中国国家大剧院，这个还在酝酿中就争议声不绝于耳的巨大“蛋”形建筑，终究以它独有的姿态，展示在世人面前。尽管到现在为止，有些人还是对它的存在“嗤之以鼻”，但这并不能减少工程本身由于特殊的地理位置及基坑深、面积大、基坑标高变化多，而给建设者们带来的一系列工程技术难题
9月25至10月13日，中国国家大剧院举行了落成纪念演出23场次。如此密集的演出安排，于新生的国家大剧院来讲，并不是第一次。尽管如此，对于它，许多人还是只闻其名，未见其庐山真面目。
关于国家大剧院
国家大剧院位于北京市中心天安门广场西，人民大会堂西侧，西长安街以南，由国家大剧院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，总占地面积11.89万平方米，总建筑面积约16.5万平方米，其中主体建筑10.5万平方米，地下附属设施6万平方米。总投资额26.88亿人民币（大剧院最新公布的造价数字是31亿元人民币）。
主体建筑由外部围护钢结构壳体和内部2416个坐席的歌剧院、2017个坐席的音乐厅、1040个坐席的戏剧院、公共大厅及配套用房组成。外部围护钢结构壳体呈半椭球形，其平面投影东西方向长轴长度为212.20米，南北方向短轴长度为143.64米，建筑物高度为46.285米，基础埋深的最深部分达到-32.5米。椭球形屋面主要采用钛金属板饰面，中部为渐开式玻璃幕墙。椭球壳体外环绕人工湖，湖面面积达35500平方米，各种通道和入口都设在水面下。
国家大剧院高46.68米，比人民大会堂略低3.32米。但其实际高度要比人民大会堂高很多，因为国家大剧院60％的建筑在地下，其地下的高度有10层楼那么高。国家大剧院工程于2001年12月13日开工，于2007年9月建成。由法国建筑师保罗·安德鲁主持设计，他曾经设计过上海浦东、开罗等机场，设计方为法国巴黎机场公司。
在设计方看来，大剧院造型新颖、前卫，构思独特，是传统与现代、浪漫与现实的结合。不过，它的反对者们却认为，国家大剧院庞大的椭圆外形在长安街上显得像个“天外来客”，与周遭环境产生的严重冲突。
也许正因为有了不同的声音，可以说，国家大剧院建设的6年，也是双方“唇枪舌战”的6年。
反对者们的声音
自从竞标中把得头筹那一天起设计方案就没停止过争议。在造价、环保、环境的关系都曾是争议的焦点。
以何祚庥、吴良镛等49著名两院院士联名反对国家大剧院所撰写的联名意见指出，他们认为这项工程存在许多严重不科学、不合理的设计，且造价高昂。
专家们认为，安德鲁方案在功能上是二、三流，尚不如上海大剧院好用，而造价却是“超一流”的，花费巨资建造，且又不符合实际，是典型的形式主义，即只管外形不管功能和经济。
从另一方面来说，由于安德鲁设计的剧院十分现代化，但却坐落在故宫、中南海等中国文明古都的中心，北京许多专家都认为，这会破坏了北京古都的丰采和整体感觉。
一些著名工程专家多认为，由于造价过高，将来票价一定很高，无法造福一般民众，而且北京剧院已经够多了，这项工程并不符合成本效益。再说，对于北京这样一个严重缺水的城市的而言，大面积的水池也是一种不经济的行为。
据报导，许多西方观察家认为，在毛泽东死后，政府在天安门广场中间兴建“毛主席纪念堂”，当时虽然很多人认为这项工程会破坏天安门广场的完整性，但并未有人公开敢提出反对意见。此次，这些大陆优秀学者公开反对，显示大陆社会较以前进步，也可以看出该项工程有确实有许多严重弊端。
还是在设计比赛的第一阶段，业主委员会主席阐明了设计方案应该表达出：“首先，一看就是个剧院，而不是别的；其次，一看就是个中国的大剧院，而不是国外的；第三，一看就是天安门旁边的剧院，而不是别处的。”
不过，65%组委会成员还是投票选中了安德鲁的方案：由玻璃和钛材建成的卵型外壳之中，是安德鲁称之为“剧院小城”的歌剧院、音乐厅、戏剧场及另外的小型实验剧场。从宽敞的休息大厅向外望去，来剧院的人们将看到一个像拉开的幕布一样的窗景：东面是大会堂，东北面是紫禁城。从外观上看，大剧院是半透明的，日夜都闪烁着光芒。
“我并不想令人震惊，”安德鲁说，“这是一种尊重周边建筑的方式，但不模仿。”
安德鲁说：“当你要去剧院，你要进入一块梦的境地。”至于“中国特点”的问题，安德鲁认为不能圈定中国文化艺术的概念，他在设计中也受到中国古迹的影响，如颐和园及故宫屋顶的曲线等。
据几位中国建筑家说，众多艺术家及评论家都十分称道这个决定。
然而，争论并没有因为国家大剧院的建成而结束，至今，提起此项目工程，很多业内人士仍然会露出鄙夷的眼光，甚至不屑谈起。
事实上，一些亲身“体验”过国家大剧院风采的人也并不买账。在剧院里，一种靠墙而设的“壁虎座”，说出来，其可笑程度不亚于郭德刚的相声：坐在上面，真像壁虎一样，贴着墙，看演出时，得把脖子伸长，把头从座位的地方伸出去，一场演出看下来，整个人会非常累，而如果是老人和小孩，有随时从座位上掉下去的可能。
建设难题常人难以想像
如今，国家大剧院已经开门迎客，可以预见的是，各方的争论也还会继续。对于施工者们来说，也许这一切与他们并没有太大关系。然而，回想当初，把法国建筑师的作品从图纸变成现实，却并不那么容易的事。从设计到施工，工程技术人员遇到的难题和挑战外人是很难想像的。
第一个难题，就是如何让人民大会堂不受施工影响问题。
一般建筑物在进行地基施工时，为避免不断渗出的地下水影响施工，都要进行“降水”，即不停地将地下水抽走，确保地基施工工地不受影响。
国家大剧院地基很深，一般要打到地下26米左右，最深处达32米。而且，该工程场区位于永定河洪冲积扇中部，地层土质以粘性土、粉土与砂、卵石交互层为主，并存在多个洪积物沉积旋回，历史上曾有2条湮废的古河道贯穿场区。从地面往下约10米的范围为滞水层，10～18米为潜水层，20米以下分布着含水层岩性为砂卵石的两层承压水，其渗透性强，连通性好。两层承压水之间分布有一层5～7米的粉质粘土、粘质粉土和粘土层, 分布在-41～-47的深度范围内，承压水头为2～6.7米。为避免被渗出的地下水“水淹三军”，国家大剧院在地基施工时同样需要进行“降水”。这样一来，一个问题随之发生：不断抽取地下水，将在国家大剧院一带的地下形成一个“地下水漏斗”—土壤中地下水的分布，像一个放在水里的“尖顶斗笠”，因为渗进“斗笠”的水被不断抽走，所以“斗笠”里总是干的。
这个“斗笠”以国家大剧院为圆心和顶点向四周扩散，“斗笠”之内，由于缺少地下水的“支撑”，干燥的土壤势必会被压缩，发生沉降，并导致地基下陷。由于人民大会堂与国家大剧院近在咫尺，而国家大剧院的地基又相当之深，所以抽取地下水形成的“斗笠”范围很大，附近的人民大会堂地基也在“斗笠”范围之内，由此造成的后果是，作为国家标志性建筑的人民大会堂，其地基将发生沉降和下陷，严重者，还可导致人民大会堂地面建筑出现裂缝。而这是绝对不允许的。
另一方面，由于基坑深，面积大，基坑标高变化多，地层分布中包括房渣土、粘质粉土、粉质粘土，砂卵石层，卵石直径在20毫米以上的占卵石层的比例在50～95%，再加上对工程极为不利含水层分布，导致护坡工程不仅工程量大，而且施工难度较大。
如何既让国家大剧院在地基施工时不被“水淹三军”，又能确保附近人民大会堂地基的安全，成了摆在施工人员面前的第一道难题。
一道深达40米的地下围墙，最终帮助人们解决了这个问题。说白了，是用一个“小口的水桶”取代了“大口的斗笠”。
在国家大剧院的地基外围，工程人员用混凝土从最高地下水位直到地下40米处，砌了一道密封的地下隔水墙，将地基围得严严实实。这样，无论地基里怎么抽水，隔水墙外地下水的分布就像一个漂在水里的“小口水桶”，始终沿着墙体自上而下分布，不会形成一个开口很大，波及范围很广的“斗笠”，人民大会堂地基土壤层的地下水当然就不会受到丝毫影响，难题迎刃而解。
第二个难题，是突发事件时7000观众如何安全撤离问题。
国家大剧院三个剧场总共能容纳5500人左右，加上演职人员最多时达7000人，由于国家大剧院独特的设计，剧院四周被一个巨形露天水池所围。因此，一旦发生火灾等突发事件，如何迅速将7000名观众从这个四周被水包围的“蛋壳”里安全撤离，在设计之初，就是设计师们需要解决的棘手难题。
为确保安全，疏散规范采用了法国的比较保守的疏散计算方法。实际上，国家大剧院的消防疏散通道最终是按1.5万人能迅速撤离的标准设计的。其中，在地下3米和7米处，各有观众疏散通道8到9处，它们从巨形水池底下穿过，直通外部广场。观众通过这些通道，能够迅速从剧院疏散。
此外，在剧院与露天水池之间设计有一条宽达8米的环形消防通道，走廊虽然位于地下11.5米处，但却是露天的，消防通道相当宽敞，可容纳两辆消防车并排通行，同时还留有2米宽的人行通道，消防队员可通过消防通道及时到达着火点，它的存在，将为人们的安全撤离赢得时间。
第三个难题，是“大蛋壳”屋顶如何制作。
国家大剧院“蛋壳”形的屋顶最大跨度达212米，跨度之大，世界罕见。其内部骨架由钢结构焊接而成，外部面层则大量采用了钛金属板这种主要用于制造飞机等航空器的金属材料，因为钛金属板强度大，耐腐蚀，而且色泽好，既薄且轻，所以整个“蛋壳”外层大约由1万多块共达3万平方米的钛金属板和6000多平方米的玻璃板拼装而成。
由于是椭圆造型，故每一块钛板和理想尺寸均不相同，安装角度每个都在变化，给制作及安装造成了极大的难度。不同的材料，复杂的结构，让防雨这个简单的问题也变得复杂起来。
由于钢结构容易变形，在钢结构上安装玻璃就不那么简单。一方面玻璃要安装得非常精确，至少不能让国家大剧院漏雨，可另一方面，装上玻璃的钢结构往往会在一段时间内产生变形，钢结构一闹别扭，原来装得严丝合缝的玻璃，也会变得参差不齐。
工程人员打算分两步来应对钢结构的变形。即先装上中间部位的玻璃，等钢结构变形完之后，再根据变形后的尺寸进行安装。这样，“没了脾气不闹别扭”的钢结构自然就会和玻璃紧密团结在一起了。
此外，由于支撑钛金属板的钢结构中有5000多个结点要穿过屋顶防水层，所以，如何确保这5000多结点个个都“滴水不漏”，对施工质量也提出了很高的要求。除此之外，还有没有更好的防水办法，目前正在探索之中。
第四个难题，是露天水池如何一年四季“春水荡漾”。
建成后的国家大剧院，四周是碧波荡漾的水池，壮观而富有想像力。但冬天水要结冰，工程人员原本打算在结冰的水面上开一块滑冰场，后来考虑到滑冰场各种杂乱无章的设施容易破坏国家大剧院的整体美感，又打消了这个念头。可冬季一到，光秃秃的冰面多少有点煞风景。夏天，水草疯长，一池清水很容易变成一窝“绿汤”，因此，如何让水池里的水“冬天不结冰，夏天不长草”，也是一个不得不解决的问题。
经过反复论证，控制水池水温，成了解决这个问题的关键。
冬天，如果能让水温始终保证在零度以上，水池中的水自然就不会结冰；夏季，如果让水温足够低，水池中水草的“疯长”也会得到抑制。
但大冬天上哪儿去弄那么多热水呢？同样，夏季注入水池的冷水也是问题。最后，还是地下水激发了工程人员的灵感。原来，因为地热的缘故，即使在冬天，地下水的温度也在十几度左右。国家大剧院为此专门设计了一套系统，准备通过它抽取地下水，并与水池里的水进行热交换，始终将露天巨形水池的水温控制在零度以上几度左右，如此一来，水池“冬天水不冻，夏天不长草”的目标将基本实现。
同时，为保证池水清洁，池水将进行过滤，以让池水常年保持在一般居民到户饮用水的水平。
第五个难题，是国家大剧院如何不当水上漂。
也许人们并不知道，国家大剧院的地基，其实就像一艘巨舰，是漂浮在地下水上的。根据测算，国家大剧院地基下地下水的浮力能让重达33万吨的物体变成“水上漂”，因此，如果不妥善处理好地下水产生的强大浮力，国家大剧院将变成名副其实的“漂在水面上的蛋壳”。
面对这个难题，工程人员通过精密计算，充分利用国家大剧院自身的重量，然后通过回填沙石，确保整个国家大剧院的重量大于地下水的浮力。如此一来，国家大剧院不仅不会“水上漂”，反而像生了根似的十分结实。
不仅仅如此
事实上，建设者们不仅仅满足于解决问题，他们在问题面前，越战越勇，甚至打造出许多第一的好成绩。
国家大剧院歌剧院的可升降主舞台的台仓为高大空间之最，台仓屋面为整个大剧院工程混凝土结构的最高部位，屋顶板面标高33.5米，屋面主梁顶标高34米。台仓屋面下方空间为方形的筒体，自-27.5米至屋面板底为超高型空腔，凌空高度达60.8米。
如此超高空的现浇混凝土屋盖结构，在国内房建工程中极其罕见。屋盖需安装的钢结构单体重大，每榀钢梁重21吨，长26.64米，梁高1.6米，宽0.5米，共计10根，跨度大、净空高度高，如按常规施工，支撑架搭、拆工程量太大。
为完成歌剧院巨型工字钢梁的安装，施工方北京城建二公司通过引进加拿大FRACO液压动力升降平台，并对该设备进行技术改造来作为高空承载平台。改造后的升降平台体积大、牢靠，提供了由人机控制的、效率更高的工作环境。标准平台能跟随提升设备上下移动，每台机器以每分钟1米的速度运行，标准提升量为11吨。这是该种施工设备在国内的第一次应用，提高工效36倍。
国家大剧院屋盖为椭圆形壳体钢结构。壳体钢骨架总重达6475吨。整个壳体结构坐落在一个环形有局部钢箱梁的钢筋混凝土结构上，此环梁环绕202区一周，中心线周长560米，是钢屋盖与混凝土结构的连接部分。为了保证环梁的整体质量，城建二公司采取了独特的施工技术措施，成功地解决了底环梁中的钢筋、预埋螺栓套管、钢箱梁、混凝土环梁施工中的技术难题。
因底环梁钢筋密度极大，他们将封闭箍筋改为U型开口套。他们采用钢筋棍焊成井字架，将每组14个螺栓套管用上中下3层井字架固定为一个整体，确保了预埋螺栓套管位置的准确。为了有效地解决混凝土施工产生的温度裂缝问题，他们还对混凝土的配合比提出了特殊要求，在混凝土养护期内，除了向混凝土表面浇水外，还向预埋螺栓套管内注满清水且及时更换，使水温保持在45℃左右，减少了环梁混凝土的内外温差，这项措施使底环梁混凝土未发现任何裂缝。
（反馈：jiansijia@sohu.com）
本文由《建造师》杂志授权发布
新闻来源:新闻-媒体
发布时间:2008/12/10
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