工组织设计目录第一章工程概况 (3)第二章编制依据 (8)第三章主要机械选用及性能一览表 (9)第四章施工总平面布置 (11)第五章施工工艺及施工方法 (31)第六章主要施工技术措施 (109)第七章质量保证措施 (118)第八章关键过程 (124)第九章安全保证措施 (124)第十章工程设备、要料汇总 (137)第十一章施工管理人员配备计划 (152)第十二章劳动力配备计划 (153)第十三章施工进度计划 (156)第一章工程概况1.1 结构概况及特点国家大剧院（图1）位于人民大会堂西侧，北至西长安街，南面、西面均为居民区；总占地面积约20 万m2。
由北侧建筑（201 区——地下停车场）、中心建筑（202 区——大剧院主体建筑）和南侧建筑（203 区——地下主机房）三部分构成。
图1 国家大剧院鸟瞰202 区大剧院主体建筑由歌剧院、戏剧院、音乐厅组成（见图2）。
整个工程由北京城建—香港建设—上海建工国家大剧院工程总承包联合体承建，其中联合体钢结构分部承担壳体钢结构工程的制作及安装任务。
国家大剧院主体建筑钢结构椭球体壳体（以下简称“壳体”）为一超大空间的壳体，东西长约212m，南北约144m，高约46m。
整个钢壳体由顶环梁、梁架构成骨架；梁架之间由连杆、斜撑连接。
图2 大剧院主体建筑顶环梁通长采用φ1117.6-25.4THK 钢管，中间矩形框采用矩形箱型梁。
整个顶环梁长约60m，宽约38m。
顶环梁半圆区内搁栅呈放射状分布；矩形框内南北向搁栅采用60mm 钢板梁，东西向采用φ194钢管，搁栅呈网格状分布。
整个顶环梁总重约700t。
梁架分为A 类（短轴梁架）、B（长轴梁架）；A类梁架采用60mm厚钢板制作，B 类梁架采用上下翼缘不等的焊接H 型钢。
A 类梁架共46 榀，B 类梁架共102 榀。
斜撑及连杆均采用钢管；短轴梁架之间连杆节点采用铸钢节点连接，长轴梁架连杆采用钢套筒连接。
结构特点：该壳体为一超大型空间结构，结构体量大。
哈尔滨大剧院结构设计
哈尔滨⼤剧院结构设计⼀、⼯程概况哈尔滨⼤剧院依⽔⽽建，与哈尔滨⽂化岛的设计风格和定位相⼀致，体现出北国风光⼤地景观的设计理念。
外形采⽤流线型飘带外形，⾃然融⼊周围的湿地环境。
⼤剧院内部楼座采⽤浮岛式设计。
该项⽬包括⼤剧场（1 564座）、⼩剧场（414座）、地下车库及附属配套⽤房等。
飘带形的造型由多种形式的钢结构组成，包括单层⽹壳、双层⽹壳、折梁结构，内部异形楼梯为钢结构。
⼤剧场地上8层，地下1层（主舞台台仓及乐池部分为地下2层），建筑⾼度地上56. 48m，地下6.5m（台仓局部15m）。
⼩剧场地上3层，地下1层（舞台台仓地下2层），建筑⾼度地上25.75m，地下6.5m（局部9.5m）。
地下车库地下1层，⾼度6.6m。
⼤剧场纵向剖⾯⼩剧场纵向剖⾯⼆、结构布置根据建筑体型与功能分区，将整个建筑划分为10个结构单元，包括⼤剧场、⼩剧场、6个车库单元与2个⽔池桥单元。
各结构单元之间的防震缝宽度为100mm，满⾜中震不碰撞的要求。
结构平⾯简图⼤剧场与⼩剧场采⽤钢筋混凝⼟框架剪⼒墙结构，外壳及异形楼梯采⽤钢结构。
⼤剧场钢结构由后区钢结构、玻璃顶、侧⾯钢结构、旋转楼梯四部分组成。
⼩剧场钢结构包括五个部分：后区悬挑端、后区侧⾯、后区剧场顶部、公共空间落地双层⽹壳、玻璃顶单层⽹壳。
⼤剧场钢结构各部分俯视图⼩剧场钢结构各部分俯视图三、结构基本计算结果由于钢结构体型复杂，采⽤MIDAS GEN V7.30软件建⽴整体模型，同时采⽤PKPM 2008中的SATWE软件建⽴整体简化模型，将异形钢结构的荷载加到⽀座处。
钢结构构件设计主要采⽤MIDAS的结果，混凝⼟构件的设计主要采⽤SATWE的结果，与钢结构相连的混凝⼟构件参考MIDAS的结果。
⽂中给出了⼤剧场和⼩剧场的周期与振型、地震剪⼒与位移、弹性时程分析主要结果（时程分析结果与反应谱分析结果基本相符，可以采⽤反应谱分析的结果进⾏设计）。
国家大剧院结构设
国家大剧院主体建筑由外部围护结构和内部歌剧院、音乐厅、戏剧场和公共大厅及配套用 房组成。外部围护结构为钢结构壳体，呈半椭球形
国家大剧院内有三个剧场，中间为歌剧院、东侧为音乐厅、西侧为戏剧场，三个 剧场既完全独立又可通过空中走廊相互连通
音乐厅
国家大剧院音乐厅洁白肃穆， 色调风格宁静、清新而高雅， 位于歌剧院东侧，以演出大型 交响乐、民族乐为主，兼顾其 它形式的音乐演出
戏剧场
戏剧场是国家大剧院最具民 族特色的剧场,真丝墙面烘托 出亲切、热烈而传统的气氛， 营造出颇具中国特色的剧场 氛围。
国家大剧院歌剧院
歌剧院是国家大剧院内最宏伟ห้องสมุดไป่ตู้建筑，以华 丽辉煌的金色为主色调。主要供大型歌剧、 舞剧演出使用。
END
谢谢！
德州大剧院结构设计_孙海林罗敏杰陆颖高芳华祖光谦张红新
软件 周期 T1 （ 平动） T2 （ 平动） T3 （ 扭转） 剪重比 层间位移角 最大位移与层 平均位移之比 X 向地震 Y 向地震 X 向地震 Y 向地震 X 向地震 Y 向地震 SATWE 0. 358 2 0. 326 3 0. 290 9 5. 28% 5. 11% 1 /5 717 1 /6 661 1. 39 1. 48 ETABS 0. 371 7 0. 342 2 0. 321 6 5. 4% 5. 3% 1 /4 815 1 /6 025 1. 34 1. 14
［3 ］ ［1 ］
取地震加速度为 0. 10 g， 并 按照地震烈度 7 度计算， 按照 7 度 采 取 抗 震 措 施， 设计采用特征周期值为 0. 55s。 A 区歌剧院由观众厅、 主舞台、 侧舞台、 后舞台 等组成， 地下 3 层， 地上 5 层。由于剧院本身功能需 要， 主舞台、 侧舞台、 后舞台及观众厅等区域不可避 免地存在楼板开大洞的情况， 楼板连接薄弱， 引起平 面特别不规则； 整个建筑较空旷， 结构平面抗扭刚度 较小。根据建筑平面的划分及结构抗侧能力的考 虑， 选用了钢筋混凝土框架剪力墙结构体系； 利用 大剧场观众厅和舞台周边封闭的墙体设置钢筋混凝 土剪力墙， 在满足结构抗侧力要求的同时， 也满足了 建筑声学的要求。A 区歌剧院剪力墙布置如图 8 所 示。在布置剪力墙时适当控制其整体数量， 为避免 单段墙体刚度过大， 对较长的墙体适当开结构洞， 以 满足结构设计需求， 不同部位剪力墙厚度不同， 为 200 ～ 700mm。歌剧院最外围风帆造型和局部屋顶 采用钢结构， 其他均采用钢筋混凝土框架剪力墙
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工程概述
德州大剧院位于德州市文体中心东南角， 河东 中心公园景观轴上。北侧为已建成的德州体育馆， 南 隔东方红路与行政中心遥遥相望， 东侧为康博大道， 交通便利。德州大剧院于 2013 年 10 月在中国第十 届艺术节期间投入使用， 并被评为第十届中国艺术节 优秀场馆。本工程竣工后的照片见图 1 和图 2。 2 德州大剧院总建筑面积为 38 105m 。 包括一 个 1 542 座（ 含升降乐池 122 席） 的歌剧院、 一个 639 座的多功能小剧场、 一个 170 座的报告厅以及会议 室、 贵宾室、 化妆室、 排练厅、 附属办公、 设备机房等 相关配套设施， 歌剧院和多功能小剧场之间为城市 共享大厅。 建筑地上 5 层， 地下 3 层， 建筑高度为 23. 65m（ 局部 37. 00m） 。建筑平面图见图 3 ， 建筑剖 面图见图 4 和图 5 。 建筑呈现椭圆形的主体造型， 并巧妙地延续出弧形墙体； 主入口幕墙及两侧为椭 圆形体的竖向穿孔板造型。 2 结构选型 由图 3 和图 4 可以看出， 本建筑由 A 区歌剧院、 B 区多功能小剧场、 C 区城市共享大厅等三个功能 区域组成， 建筑平面呈不规则形状， 楼层存在高差。 考虑到建筑的平面尺度以及各个功能区域的结构体
国家大剧院中的建筑设计思想
国家大剧院中的建筑设计思想1. 引言1.1 国家大剧院的背景介绍国家大剧院的建造历时近五年，于2007年正式对外开放。
其建筑设计来自法国著名建筑师保罗·安德鲁，设计理念融汇了古典与现代的元素，展现出独特的艺术魅力。
国家大剧院的建成不仅为中国的文化事业注入新的活力，也为世界建筑发展提供了新的思路和范本。
国家大剧院以其独特的建筑风格和丰富多彩的文化艺术活动吸引了广泛的观众和艺术爱好者。
它成为了中国文化的一张名片，展示了中国文化艺术的魅力和创新。
国家大剧院的背景介绍不仅是中国文化事业发展的见证，也是中国文化艺术传承与创新的象征。
2. 正文2.1 国家大剧院的外观设计圆形的国家大剧院外观设计别具一格，被人们誉为“大瓦片”。
整座建筑呈现出如同一块巨大的玻璃般闪烁的表面，同时又有着柔和的曲线和圆润的弧线，给人一种流畅和优美的感觉。
建筑被大片透明玻璃包裹，看起来如同一个晶莹剔透的水晶球，充满现代感和未来感。
立体的外观设计中，大剧院融合了线条、曲线和圆弧等元素，展现出现代建筑的精髓。
建筑外观的设计不仅令人眼前一亮，更是将建筑与自然和谐统一，使其成为城市的地标性建筑。
建筑设计师在外观设计中巧妙地融入了东方传统建筑的元素，如圆形的造型，让整个建筑呈现出简洁而又典雅的气质。
建筑表面的玻璃材料能够反射周围景色，使其与周边环境相互融合，与天空、湖水等景观相得益彰。
国家大剧院的外观设计体现了现代城市建筑的新趋势，给人们带来全新的视觉体验。
这种独特的外观设计不仅展现了建筑师的高超设计技巧，更让人们对建筑的未来发展充满了期待。
2.2 国家大剧院的内部结构设计国家大剧院的内部结构设计是该建筑设计中的一个重要组成部分。
内部结构设计旨在创造一个可以容纳大量观众并提供良好观赏体验的空间。
国家大剧院的内部结构设计充分考虑了观众的视线和舒适度，采用了先进的声学技术和舞台设备，以确保表演的质量和效果。
在国家大剧院的内部结构设计中，舞台和观众席的布局被精心设计，确保观众可以从任何角度都能享受到舞台上的表演。
“晶耀浑河”——沈阳盛京大剧院建筑设计
共享空间及水晶形体的玻璃壳体维护结构等
五层 +24.500
音乐厅化妆间、音乐厅辅助用房、乐队排练休息厅、综合 剧场后舞台上空、共享空间及水晶形体的玻璃壳体维护
结构等
六层 音乐厅、办公及辅助用房、综合剧场后舞台上空、大排练
+28.900
厅、共享空间及水晶形体的玻璃壳体维护结构等
七层 排练厅、管风琴房、共享空间及水晶形体的玻璃壳体维护
+36.900
结构等
7.5m 平 台底下
设备机房、职工餐厅、厨房、停车位
部分
盛京大剧院可以举办各类舞剧、话剧、歌剧、芭蕾、音乐会 和综合晚会等众多演出活动，建筑的多功能组成能够使它紧 密而敏感地融入城市肌理中，成为一种高度表达性的焦点建 筑。三大空间均经过精密的声学计算，力求各个种类的演出 效果都能达到完美与极致。
2018.01
111
Doors & Windows
网格组成的单层折面，是国内最大、最复杂的空间网壳结构。 仰仗如此恢宏的结构骨架，清透的玻璃幕墙由此展开，为我们 呈现出如此棱角分明、形态自由的灵魂之作。
如此硕大的“钻石”，拥有上万吨重的钢骨架，共耗费 89 根 钢结构主构件、576 根次构件、26 个铸钢节点和 36 组预埋钢 件。其中最重的铸钢节点达到 103t，如此特殊超大超重节点， 应用在国内建筑钢结构工程中也是极为罕见。
造型与突破 在非常严苛的场地条件下，盛京大剧院实现了许多突破。 局促的用地，众多的复杂功能，必须融入其中，正是这种 挑战，激励了设计师们创造的勇气，大胆地突破了常规演艺中 心的平面布局，由二维平行布局改为竖向叠加，在国内是史无 前例的。将一个 1200 座的音乐厅垒叠至一个 1800 座的大剧 场之上，两个不规则的钢筋混凝土空间结构竖向垒叠，形成 “盒上叠盒”的复杂空间结构体系。为此设计师们付出了无数 的辛劳，不仅确保其安全稳固，更是为“钻石”增添了光辉。 实现了“盒上叠盒”之后，设计师们又寻求了另一个突破， “壳中有壳”。整个“巨钻”的外壳是通过名为“大跨度非常无 序空间网壳结构”来实现的，与上下叠合的钢筋混凝土是完全 脱开的。其平面跨度为 190mx160m，由无数个有序的三角形
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（芯筒面积/总面积=34%）
高度（m）
水平抗侧力体系
楼层参考点侧移曲线
35
30
侧移曲线
参考线
25
20
15
10
5
0
0
0.5
1
1.5
2
➢ 本工程地下室为半埋入式结构，考虑了结构的整体稳定及抗倾 覆验算，并且考虑由桩基承担全部水平荷载的传递
二、上部结构
➢结构关系相当复杂，我们从几个条线上来整理：
➢观众厅、舞台区、后台区、侧台区及楼电梯间采用8个钢筋混凝土 筒体承重，并作为结构的主要水平抗侧力体系。
➢舞台大跨度、大荷载部分采用钢结构桁架，侧台、后台及观众厅采 用双向预应力井格梁，作为跨越式结构。
➢走廊、大堂、侧厅采用钢筋混凝土框架结构。
➢钢结构屋架作为附属结构依附于主体钢筋混凝土结构上，计算时仅 考虑其质量对整体结构的贡献，而忽略其刚度的影响。钢屋架自身通 过单独验算满足变形及强度要求。
中剧场观众厅
钢屋架附 属结构
后台及侧台
大剧场观众厅
中剧场
典型剖面
大剧场
钢筋混凝土 框-筒主体结 构
三、结构计算
重庆大剧院结构设计介绍
此色块代表 可重新置入 所需放的照 片或效果图
内容简介
➢ 基础设计 ➢ 上部结构设计 ➢ 结构计算 ➢ 超长结构设计 ➢ 抗震设计 ➢ 大跨度、大悬挑、桁架的计算分析 ➢ 施工工况考虑 ➢ 科研试验 ➢ 主要图纸 ➢ 现场照片
一、基础设计
➢ 本工程采用嵌岩桩
➢ 按《建筑地基基础设计规范GB50007-2002》、《重庆市建筑 地基-基础设计规范DBJ50-047-2006》以及《建筑桩基技术规范 JGJ94-94》进行比对
①整体模型 （X 向）
6567.00 2548.11 7813.59 10147.78 11056.67 8938.75 9596.44 11216.44 2895.31 16850.18 2794.58
②主体模型 （X 向）
6034.47 3046.96 8169.54 10147.78 11056.67 8938.75 9596.44 11216.44 2895.31 16850.18 2794.58
完整模型
主体模型
钢结构附属模型
整体模型与主体模型周期对比表
周期 T1 T2 T3
①整体模型 0.3921 0.3480 0.3449
②主体模型 0.3813 0.3416 0.3299
差比 2.75% 1.84% 4.35%
备注 主振型 主振型 主振型
楼层地震剪力对比表
楼层
11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
➢2层观众厅入口大悬挑采用预应力结构，悬挑距离约10米。设计时 将考虑竖向地震作用影响，重力荷载需放大10%进行局部验算，并控 制适当的预应力度。
➢对于楼板局部振动控制基频大于8～15Hz，对于大悬挑人致振动控 制基频大于3Hz。
500*800 h=250 楼梯
500*1000
楼梯
h=250
500*800
500*1000
500*800
500*1000 SB-1
SB-1
SB-1 SB-3
SB-1
压型钢板
SB-1
SB-1 SB-3
SB-1 31.000 SB-2
SB-1
HJ-5
SB-1 SB-1
SB-1 HJ-4
800*400*20*40
WJ4
钢
结
构
屋
架
自
振
模
态
演
Mode I
示
Mode III
Mode II Mode IV
四、结构超长处理
➢建筑物地下部分达177x270m，地上部分100x220m，结构不设缝 ➢计算温度作用，在首层楼板内施加预应力，并加强楼板配筋率 ➢屋面钢结构，计算温度作用工况，支座设计时考虑预留温度变形缝 ➢施工后浇带，以释放施工阶段的混凝土的收缩、徐变 ➢加入适宜的外加剂，并考虑利用混凝土的60天强度设计
② 主体模型 （Y 向）
3900.24 2119.32 6579.17 9222.42 10068.42 8950.63 9310.16 10412.93 2646.24 16534.89 2229.57
差比 （Y 向） 18.33% 26.91%
5.59% 2.07% 2.88% 7.14% 6.48% 6.25% 1.84% 12.47% 2.68%
首层楼板温度工况应力分布图（X向）
首层楼板温度工况应力分布图（Y向）
五、抗震设计
➢本工程高宽比0.3，结构在水平荷载作用下具有明显的剪切变形特征
➢楼板局部不连续：第一、采用弹性楼板假定。第二、结合声学要求尽量采用厚板 布置，加强薄弱部位连接。第三、对重要的连接部位进行弹性板有限元分析
➢计算的柔软层问题：第一对柔软层构件在截面设计时将地震作用放大1.5倍，使得 其受剪承载力不小于相邻楼层的65%；第二8个核芯筒将承担“柔软层”所有的地震 水平剪力。
➢如采用钢屋架与下部混凝土结构整体模型，局部振型多，计算量大 且计算精度低。
➢实际采用总装分析的思路：下部框架-剪力墙主体结构与上部钢屋架 分开计算，同时考虑两者间相互影响。
➢钢筋混凝土主体结构，偏安全地忽略了附属钢屋架的刚度，仅考虑 其质量的贡献，计入其重力荷载代表值所引起的地震作用
➢钢屋架附属结构另外采用SAP2000单独建模，以主体结构作为其约 束边界，计算其变形及杆件内力
差比 （X 向）
8.11% 19.58% 4.56% 3.91% 1.79% 0.40% 2.06% 8.29% 5.99% 15.29% 8.29%
① 整体模型 （Y 向）
3900.24 2419.32 6579.17 9222.42 10068.42 8950.63 9310.16 10412.93 2646.24 16534.89 2229.57
2.5
侧移（mm）
核芯筒代表点变形简图
动力时程剪力分布图
Y向地震作用下转换层 楼板剪应力分布图 (Max=0.5 MPa)
六、大跨度、大悬挑、桁架的计算分析
➢本工程有多处大跨度，大悬挑。大跨度采用钢桁架作为跨越式结构 DISC2 处采用双向悬挑方式：横向悬挑距离9.5米，下挂荷载达3000 吨；纵向悬挑距离长达52米 大剧场观众厅顶采用双向砼预应力井格梁体系