水立方——世界是最大的膜结构工程

设计理念

设计师安德鲁说：“大剧院是有文化和教育功能的场所，是一个可以充分呼吸和享受的文化空间。这就是我这个设计的目的。”他对中国国家大剧院的理解主要有四点：

第一，地点决定了它的象征意义：旁边的人民大会堂象征国家的最高权力，而大剧院则应该成为文化的代表； 第二，它是一个新的、庞大的重要建筑，一个可代表新世纪的建筑，一个倾注了人们强烈愿望的建筑； 第三，要有完备的社会功能，就是说，好用，而且人们爱用；第四，外观要吸引人，有文化感、历史感。

（一）切断历史，向新时代迈进中国当初对设计方案的要求是：一看就是个剧院，一看就是个中国的剧院，一看就是天安门旁边的剧院。 中国的「大屋顶」「琉璃瓦」各种真伪「传统」建筑，在北京已泛滥成为人们取笑的对象。中国建筑界对大剧院的争论，便集中在「传统」与「现代」问题上。无疑，保罗·安德鲁的设计与中国传统一点不沾边，大屋顶、琉璃瓦丝毫不见。天安门一带，因为有中央领导人用於庆典检阅的城楼，有迎接外国首脑仪式的广场，有召开各类政治性大会的人民大会堂，有党中央和国务院集中办公的中南海，所以显得政治气氛十分浓烈。如今，一座或可领导未来世界建筑新潮流的乾燥土地里豁然冒出的“水中珍珠”，无疑将为天安门这一政治性极强的地带，导入大胆浪漫的文化象征。“对一个古老的城市来说，新的建筑设计更要谨慎，但不是一动不动。如果北京的城墙和城门留到今天更好，但既然已经没了，就得想新的办法。难道就此不再设计新的建筑？”只有一种思想 在国家大剧院设计方案的最后一轮投票 中，安德鲁的方案凭借其简洁、大气的特点获得胜利，“简单的体型更能体现永恒性。其他方案都过于花哨，只有这个设计能符合国家级的分量”。

（二）剧院中的城市 大剧院外形虽然简单，内部却非常复杂。国家大剧院总建筑面积14.95万平方米。内部就像一个小城市一样。除了剧场，还有音响资料馆、录音室、音响后期制作室、演播厅、图书馆等等，是一个面向所有人群的设施齐全的艺术中心。

除了演出，还可以进行音响制作、录音、排练，练琴房对外开放。”剧院内部设施的档次在国内也没有其他艺术中心可以与之媲美。国家大剧院的业主调研了世界各国的剧场，采用了国际上最先进的舞台设施，如戏剧场的舞台鼓桶式转台，由13个升降块和2个升降台组成，具有“升降推拉转”等多种变化形式。剧场地下建有1000个车位的停车场，将来会成为人民大会堂、天安门广场的配套设施。 

（三）国家大剧院的设计和中国庭园一样。安德鲁：古老的建筑在古老的城市里有独特的价值，它们必须存在，但同时它们也必须能够容纳新的建筑，要把新的东西和旧的东西融合在一起看，我们现在这个建筑（国家大剧院）利用了大量的空间，水面、树木，包括我们的红墙都在和周围环境进行呼应。它本身并不是炫耀出独立的建筑物，而是融入到了这空间里面。就这建筑来说，它非常尊重北京的空间和规划的要求，尤其是比如像“对称”这样的空间（设计）理念，它是绝对遵循的。我不知道你有没有去过北海的白塔，你从白塔那看国家大剧院，是一个相当美丽的建筑。无论是乌云也好、蓝天也好，它都作为一个建筑物存在，你不会看到不协调，就好象它属于这个空间一样，所以看上去相当美，感觉相当好。我们这个建筑，不是在看历史的东西、看旧的东西，不是往后看，是在往前看，它的整个设计理念是在向前看，这是一个很现代化的建筑，功能很齐全，但你看上去是一个很清静的建筑，是一个很宁静的设计。

（四）渗透我国古代思想的规划理念 国家大剧院建在天安门广场的西面，西在我国古代八卦方位中是兑卦的方位。兑卦二阳一阴，其形象如口，代表说话、辩论、演说、歌唱等，在兑卦之地建大剧院符合易学原理。兑卦五行属金，金的形象为圆形，所以国家大剧院的蛋形外观也符合金 的属性和形象。通道上的水池也设计得很恰当，因为五行关系中金和水是相生的关系，在圆形建筑旁边建水池，晚上灯光一开非常美丽，堪舆学称为“金生丽水”，象征文艺繁荣。而且国家大剧院的建筑外形和邻近的人民大会堂比较协调，人民大会堂是方形，国家大剧院是圆形，一方一圆，阴阳和谐。国家大剧院唯一的不足之处是离人民大会堂近了点，显得有点挤，建筑间距不够宽松。这样看来，国家大剧院并不是炫耀出的独立建筑物，而是融入到了周围环境里面的。就这建筑来说，它非常尊重北京的空间和规划的要求。

国家大剧院是国家兴建的重要文化设施，也是一处别具特色的景观胜地。大剧院主体结构造型独特，在其外围，大面积的绿地、树木和花卉，以及一池清澈见底的湖水，不仅美化了大剧院外部景观，同时能够有效起到降尘、防噪、杀菌、降温的作用，极大改善了周围地区的生态环境，也体现了人与人、人与艺术、人与自然和谐共融、相得益彰的理念。

国家大剧院中心建筑为独特的壳体造型，高46.68米，地下最深32.50米,周长达600余米。壳体表面由18398块钛金属板和1226多块超白透明玻璃共同组成，两种材质巧妙的拼接曲线，营造出舞台帷幕徐徐拉开的视觉效果。每当夜幕降临，透过渐开的“帷幕”，金碧辉煌的歌剧院尽收眼底，而壳体表面上星星点点、错落有致的“蘑菇灯”，如同扑朔迷离的点点繁星，与远处的夜空遥相呼应，使大剧院充满了一种含蓄而别致的韵味与美感。整个壳体风格简约大气，宛若一颗晶莹剔透的水上明珠。

1、有限元模型 该建筑结构采用三维空间有限元模型。 

2、结构抗震验算 采用振型分解反应谱法进行小震作用下构件强度验算；采太原理工大学硕士研究生学位论文用时程分析法进行弹性变形计算。 

3、弹塑性分析 对ConCert塔楼地上部分进行静力弹塑性分析，计算罕遇地 震下结构的变形。 通过对结构进行抗震动力分析，发现结构的基本动力特点为：基频较高;频谱密集，局部振型明显；各振型中，主振型 频率附近各阶振型变形形状比较接近，彼此祸连较大，而且各 主振型之间存在较多次要振型；地震作用下，弹性层间位移角较小，结构抗侧刚度大，抗震能力强。

此外，本文找出了结构主要薄弱部位，结构中出现材料刚度突变、大面积悬挑构件、大跨度薄板、大跨度巨型梁以及大开洞板等情况时，均会导致结构局部薄弱。分析工作中，得出一些处理问题的新办法与经验，如: 

1、钢管混凝土柱的简化建模 弹性分析中，根据侧向等刚度原则，将钢管混凝土柱简化为等效普通混凝土柱进行建模与计算，在保证计算精度的前提下，有效地减少了总自由度数。 

2、主要模态的把握 大型结构有限元分析中，可根据结构各阶模态的参与系数、模态系数及振型特点，找出结构分别在x、y、z方向的主要模态。 

3、结构薄弱部位的确定 针对每一构件—墙、梁、柱、板，对其单元节点应力、太原理工大学硕士研究生学位论文位移进行排序，找出其中前几十位较大值，根据这些节点的位置坐标，即可找出结构的薄弱部位。 

4、水平荷载模式的提出 在弹塑性分析中，首次提出和应用了空间结构有限元计算时的水平加载模式，通过逐级加载进行分析，得出塑性铰分布和发展情况，进一步判明结构的薄弱环节。这些有益经验和结论对该类大型复杂结构抗震动力分析与计算具有很好的参考价值。

选址与规划

中国国家大剧院位于北京市的黄金区域，总占地面积11.893公顷，总建筑面积149520平方米，周围毗邻古建、政治性建筑。在国家大剧院的东侧是天安门广场和人民大会堂，东北方向是中国封建王朝时期的皇宫紫禁城，其北侧为北京城的东西轴线长安街。国家大剧院由主体建筑及南北两侧的水下长廊、地下停车场、人工湖、绿地组成。

建筑策划  

早在20世纪50年代政府对长安街的规划就设想了国家大剧院的建设，周恩来首次提出建设国家大剧院批示，地址“在天安门以西为好”。最后因财政原因没有实施。1999年，安德鲁领导的巴黎机场公司与清华大学合作，经过两轮竞赛三次修改，在中国国家大剧院国际竞赛中36个设计单位的69个方案中夺标。1999年7月，获选为最终的建设方案。    

渗透我国古代思想的规划理念      

国家大剧院建在天安门广场的西面，西在我国古代八卦方位中是兑卦的方位。兑卦二阳一阴，其形象如口，代表说话、辩论、演说、歌唱等，在兑卦之地建大剧院符合易学原理。兑卦五行属金，金的形象为圆形，所以国家大剧院的蛋形外观也符合金的属性和形象。通道上的水池也设计得很恰当，因为五行关系中金和水是相生的关系，在圆形建筑旁边建水池，晚上灯光一开非常美丽，堪舆学称为“金生丽水”，象征文艺繁荣。而且国家大剧院的建筑外形和邻近的人民大会堂比较协调，人民大会堂是方形，国家大剧院是圆形，一方一圆，阴阳和谐。国家大剧院唯一的不足之处是离人民大会堂近了点，显得有点挤，建筑间距不够宽松。

这样看来，国家大剧院并不是炫耀出的独立建筑物，而是融入到了周围环境里面的。就这建筑来说，它非常尊重北京的空间和规划的要求，尤其是比如像“对称”这样的空间（设计）理念，它是绝对遵循的。