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建筑结构丨中国大城市的地标建筑,就该中国人来设计

哈尔滨大剧院由马岩松建筑设计,结构设计单位为北京市建筑设计研究院有限公司。大剧院外形采用流线形飘带造型。观众厅浮岛式设计和自然光的引入,属世界首创,屋面幕墙采用国际上独创的立体纹理异形双曲结构,填补了国内建筑设计的空白。

1工程概况

哈尔滨大剧院位于哈尔滨市松北区(新城区)文化中心岛内,是哈尔滨标志性建筑,依水而建,其建筑与哈尔滨文化岛的设计风格和定位相一致。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。

在 2010 年赢得“哈尔滨文化岛”设计国际竞赛后,历时 6 年,MAD 建筑事务所在北国冰城设计的哈尔滨大剧院近日竣工,并对市民文化中心和剧院周围景观作出整体规划设计。

就像悉尼歌剧院之于悉尼的文化地标身份,MAD 团队也希望落成后的哈尔滨大剧院能够成为这座城市的地标性建筑。

主立面天窗

  小剧院远景

它坐落于松花江北岸江畔,设计灵感也恰是源自周围的湿地自然风光与北国冰封的地貌特征,建筑外立面采用白色铝质板包裹在与周边自然景观协调的建筑形体上,远远望去,张力十足的曲线结构看上去像极了雪峰,似是要与这北国风光默契呼应。 

白色铝板细节

整体建筑不仅要在外形上贴合周边城市景观,更是希望能最大限度地与这座城市接触,成为一处人们愿意来此休闲玩乐的公共空间。它在设计路径上允许市民能够从四面八方自由抵达,在这里休憩或是运动,而不仅仅是来这里看一场话剧或是听一场音乐会。

除了广场休闲空间之外,市民甚至能通过大剧院外立面上的通道,在建筑上进行攀爬,仿若在等雪峰,抵达顶部的露天剧场和观景平台,还可以一览哈尔滨城市远景。  

屋顶平台

MAD 的创始人马岩松表示:“我们希望作为城市文化中心的哈尔滨大剧院,在拥有巨大表演艺术空场地和城市公共空间的同时,也成为一处人文,艺术,自然相互融合的大地景观。”

这一设计思路与 MAD 为《星球大战》导演乔治·卢卡斯设计的芝加哥卢卡斯叙事艺术博物馆方案颇有几分相似,后者的整体外型呈现出山峦起伏的样子,白色的外立面自下延伸至附近的水面,往上则向天际延伸,在周围高楼林立的块状天际线的包裹下,柔和的外部曲线给人流动的感觉,仿佛是高楼丛林中一座低矮的小山,将周围的城市空间与环境融为一体。  

芝加哥卢卡斯叙事艺术博物馆

来到哈尔滨大剧院内部,大堂顶部巨大的天窗成为焦点,阳光通过天窗上金字塔般的结晶幕墙单元倾泻而入,洒满整个大堂。

而考虑到剧院本身所需要的声学效果,MAD 团队选择了质感温暖的水曲柳木材,做成环绕大剧场室内外的曲面墙体,兼顾美观与功能。

  大剧场主舞台

  大剧场座位区

值得一提的是,在小剧场的舞台后方,是一片巨大的隔音玻璃幕墙,使其能够以自然为背景,成为室外环境延伸的一部分。  

小剧场

  小剧场大厅

哈尔滨大剧院包括大剧场(1564座)、小剧场(414座)、地下车库及附属配套用房等。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);小剧场地上3层,地下1层(舞台台仓地下2层);地下车库地下1层,高度6.6m。基础埋深2.3m,大、小剧场基础均采用桩筏基础,车库采用桩基础、柱下独立承台。

大剧场纵向剖面

小剧场纵向剖面

2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。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。

结构单元划分示意

2.1大剧场

大剧场钢结构由后区钢结构、玻璃顶、侧面钢结构、旋转楼梯4部分组成。后区钢结构屋面在35m以下采用折梁,依附于后区混凝土结构之上。

大剧场钢结构三维示意图

大剧场钢结构各部分俯视图

各榀钢梁之间设置一定横向水平支撑,后区钢结构屋面上各层飘带交接的部位设置人行步道;后区35m平台以上采用双层网壳,玻璃顶钢结构为单层网壳,跨度15.7~45.5m,总长度70.45m,网格形式为菱形,边长2.3~3.5m,支承在周边的混凝土与两侧的钢结构上。

大剧场玻璃顶钢结构平面图

大剧场玻璃顶钢结构轴测图

侧面钢结构为双层网壳,长度55~80m,除侧面以及前后区交界位置支承于混凝土结构之外,自重主要由落地的格构柱承担。根据建筑专业对外露钢结构的要求,玻璃顶的单层网壳与侧面的双层网壳之间采用下图(c)所示的连接构造。

(a)平面

(b)轴测图

(c)单双层网壳的过渡

大剧场侧面钢结构

旋转楼梯分为三段,第一段是两端支承于框架梁的单跑钢梁;第二段是两根旋转180°的U形主曲梁,曲梁间通过楼梯踏步次梁相连,两根主曲梁起止点分别支承于高6m与10m的混凝土结构上,其中外环主曲梁在长度中点处由侧面钢结构提供竖向支承;第三段结构形式与第二段基本相同。

大剧场旋转楼梯三维示意图

2.2小剧场

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。后区悬挑端采用钢桁架结构,后区侧面为折梁结构,后区剧场顶部为弧形钢梁。双层网壳主要支承在格构柱上,格构柱直接落到基础。玻璃顶采用单层网壳结构,通过连接构件支承于周边双层网壳结构上。

(a)三维示意图

(b)小剧场钢结构各部分俯视图

(c)小剧场后区悬挑端

小剧场钢结构

3 钢结构节点

对于部分复杂节点,采用有限元分析的方法对应力进行了校核。节点分析时采用四面体实体单元。选取大剧场玻璃顶与双层网壳转换的一个典型节点进行分析,结果表明,该节点基本处于弹性工作状态,少数应力较大的区域主要出现在杆件相连处,应通过增加加劲板的方式进行加强处理。

(a)在整体模型中的位置

(b)节点区域最大应力/MPa

玻璃顶与双层网壳转换典型节点

选取小剧场后区悬挑桁架相贯的一个典型节点进行分析,结果表明,该关键节点区域处于弹性工作状态。节点的约束边界上出现少数应力较大的区域,原因是分析时采用刚性约束连接的方式进行边界模拟,使这些区域出现应力集中。

(a)在整体模型中的位置

(b)节点区域最大应力/MPa

小剧场后区典型节点

更多美图欣赏:

更多内容详见《转自:建筑结构-公众号》杂志2013年第17期(9月上)北京市建筑设计研究院有限公司专辑文章:《哈尔滨大剧院结构设计研究》;作者:朱鸣,戴夫聪,张玉峰,刘飞,刘传佳,王春磊,李华峰,朱忠义,张徐;单位:北京市建筑设计研究院有限公司。

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作者: ganggouren

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