國家大劇院在建筑方面的確體現了國際一流的水準，開創了國內建筑的先河，進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成了一個水上明珠的建筑造型，新穎、前衛，構思獨特，整體上體現了２１世紀世界標志性建筑的特點，堪稱傳統與現代、浪漫與現實的完美結合。

國家大劇院

    根據法國著名建筑師保羅·安德魯的構想，國家大劇院建成后的景觀如下：巨大的綠色公園內，一泓碧水環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，色調變幻莫測。劇院的四周是部分透明的金色網狀玻璃墻，頂上是從建筑內部能夠看到的天空。有人將建成后大劇院的外形形容為“一滴晶瑩的水珠”。

    然而，要把法國建筑師的作品從圖紙變成現實，卻并不那么容易。建筑屋面呈半橢圓形，整個建筑漂浮于人造水面之上，行人需從一條８０米長的水下通道進入演出大廳。具有柔和的色調和光澤的最大跨度達２１２米的鈦金屬覆蓋只有０.４４毫米厚！可見其技術難度有多大。

    面對一系列的技術難題，施工者是怎樣解決的呢？大劇院業委會黨委書記王爭鳴介紹說，就現在的建筑水平來說，許多技術難題并不是沒有方案解決，難就難在盡可能少花錢，找到最優解決方案。

    難題一：超深基礎施工

    大劇院地基最深處達３２。５米，是目前全國公共建筑中基礎最深的，對防水、抗浮及支撐防護提出很高的要求。

    在地基施工時為避免不斷滲出的地下水影響施工，需要進行“降水”，即不停地將地下水抽走。這樣一來，一個問題隨之發生：不斷抽取地下水，將在大劇院一帶的地下形成一個“地下水漏斗”，并以其為圓心和頂點向四周擴散，由于缺少地下水的“支撐”，干燥的土壤勢必會被壓縮，發生沉降，并導致地基下陷。由于人民大會堂與大劇院近在咫尺，其地基將可能發生沉降，甚至還可能導致人民大會堂地面建筑出現裂縫。而這是絕對不允許的。

    施工人員的解決方案是打造了一道達６０米深的“地下連續墻”，即用混凝土從最高地下水位直到地下６０米巖石層處，砌了一道密封的地下隔水墻，將地基圍得嚴嚴實實，像一個巨大的“水桶”，水泵就在“水桶”里面抽水。這樣，無論地基里怎么抽水，隔水墻外地下水也不會受施工影響，人民大會堂地基土壤層的地下水也就不會受到絲毫影響，難題迎刃而解。

    難題二：鋼網架結構施工

    鋼網架結構大劇院的屋頂是個橢圓大穹體，其內部骨架由鋼結構焊接而成，東西軸跨度２１２米、南北軸跨度１４４米，周長達６０００多米，可以將北京工人體育場整個罩住，重達６７５０噸，是國內建筑之最。這樣一個鋼網架結構的施工難度極大，對其不變形、穩定性、抗風載、抗荷載、抗震等各方面都提出了很高的要求。由于在國內從未有過這樣巨型的鋼網架結構施工的經驗，有些問題只能在摸索中解決。

    難題三：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。鈦金屬強度大，耐腐蝕，且色澤好，是一種主要用于制造飛機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由復合材料制成的襯層，每一塊襯層也將切割成與上面的鈦金屬板同樣大小，因此這個工作量和工作難度都極大。

    目前，在國際上還沒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制作鈦金屬板。

    難題四：快速安全撤離

    國家大劇院三個劇場總共能容納５５００人左右，加上演職人員最多時達７０００人，由于國家大劇院獨特的設計，劇院四周被一個巨型露天水池所圍，因此一旦發生火災等突發事件，如何迅速將７０００名觀眾從這個四周被水包圍的“蛋殼”里安全撤離，在設計之初，就是設計師們需要解決的棘手難題。

    實際上，國家大劇院的消防疏散通道最終是按１。５萬人能迅速撤離的標準設計的。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，直通外部廣場。觀眾通過這些通道，能夠在４分鐘之內全部安全疏散，這比消防條例中規范的６分鐘的時間還要短。

    此外，在劇院與露天水池之間設計有一條寬達８米的環形消防通道，相當寬敞，可容納兩輛消防車并排通行，同時還留有兩米寬的人行通道，消防隊員可通過消防通道及時到達著火點，這樣消防人員與被疏散人員可以各走各的路，互不干擾。

    難題五：四季“春水蕩漾”

    建成后的國家大劇院，四周是碧波蕩漾的水池，柔和的具有金屬光澤的殼體在夜晚將被燈光映襯，與波光粼粼的水面交相輝映，景色壯觀而富有想象力。但如果冬天水要結冰，光禿禿的冰面多少有點煞風景。夏天，水藻瘋長，一池清水很容易變成一窩“綠湯”，因此如何讓水池里的水“冬天不結冰，夏天不長藻”，控制水池水溫，成了解決這個問題的關鍵。

    中央液態冷熱源環境系統，很好地解決了大劇院控制水景相對溫度的難題。就是利用地下水的溫差來進行熱交換，可以始終將露天巨型水池的水溫控制在零度以上幾度左右，既環保，耗能又少，水池“冬天水不凍，夏天不長藻”的目標將基本實現。

    難題六：屋面殼頂的清洗

    鈦金屬屋面殼頂的清洗是件麻煩事，有人提出，如果使用人工清潔的方式，會顯得笨拙而不美觀，應采用先進技術來解決。

    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。

    但由于這是一項新技術，還沒有類似的工程實例可以參考，工程人員正在對這種納米涂料進行試驗室強化試驗，是否采用還要等試驗結果出來以后才能下定論。

    難題七：密閉空間的空調

    今年的ＳＡＲＳ疫情對國家大劇院這樣的密閉空間的空調安裝敲響了警鐘。

    國家大劇院是一個封閉建筑，沒有對外窗戶，在這樣的密閉空間，室內空氣要完全依靠中央空調來調節，因此對空調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空調的安裝、回風系統、新風機組的標準等提高了標準，進一步完善，以確保中央空調符合健康標準。

    設計：新穎前衛

    國家大劇院作為我國最高藝術表演中心，具有世界一流水平的大型藝術殿堂，其建設對我國的各類藝術場館具有一定的示范效應和品牌效應。這種效應并不僅僅體現一種設計上的標新立異，或其建筑的規模和氣勢，更重要的是為大眾提供一種藝術享受，某種意義上應更多地體現人性化設計的一面。

    國家大劇院在建筑方面的確體現了國際一流的水準，開創了國內建筑的先河，進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成了一個水上明珠的建筑造型，新穎、前衛，構思獨特，整體上體現了２１世紀世界標志性建筑的特點，堪稱傳統與現代、浪漫與現實的完美結合。

    而真正令國家大劇院能夠對國內藝術場館起到示范效應和品牌效應的，則是其許多細微之處的人性化設計。作為國際一流的藝術殿堂，國家大劇院內三個劇場的內部裝飾和舞臺機械、燈光音響方面將采用世界一流水準的專業設備，如可進行平面３６０度旋轉和升降的舞臺等，這將使觀眾從中得到前所未有的、與世界同步的、真正一流的藝術享受。

    另外，國家大劇院還將按照國際慣例，本著不拒絕低收入藝術愛好者的思想，首次在幾個劇場中設有少量站席，以相對較低的價格售出站席門票，這樣就使那些熱愛表演藝術但收入相對較低的人也不會被拒之門外，可以花較少的錢進入大劇院來欣賞藝術。

    國家大劇院本著以人為本的思想，不但具有一定的藝術水準和藝術品位，而且將通過提供人性化的服務，使所有來到大劇院的人能夠真正地得到藝術享受。

    運作：懸而未決

    大劇院早已完成了土建部分的封頂，并正在進行屋頂“大蛋殼”鋼架結構的吊裝，其落成指日可待，但落成后大劇院如何運作和管理卻至今仍懸而未決。

    據王爭鳴介紹，現在的工程業主委員會將隨著大劇院的落成而轉變為管理委員會，現有的一些管理人員將根據職能的變化而轉變為管理委員會的管理人員。同時，現在業委會也在為今后的管理運作而開始陸陸續續地進行人員輸入和人員培訓。但今后究竟以什么樣的體制來運作管理，目前國家還沒有定論。

    現任大劇院業委會藝術委員會主任的吳祖強曾在不同場合多次呼吁，并在今年兩會期間提交提案。“計劃中的國家大劇院是一項規模巨大，具有當代國際先進水平的文化設施，如果運作管理得當，將為全國文藝界，尤其是表演藝術提供高水準展示的重要場地，既對首都北京，也對全國，甚至在國際上也會產生極大影響。”

    吳祖強先生認為現在最急迫的問題是盡快確定大劇院的體制和主管部門。“鑒于今后的管理和運營會比硬件建設更加復雜，劇院管理體制及主管部門若再不抓緊確定，則許多必要工作就將延誤，將無法與工程計劃密切配合銜接”。

    距大劇院竣工后正式運營只有一年多的時間了，大家都期待劇院的合理有效運作能有一個好的開始，要啟動這么一個迄今為止在中國規模最大的劇院，運作體制的確立已經是迫在眉睫了。

    我國國家大劇院的構造？應用哪些先進技術？

    國家大劇院工程總建筑面積１９４０００平方米，主體結構為框架剪力墻，結構為不規則圖形，僅弧形墻面占了總墻體的８０％以上，而且曲率變化極不規則，測量放線、綁扎鋼筋、支立模板、澆筑混凝土難度極大。

    主要先進技術：

    1、水池防水：相當于4個足球場大小的水面，不僅要冬天不結冰，夏天不渾濁，而且在長期運行中不能允許有點滴滲漏；水與各種材料接觸，也不能引發建筑結構的變形，特別是溫度變化、涉及結構安全等問題是該工程建設中的技術難點。采用的高性能噴涂聚脲彈性體新型防水材料，成功解決了國家大劇院建設中的這一難題。該材料具有超強的防水、防腐、接縫、密封、絕緣、抗輻射等功能，無溶劑、無污染。

    2、大劇院水面冬不結冰：恒有源公司自主研發的“中央液態冷熱源環境系統”，運用到國家大劇院景觀水池調溫，采用可再生的淺層的低溫熱能達到水面不凍的效果，創造了水池面積最大、蓄水量最多，環保要求最嚴，消耗能源最少，能量利用率最高等等很多第一。最終的效果將達到35000多平方米的露天水面，冬季全景不結冰。

    3、超大超厚玻璃幕墻：在劇院大廳，通過一塊6000平方米的大玻璃幕墻，這塊幕墻形狀像透明的水滴，厚度是普通家用玻璃的6倍，有60公分，但透過幕墻，您仍然可以盡情欣賞外面熱鬧的長安街景。幕墻采用最先進的鋼化和加膠技術處理，抗震強，安全性大。

    4、巨型殼體屋面： 大劇院3萬8千平方米的殼體屋面，由兩萬多塊耐腐蝕的鈦金屬板和1200多塊大小不等的有色玻璃組成。從外面看，大劇院銀光閃閃，你一定擔心如果下雨或它的清潔問題，其實，全部的屋面已經使用了先進的納迷材料自潔系統，這些特殊的納迷材料涂在殼體外面，就象荷葉一樣，保證了表面不吸附水珠、灰塵、煙塵。

    延伸閱讀：

    高性能噴涂聚脲彈性體新型防水材料

    一種與通常所制備的噴涂聚脲防水材料相比，具有更高的拉伸強度、斷裂延伸率和撕裂強度等物理性能，不但適用于一般建筑工程、基礎設施等防水工程，而且特別適用于大型基礎設施建設特別是如高速鐵路、地鐵、隧道、水利工程等高難度防水工程。

    鈦及鈦合金在建筑上的使用優勢

    傳統的金屬建材，尤其是屋頂材料的發展是依銅、表面處理過的鋼板、鋁、不銹鋼和彩鋼板的順序發展的。隨著時代的前進，人們對城市建筑物的要求，尤其對建筑物的美觀性要求越來越高； 伴隨建筑工業的發展，近年來建筑師追求使用比傳統材料更高級的建筑材料。作為新興的建筑材料，鈦及鈦合金主要有以下優點。

    （1）能滿足建材輕量化的要求  鈦的密度小，約為鋼的60%，銅的50%，但具有和普通鋼幾乎相同的強度，作為建筑可以減重70%～ 75%，容易吊裝，并可使建筑物的重心下移，提高建筑物的整體抗震能力。

    （2）加工性、焊接性能好  鈦及鈦合金冷、熱加工性能好，能夠采用通用的焊接工藝進行組件之間的連接，而且鈦材表面可自我恢復的氧化膜可以防止焊接受到破壞。此外，根據客戶的需要還可以采用多種二次加工技術和手段對鈦材的表面進行加工，諸如蝕刻、壓花、旋壓、噴砂、噴丸、電鍍和打孔等。

    （3）抗蝕性能好  鈦在空氣中很快在其表面原位生成一層堅固的氧化物薄膜，而不需要鍍一層防腐膜，使其在氧化性酸、堿、鹽介質，特別是在濕氯氣和海水中，具有優異的抗腐蝕性能，能抵御城市污染、工業輻射和極端的侵蝕，非常適合于建筑物的屋頂和墻面。

    （4）熱膨脹系數低  與其它金屬建筑材料相比，鈦的熱脹系數小，約為不銹鋼的50%，鋁的30%，與玻璃、磚塊、水泥和石頭的接近，適于其共用。鈦的熱應力非常低，是不銹鋼的1 /2，鋁的1 /3，可作為整體材料使用，不需要接縫來補嘗熱脹冷縮。

    （5）無環境污染  由于鈦耐蝕性好，鈦及鈦合金材料可以100%回收，不會污染環境，可稱得上綠色環保材料。

    （6）使用壽命長  鈦用作建筑材料、裝飾材料，能抗百年腐蝕而不用維護和修理。從這一角度講明顯優于其它金屬。這種優點在高度腐蝕環境（ 如海上建筑、濱海城市  和工業區） 尤為突出?？紤]到鈦的壽命周期長，它的長期成本性能超過不銹鋼等材料。

    （7）獨特的抑菌抗菌、防霉、防污、防露、防霧功能  鈦合金板材與空氣接觸后迅速在其表面生成二氧化鈦薄層，由于TiO2膜的超親水性效應，賦予鈦合金板具有防污、防霧、防露等作用，同時通過光催化作用使得該膜層具有抗菌抑菌功能。

    （8）外觀漂亮，易搭配  作為一種建筑材料，鈦本身具有閃亮的銀白色光澤。為了達到更加漂亮的裝飾效果，還可通過刻蝕、陽極氧化處理獲得不同的圖案和色彩，并可根據需要，把屋頂做成各種形狀，再加上彩色的色彩，會使整個建筑物成為一個完美的藝術品。

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責任編輯：王元

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