【结构精品案例】珠海歌剧院结构设计

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。

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。

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。