6月16日,随着最后一榀观众厅次桁架稳稳就位,由北京城建集团施工的北京歌舞剧院1100座观众厅钢结构主体封顶,这座被誉为“艺术之舟”的首都文化中心建设的重要设施在建设者手中初现芳容。
北京歌舞剧院建筑总面积约2.5万平方米,可以满足歌剧、舞剧、音乐剧等多种形式的综合性音舞交流演出的需求。剧院正门面向东三环的一侧,地上结构通过三次悬挑层层递进,宛若翘起的船头正欲启航,其设计理念正是“轻扬·北京·艺术之舟”。
对建设单位北京演艺集团北京歌舞剧院项目负责人常晶磊来说,建筑结构三次复杂悬挑造型的关键便是如何解决其稳定性。“整个项目出挑结构较多,部分区域单边出挑距离更是达到了25.2米,如何让复杂悬挑的钢结构能够在钢结构安装过程中,及后续幕墙安装、室内装修等各种荷载累加变形持续受控,我们想了很多办法。”常晶磊说。
北京歌舞剧院地处三环路双井桥,不仅邻近城市主干道,还贴近地铁10号线,周边巨大的振动和噪音环境与剧院室内二次辐射噪声须控制在35分贝的矛盾凸显。
项目总工程师宋奇达介绍,为了解决振动和噪音问题,该项目在地下使用了国内首例并联式“振震双控”隔振(震)体系,这套体系在建筑可能存在噪音传导的点位上布置了解决噪音和震动问题的隔震支座,通过弹簧和多层叠合橡胶分别消减地铁、车辆、地震引起的振动,确保来自外界的噪音不通过结构传递到室内。
解决了地铁运行振动引起的噪音问题只是结构稳定施工的第一步。相比大多数公共建筑地上几乎全部采用钢结构或仅有电梯核心筒为混凝土不同,北京歌舞剧院项目地上钢结构与混凝土结构的组合关联度极高。
来到建筑西北角的门头区域,原本需要两根钢立柱支撑的悬挑结构下面空空如也。常晶磊表示,去掉这部分悬挑支撑钢柱源于其所在位置刚好跨在隔振(震)体系边缘,如果增加立柱,地铁10号线运行产生的振动和噪音会顺着结构向上窜。而去掉这两根钢柱,结构受力安全如何保障?这时混凝土结构的作用得到体现,从建筑模型上看,门头的立柱全部向内倾斜,并通过钢结构连接到混凝土结构上,“这种倾斜的钢立柱与混凝土的连接,如同‘拔河’动作一样将悬挑结构稳稳固定在混凝土结构上。同时,为了保证结构安全,1100座观众厅顶部18.25米标高四个阴角部位被设置了斜撑梁,在提高混凝土自身结构稳定性及结构抗震的同时,抵消了钢结构拉拽力带来的混凝土结构撕裂风险,为后续观众厅7榀桁架梁钢结构主梁安装打下基础。”宋奇达说。
如今7榀桁架梁钢结构主梁已经压在混凝结构上,看似压实的结构却是通过可滑动的25个球形钢支座来固定。宋奇达介绍,顶部混凝土一圈安装的支座分工不同,其中西侧支座主要承担钢结构压力,东侧支座不仅要抗压,还要承担一部分拉力,来保证西侧悬挑-吊挂钢结构的稳定。其中最重的支座需要承载850吨,相当于在一个点上压了530辆家用汽车。而可滑动的空间被锁定在5厘米至6厘米,可以为大跨度钢结构带来的变形提供空间。
北京歌舞剧院投用后的门头将向西探出,观众可以在这个绝佳景观的悬挑平台上俯瞰北京景色。宋奇达说:“由于悬挑平台的钢结构出挑距离较长,人流集中时,行走在上面会有一定的体感振动,如果不处理好,甚至比走在人行天桥上的振颤感还明显。”
为了解决剧院建成投用后悬挑钢结构振颤感的问题,设计(技术)团队通过对悬挑平台结构振动进行分析计算,找到了11个振动控制关键点,并在每个点位上安装了TMD电涡流阻尼器,这种由四个弹簧撑起的长方形结构自重就达2.5吨,使用中可以对观众踩踏地面产生的振动进行抵消,让结构不受到行走和跑跳振动的影响,提升观众的体验舒适度。
该项目紧邻商业和将近500户民居,最近处仅距离10多米。“这也要衷心感谢周边社区给与的充分理解和大力支持。”项目党支部书记于晓说。北京歌舞剧院正向着下一节点目标稳步推进,预计年底实现封围亮相。