三大典型剧院建筑结构设计的关键点

有人说，要想了解一座城市的文明和灵魂，就去看看它的剧院。随着我国城市发展的步伐加快，近年来各类剧院也在全国各地拔地而起。据不完全统计，国内剧院的总数已经超过2000家。一起来看看几个典型剧院结构设计的关键点~

1、泉州大剧院

泉州大剧院属于福建泉州公共文化中心的核心单体之一，总建筑面积43410平方米，其中地下2层，地上8层，结构最大高度35.80m。建筑外立面造型采用玻璃幕墙+穿孔铝板的双层表皮结构，水平方向的波浪形曲线设计表达出舞蹈的节奏与音乐的韵律，也体现出泉州作为海上丝绸之路的文化特点。建筑平面由北侧室内音乐厅、中部公共大厅和南侧歌剧院组成，可满足大型歌剧、音乐会及文艺演出的需要。

▲建筑平面布置

▲典型剖面图

本项目为A级高度高层建筑，主要柱网尺寸8.4m×8.4m，标准层主要层高为3.6m~5.4m。考虑到楼板缺失区域较多、建筑层高较高，因此采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构体系，在适当部位增加剪力墙以有效提高结构抗侧刚度。抗震设防类别为乙类，抗震措施按提高一度至8度考虑。

设计关键点1——大跨度构件设计

由于建筑室内空间效果需要，上部结构存在较多的大跨度构件，最大跨度达到34m，且荷载较大。设计时针对34m跨度的构件，采用钢结构平面桁架；对于跨度在20m左右的构件，采用型钢混凝土框架梁。同时将大跨度构件的抗震等级提高一级，并按照中震不屈服的要求进行性能化设计。

▲大跨桁架设计图纸及现场照片

设计关键点2——水平力的可靠传递

由于建筑功能的划分需要，南北两个功能区之间仅以少量梁板构件连接，有效楼板宽度小于典型有效楼板宽度的50%。为保证水平力的有效传递，将连接处楼板板厚适当加厚，并对开洞区域楼板进行应力分析，满足大震不屈服的性能化要求。同时在歌剧院观众厅等连接处适当增加剪力墙，保证水平力传递的连续性。

▲大震下典型楼板的应力分析

设计关键点3——竖向构件不连续

演出厅两侧侧台上方建筑功能由侧台上空变成琴房等功能，其上共计5层。从而导致相关区域的框架柱不连续，需进行转换，而该处水平转换构件的跨度约有21m。经综合比较，结合建筑墙体采用整层桁架进行转换。分析设计时，将转换桁架及与其相连的竖向构件，定义为关键受力构件，保证设防烈度地震作用下满足屈服承载力的控制要求。同时考虑竖向地震作用对结构内力及变形的影响，确保结构安全可靠。

▲转换桁架设计图纸及现场照片

2、内江大剧院

内江大剧院，位于四川省内江市谢家河片区沱江一段，西临清溪路，北临紫霞街。建筑根植于内江的穹隆山水,丘陵坝子，以“琴、台”为构思理念，因地制宜的整理出多层次的文化平台，建筑宛若一架洁白的钢琴置于其上。风琴般优雅的表皮，传递出音乐的节奏韵味，更有仙子们舞裙摆褶的艳美。

内江大剧院总建筑面积32615平方米，局部地下1层，地上共6层，结构平均高度33.70m，最大结构高度约42.10m。地上建筑依据建筑功能主要划分为三个分区：两侧分别是剧院区和多功能厅，中部为风雨舞台。三

设计关键点1——大跨及悬挑构件设计

由于建筑室内空间效果需要，上部结构存在较多处的大跨和悬挑部位。剧院观众厅跨度31.4米，剧院大厅、舞台、排练厅上空跨度约20~25米。大跨度构件采用型钢混凝土框架。

水平构件悬挑部位主要集中在剧院西南侧的三层楼面与屋面层，出挑长度8~16.8米。楼层出挑采用型钢混凝土梁，屋面出挑采用钢桁架形式，并向内侧至少延伸一跨。屋面层的悬挑桁架与内侧观众厅、入口大厅顶部桁架连接形成整体。

▲顶层悬挑桁架范围

▲顶层悬挑桁架典型剖面

设计关键点2——结构动力弹塑性分析

为进一步分析结构在罕遇地震下的抗震性能、计算结构在罕遇地震下的整体控制指标（包括最大层间位移及最大基底剪力）、研究结构关键构件在罕遇地震下的塑性损伤情况、针对结构薄弱部位和薄弱构件提出对应的加强措施，对结构进行了罕遇地震作用下的弹塑性补充分析。

分析表明，作为关键构件的大悬挑桁架、转换桁架在罕遇地震下损伤因子不超过0.3，说明大震下大悬挑桁架、转换桁架大部分处于弹性状态而不破坏，桁架的钢结构构件保持弹性未屈服，保证了悬挑端、转换处竖向荷载的有效传递。

▲典型墙肢受拉损伤因子分布

▲典型大跨、悬挑桁架等受拉损伤因子

设计关键点3——水平力的可靠传递

由于建筑功能的划分需要，剧院区三层以上分为两个功能区：观众区和舞台区。两个功能区域之间仅在屋面层形成较完整的楼层平面，其余楼面均存在开洞较大的情况，整体性较差。为了增强结构整体性，三层和屋面层的楼板厚度局部加强，并按中震不屈服的要求进行楼板应力分析

▲典型楼板应力分析结果

3、内江师范学院新校区剧院

该剧院位于内江师范学院新校区的西南侧，总建筑面积12849.71平方米。地上共3层，结构高度24.00m。整体建筑平面尺寸约139.1mx62m，地上建筑依据建筑功能主要划分为二个分区：两侧分别是剧院（1189座），会议中心含一层大报告厅（269座）、小报告厅（106座）及二层音乐厅（561座）。二个分区结构通过设置变形缝脱开，形成两个独立结构单体，均采用现浇钢筋（骨）混凝土框架结构体系。

设计关键点——屋盖钢结构设计

本项目屋面为弧形坡屋面，象征着知识海洋上的层层波浪，也寓意着学校的展翅高飞，是项目的重要表现形式之一。结构结合建筑造型，采用了交叉管桁架的结构体系。由于建筑室内空间效果需要，桁架下部的柱网与桁架存在错位，同时桁架上方吊挂有双层的设备平台，给结构设计带来了一定的挑战。