精工钢构 珠海歌剧院“日月贝”结构设计建造

2014年05月22日 17:55 来源:中国钢结构在线 编辑:梦洁


1    工程概况

     珠海歌剧院由体型相似的大剧院和小剧院组成,“日月贝”建筑方案取自“珠生于贝,贝生于海”,诠释的是珠海在中国大陆率先拥抱海洋文明、率先接受西方文明洗礼的富有历史文化沉淀的城市精神特质。
     项目总建筑面积59313m2,其中歌剧院主体建筑面积为48500m2,配套建筑面积10500m2。最大平面轮廓尺寸为210m×220m,分为大剧场和小剧场、突出造型的贝壳部分、车库以及大小剧场之间共享大堂(大天窗)及入口。大剧场由混凝土主体及具有标志性造型的贝壳构成,主体采用框架--剪力墙结构体系,贝壳采用空间网格钢结构体系,包裹剧场核心区,为剧场提供竖向交通及配套功能用房。紧贴钢结构的是玻璃幕墙及格栅铝板。剧场主体高40m,贝壳高度90m。剧场结构平面不规则且局部框支,观众厅外轮廓为空间弧形壳体,受力复杂;同时工程地处海岛边沿,形体较高,属于典型的风荷载控制结构。

珠海歌剧院钢结构工程由精工钢构集团负责加工制作和安装,小贝壳和中部大天窗目前已吊装完成,正在进行涂装防护工程,大贝壳已完成50%的安装,预计今年7月中下旬吊装完成。

 

钢结构吊装工程


歌剧院平面布置图


2     结构体系
        大剧场结构由主体混凝土结构与外围的贝壳钢结构组成,主体混凝土结构主要分为主台、侧台、后台及观众厅部分,均开大洞,且局部有框支结构。贝壳钢结构位于主体结构两侧包合住大剧场主体,其基座部分落在主体侧台顶及后台墙顶,其余均落在底板上,贝壳钢结构最高点为90m。


 

 (a)平面图



              (b)剖面图
歌剧院结构平剖面



剧场纵剖面


 
观众厅结构空间


 
 观众厅结构横剖图


 
 贝壳钢结构纵剖及与主体观众厅顶的连接


3     结构设计难点
    (1)主体结构平面存在多处开大洞,导致地震力传递不均匀。
    (2)主体结构在侧台台口处有局部框支结构,导致侧向刚度不规则,尤其是Y向抗侧刚度削弱很大。
    (3)观众厅内楼座承重弧形墙上下错开,采用斜柱转换,底部承重墙开大洞。
    (4)主体结构附属大跨度空间结构,计算复杂,尤其是两种结构之间连接处,受力大且复杂。
    (5)由于场地地层除花岗岩外,主要为人工填土及第四系海陆交互相沉积地层,在7度地震作用下会产生严重液化现象。
4   主要分析结果
    (1)针对剧场主体结构平面不规则及局部框支结构,分别对关键构件制定了较高抗震性能的目标,进行了多种软件的计算比较,对层间位移角的计算进行详细分析,最大层间位移角为1/850,满足要求。
    (2)风荷载取值的可靠性及合理性是本工程的关键,本文采用数值风洞模拟与风洞试验结果互相审核,结果表明总体上CFD数值模拟结果与风洞试验结果基本一致,但也存在个别区域体型系数变化趋势不一致,结构设计中采用CFD数值模拟与风洞试验结果的包络值。


 
 图11 CFD数值风洞模型


    (3)对结构进行静力和动力分析,分析结果表明,与风荷载相比,屋盖结构在多遇地震作用下的结构响应要小很多,对大部分构件不起控制作用。进一步分析表明,在罕遇地震作用下,屋盖接结构的响应(内力与变形)与最不利风向风荷载作用下相当。

 



第一模态云图 
 


    (4)对整体屋盖结构进行恒+活及恒+风两种荷载模式进行稳定分析,结构极限承载力系数K分别为5.0,3.5,极限状态最大变形为968,2063mm。分析结果表明,结构在考虑双重非线性及初始缺陷情况下,极限承载力系数均满足规范要求,结构整体稳定性较好。 

珠海素有百岛之市的美誉,野狸岛毗邻情侣路,因其独特的地理位置,成为珠海市最受欢迎的市民活动休闲中心。珠海歌剧院,以独特的贝壳状造型形成珠生于贝,贝生于海的意境,建成后将成为精工钢构集团承建的世界十大歌剧院之广州大剧院之后又一大杰出的建筑作品。

                                                 精工钢构集团品牌部    陈银

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