奈良大会堂与攀达穹顶体系（下）

奈良大会堂与攀达穹顶体系（下） 奈良大会堂与攀达穹顶体系(下) 第5善第1期空闻结构 奈良大会堂与攀达穹顶体系(下) 原着川口卫译陈志华 三,攀达穹顶的实例 攀达穹顶体系在奈良大会堂建成之前已成功地应用于5个主要空间结构中(1).它的首 次应用是1984年的神户世界纪念厅,建筑平面为70m×110m的椭圆形,建筑的总体造型是一 个纵向拉长的半球建筑设计由昭和设计会社完成,用作为’85世界大学生运动会的一个体育 设施.攀达穹顶体系的第二个工程是新加坡国立室内体育馆,其建筑平面是菱形,对角线长 200m×120m,建筑师是丹下健三.本体育馆面积为3000m,具有12000个座席,屋顶的几何形 状由4个园柱面组成,每个园柱面均向内侧凹进,它们的母线均平行于菱形平面的4个直边. 第三项实例是巴塞罗纳的圣乔地体育馆,为了1992年的巴塞罗纳奥运会而于1990年建成, 建筑师是矶崎新.覆盖总面积为12000m,造型为园边梯形体.在这个体育馆的建筑设计中,建 筑师想表现施工过程及结构体系,因此,选择了现在的屋顶形状,看似仍然在攀达穹顶的施工 过程中.同时,他还把天窗带设计在屋顶的铰线上以提示屋顶的施工过程 第四项工程是福井太阳穹顶,建筑师为冈崎甚辛,施工完成于1995年.福井太阳穹顶是一 个多功能大厅,用于音乐会,展览厅及体育活动.穹顶覆盖了直径为?6m的园形平面,总 高度为55m.基于多种考虑,穹顶设计成为耐雪荷载并能防止积雪滑落到地面上的结构.因此. 穹顶的造形设计成为一种既满足以上目的,又同时与穹顶结构框架相匹配的几何形状.因为穹 顶支撑的雪荷载很重(6kN/m),所以结构自重也很大.穹顶建成时,其总重量接近4000吨. 奈良大会堂之前的攀达穹顶工程即第五项工程是大阪的门真体育中心,在大阪举行日本 ‘97国家运动会时,本馆作为主要设施之一,运动会后,被重新命名为浪速穹顶(浪速为大坂旧 称).建筑由昭和设计公司完成,平面是长短轴分别为127m和111m的椭圆,建筑主要用途为 它可以用于其他体育比赛及展览厅,冬 游泳池,具有国际的比赛池和跳水池.夏季以外, 季 还可以用于滑冰.本穹顶的一个特征是其”赤道”不是水平的,而倾斜了5.攀达穹顶结构进行 了相应的设计,顶升沿着与铅直线成5.的方向施工.利用为穹顶开发的一个特殊提升系统,结 构在8.5小时内就完成了顶升. 表1,2总结了以上提到的攀达穹顶工程实例从中可以看出,攀达穹顶结构体系已运用于 不同形状,尺寸及荷载条件的空问结构,同时也成功地应用于三个不同国家的穹顶结构中 60 ? ? ? 量 四,奈良大会堂的建造 由矶崎新设计的奈良大会堂包客有两个高水平音乐大厅.建筑平面为椭圆形.长短轴分别 为138m和42m,屋顶高度为24.8m墙体竖向剖面均为漩蜗曲线的同一形状,底部曲率较小, 顶部有较大的曲率 为了得到更好的隔音效果,建筑周围的各处(包括墙体和屋面)均设计得比普通屋面重.屋 顶构造为一个厚度为6ram的结构钢板覆盖.钢板上设置的预制轻混凝土1D口mm厚板及钢板 与轻混凝土板之间的80ram厚的现场浇注混凝土绝缘层. } —,f ,, 既?II.+l.I,Inl1I?r 图4亲良大会堂施工 【什段1 鹾结构安装 阶段2 墙体结构安装 阶段a 提升 阶段4 建筑墩进荨 61 内墙由平均120ram厚的外露预制混凝土板做成,预制扳用钢材加强,而外墙由33ram厚 的瓦块做成,这些瓦块按50ram厚的预制混凝土板来规列成线.这个穹状结构的整体稳定由墙 体的曲面’薄壳)加上顶部的屋顶横隔膜来保证. 由于穹顶平面是扁长椭圆形的,纵向墙体可以有效地抵抗水平荷载,但横向就不足以抵抗 水平荷载.为了增加横向水平荷载的抵抗能力,分隔两个音乐厅的双墙设计成横向的一对剪力 墙.穹顶的围墙分为上下两段,并沿周边分成120块,所有240块墙板均在工厂预制,运至工地现 场.建筑的整体框架设计成为攀达穹顶体系. 攀达穹顶运动机构所需的三个铰线分别设置于墙板的顶部,中部和底部,穹顶的旌工按照 以下的顺序: 首先在临时支撑上拼装屋顶桁架.当桁架拼完后,使其成为两端简支状态,桁架上的二级 结构就可以安装了,随后做最上面的建筑做法【图4中的阶段1).墙体的下段板就位,并用底部 的铰(铰线3)把它们固定于混凝土下部结构上然后上段板就位,通过顶部的铰(铰线1)和中间 的铰【铰线2)与屋顶和下段板连接(图4的阶段z).到此阶段为止,屋顶做法可以最大限度地完 成,包括内装修和外装修周围墙板的内表面不用处理,因为它们是预制的外露混凝土做的.装 配工作完成后,整个穹顶结构用液压千斤顶和临时支柱提升(阶段3).总共用了64个液压千斤 顶,分对设置于3z个提升单元上.所有千斤顶的提升力,所有提升单元的提升速度及穹顶结 构 中一些重要点的应力都由中央控制室用计算机检测并控制. 穹顶中部横向双墙的钢骨架中设置了铰而形成攀达墙,这样双墙就可以抵抗在提升过程 中可能产生的横向水平荷载(图5). 当屋顶到达预定高度后,提升工作结束,相邻的墙板用螺栓及焊缝连接在一起此时,穹顶 主体结构宣告完成(阶段4),所有的位于巨大封闭体内的次级结构及作法就可以不受气候的干 扰而进行施工了. 圈5奈良大会堂施工(纵向) 奈良大会堂的提升开始于1997年12月1日.提升只在每天的上午进行,以便接受市民的参 观?其中许多人想每天都看到穹顶形状的巨大变化,数以万计的人参观了穹顶的提升工作,最 后于12月6日到达穹顶的设计高度现在奈良大会堂工程正在建筑作法的后期旌工中. 62 t ? ‘ , ?