原来,为了使建筑物在遭遇地震、暴风雪等自然灾害时,不垮塌,就必须让这个“大蛋壳”本身具有轻微位移和弹性变形的能力。当然,这一点对于高层、结构复杂的建筑物尤其重要。
对于这点,来自法国的大剧院总设计师保罗·安德鲁先生在剧院的设计中也做了一套方案。在他的方案中,准备在穹顶底部分散安装多个橡胶支座,利用橡胶可变形的材质特点,来缓冲外界带给大剧院的各种水平力。
没想到,看似精妙的设计在中方建筑设计专家们的眼里却存在着一个明显的缺陷!那么这个缺陷是什么呢?
橡胶是一种使用寿命相对较短的材质,一般在三十年左右,相对于国家大剧院的寿命来说,需要不断地进行更换。法国设计师的想法是要把整个穹顶顶升起来更换。据说法国的凯旋门就是用橡胶支座作为减震设施,并用千斤顶顶升起建筑的方法更换。然而在就中国的实际情况来说,没有先例,理论上可以完成的事情实际中从未实践过。
穹顶建设中的困难怎样解决?
针对减震材料这个技术难题,设计部组织专家进行了多方的研讨,最终专家们找到了问题的突破口!既然顶起穹顶更换橡胶支座是件难以完成的事,那么就争取避开这个环节。最终,经过精密的测算和实验,专家们决定用一百多个具有同样功能的钢质材料制成的支座替换掉最初的橡胶支座。
这样一来,总重达1.2万吨的整个壳体也可以在这些支座的帮助下有轻微移动和变形,从而保证整个结构的安全和稳定。这种柔性的设计使得国家大剧院就像一个太极高手,用以柔克刚、四两拨千斤的手段化解了来自外界的各种力量。
大剧院“蛋壳”内部结构的问题终于解决了,但随着工程的进展,“蛋壳”外部的一个重要问题又紧接着出现了。
大剧院穹顶的外部表面积有3.6万平方米,平铺开来相当于五个多世界杯足球场的面积大小。其表面用一万八千多块钛金属板和一千两百多块透明玻璃组成“帷幕拉开”的效果。
很多人不禁质疑,如此庞大、复杂的结构,一旦遭遇下雨或沙尘等天气后,晶莹的“珍珠”会不会成为一个非常难清洗的“大花脸”呢?
这么大的蛋壳到底如何清洗呢?一开始,法国设计师也提出了自己的初步设想,那就是设计一款人工操作的、通过绳子和穹顶内部桁架相连的小车。但由于穹顶结构极为复杂,每一块金属板的形状、弧度基本都各不相同,所以最后计划未能实现。正在设计人员们一筹莫展的时候,事情却突然出现了转机!
一天,一家制造机器人的公司主动找到了国家大剧院,要为剧院做一个能擦洗穹顶的全自动机器人。机器人公司的出现让大家觉得事情出现了一丝转机。计划正在一步步紧张而有序地实施着。一段时间后,令所有人兴奋的是,一个成形的机器人模型诞生了。然而,接下来,意想不到的困难又随之出现了。










