อาคารโครงเหล็กขนาด 6,750 ตันของศูนย์ศิลปะการแสดงแห่งชาติประสบความสำเร็จไม่เพียงแค่เสาเดียวได้อย่างไร

ศูนย์ศิลปะการแสดงแห่งชาติได้สะท้อนให้เห็นถึงสถาปัตยกรรมระดับเฟิร์สคลาสระดับนานาชาติอย่างแท้จริง เป็นผู้บุกเบิกสถาปัตยกรรมภายในประเทศ และพยายามอย่างกล้าหาญหลายครั้ง เช่น การใช้แผ่นโลหะไทเทเนียม ซึ่งส่วนใหญ่ใช้ในการผลิตเครื่องบินและเครื่องบินอื่นๆ เป็นวัสดุก่อสร้างมุงหลังคา รูปลักษณ์รูปไข่ที่โดดเด่นและพื้นผิวน้ำโดยรอบก่อให้เกิดรูปทรงทางสถาปัตยกรรมเหมือนไข่มุกบนน้ำ แปลกใหม่ ล้ำยุค และมีเอกลักษณ์เฉพาะตัว โดยรวมแล้วได้รวบรวมลักษณะของอาคารสำคัญของโลกในศตวรรษที่ 21 และเรียกได้ว่าเป็นการผสมผสานที่ลงตัวระหว่างแบบดั้งเดิมและสมัยใหม่ โรแมนติกและสมจริง

การออกแบบศูนย์ศิลปะการแสดงแห่งชาติเริ่มต้นด้วยหลักการ 2 ประการ ประการแรกคือเป็นโรงละครระดับโลก ประการที่สอง ไม่สามารถปล้นห้องโถงใหญ่แห่งประชาชนได้ โรงละครใหญ่แห่งสุดท้ายที่นำเสนอต่อหน้าชาวโลกด้วยวงรีขนาดใหญ่ กลายเป็นอาคารแลนด์มาร์คที่มีรูปทรงแปลกใหม่และแนวคิดที่เป็นเอกลักษณ์

ตามวิสัยทัศน์ของสถาปนิกชาวฝรั่งเศสชื่อดัง Paul Andreu ภูมิทัศน์หลังจากโรงละครแห่งชาติเสร็จสิ้นมีดังนี้: ในสวนสาธารณะสีเขียวขนาดใหญ่ สระน้ำสีฟ้าล้อมรอบโรงละครสีเงินรูปไข่ และแผ่นไทเทเนียมและเปลือกแก้วสะท้อนแสง แสงสว่างทั้งกลางวันและกลางคืนและการเปลี่ยนสี โรงละครล้อมรอบด้วยผนังกระจกตาข่ายสีทองโปร่งใสบางส่วน และด้านบนมองเห็นวิวท้องฟ้าจากภายในอาคาร บางคนบรรยายลักษณะของโรงละครหลังสร้างเสร็จว่า "หยดน้ำใส"

1. โดมที่ใหญ่ที่สุดของจีนสร้างจากคานเหล็ก 6,750 ตัน

โครงสร้าง NCPA ประกอบด้วยคานเหล็กโค้ง ซึ่งเป็นโดมเหล็กขนาดใหญ่ที่สามารถปกคลุมสนามกีฬาคนงานปักกิ่งได้เกือบทั้งหมด

แปลกใจที่มันใหญ่โตขนาดนี้โครงสร้างโครงเหล็กไม่ได้มีเสาหลักเดียวอยู่ตรงกลาง กล่าวอีกนัยหนึ่ง โครงสร้างเหล็กที่มีน้ำหนัก 6,750 ตันจะต้องอาศัยระบบโครงสร้างทางกลของตัวเองอย่างสมบูรณ์เพื่อความปลอดภัยและเสถียรภาพ

การออกแบบที่ยืดหยุ่นนี้ทำให้ศูนย์ศิลปะการแสดงแห่งชาติเปรียบเสมือนปรมาจารย์ไทเก็กผู้ขจัดกองกำลังทุกประเภทจากโลกภายนอกด้วยวิธีที่นุ่มนวลและเข้มงวด ในการออกแบบของโครงสร้างเหล็กของโรงละครแกรนด์เธียเตอร์มีปริมาณเหล็กที่ใช้ในโครงสร้างเหล็กทั้งหมดเพียง 197 กิโลกรัมต่อตารางเมตร ซึ่งต่ำกว่าอาคารโครงสร้างเหล็กที่คล้ายกันหลายหลัง การสร้างโครงสร้างเหล็กเปลือกนี้เป็นเรื่องยากมาก และเครนที่มีน้ำหนักมากที่สุดในประเทศจีนก็ใช้ในการยกคานเหล็ก

2. เทผนังกั้นน้ำใต้ดินเพื่อป้องกันการทรุดตัวของฐานรากโดยรอบ

ศูนย์ศิลปะการแสดงแห่งชาติมีความสูง 46 เมตร แต่ความลึกใต้ดินสูงเท่ากับอาคาร 10 ชั้น พื้นที่ก่อสร้าง 60% อยู่ใต้ดิน และลึกที่สุดอยู่ที่ 32.5 เมตร ถือเป็นโครงการใต้ดินที่ลึกที่สุดของสาธารณะ อาคารในกรุงปักกิ่ง

มีน้ำใต้ดินอยู่มากมาย และการลอยตัวที่เกิดจากน้ำใต้ดินเหล่านี้สามารถยกเรือบรรทุกเครื่องบินขนาดยักษ์ที่มีน้ำหนัก 1 ล้านตันได้ ดังนั้นการลอยตัวขนาดใหญ่ก็เพียงพอที่จะยกโรงละครแห่งชาติทั้งหมดได้

วิธีแก้ปัญหาแบบดั้งเดิมคือการสูบน้ำบาดาลอย่างต่อเนื่อง แต่ผลลัพธ์ของการสูบน้ำบาดาลนี้จะเป็นการก่อตัวของ "กรวยน้ำบาดาล" ใต้ดินยาว 5 กม. รอบแกรนด์เธียเตอร์ ส่งผลให้ฐานรากโดยรอบตกลงมาและแม้แต่พื้นผิวของอาคารก็อาจแตกร้าวได้

เพื่อแก้ไขปัญหานี้ วิศวกรและช่างเทคนิคได้ทำการวิจัยอย่างแม่นยำ และเทคอนกรีตกั้นน้ำใต้ดินด้วยคอนกรีตจากระดับน้ำใต้ดินสูงสุดจนถึงชั้นดินเหนียวใต้ดิน 60 เมตร "ถัง" ขนาดใหญ่นี้สร้างขึ้นจากผนังคอนกรีตใต้ดิน ล้อมรอบรากฐานของโรงละครแกรนด์ ปั๊มจะดึงน้ำออกจากถัง ดังนั้น ไม่ว่าจะสูบน้ำจากฐานรากมากแค่ไหน น้ำบาดาลด้านนอกถังก็ไม่ได้รับผลกระทบ และอาคารโดยรอบก็ปลอดภัย

3. เครื่องปรับอากาศในพื้นที่จำกัด

ศูนย์ศิลปะการแสดงแห่งชาติเป็นอาคารปิดที่ไม่มีหน้าต่างภายนอก ในพื้นที่ปิดดังกล่าว อากาศภายในอาคารจะถูกควบคุมโดยเครื่องปรับอากาศส่วนกลางอย่างสมบูรณ์ ดังนั้นจึงมีการหยิบยกข้อกำหนดบางประการสำหรับการทำงานด้านสุขภาพของเครื่องปรับอากาศ หลังจากโรคซาร์ส เจ้าหน้าที่วิศวกรของ Grand Theatre ได้ยกระดับมาตรฐานการติดตั้งเครื่องปรับอากาศ ระบบอากาศกลับ หน่วยอากาศบริสุทธิ์ ฯลฯ เพื่อปรับปรุงมาตรฐานเพิ่มเติมเพื่อให้แน่ใจว่าเครื่องปรับอากาศส่วนกลางตรงตามมาตรฐานด้านสุขภาพ

4. งานติดตั้งหลังคาไททาเนียมอัลลอยด์

หลังคาของโรงละครแกรนด์เธียเตอร์มีพื้นที่ 36,000 ตารางเมตร และส่วนใหญ่ทำจากไทเทเนียมและแผงกระจก โลหะไทเทเนียมมีความแข็งแรงสูง ทนต่อการกัดกร่อน และมีสีที่ดี และส่วนใหญ่ใช้ในการผลิตเครื่องบินและวัสดุโลหะอื่น ๆ ของเครื่องบิน หลังคาจะประกอบจากแผ่นไทเทเนียมมากกว่า 10,000 แผ่น ขนาดประมาณ 2 ตารางเมตร เนื่องจากมุมในการติดตั้งเปลี่ยนแปลงอยู่เสมอ แผ่นไทเทเนียมแต่ละแผ่นจึงเป็นไฮเปอร์โบลอยด์ โดยมีพื้นที่ ขนาด และความโค้งที่แตกต่างกัน ความหนาของแผ่นโลหะไททาเนียมเพียง 0.44 มม. ซึ่งเบาและบางเหมือนกระดาษแผ่นบาง ๆ ดังนั้นจึงต้องมีไลเนอร์ที่ทำจากวัสดุคอมโพสิตด้านล่างและแต่ละไลเนอร์จะถูกตัดให้มีขนาดเท่ากับไททาเนียม แผ่นโลหะด้านบน ดังนั้นภาระงานและความยากในการทำงานจึงยิ่งใหญ่มาก

ปัจจุบันไม่มีแผ่นโลหะไททาเนียมขนาดใหญ่บนหลังคาอาคารระหว่างประเทศ อาคารในญี่ปุ่นใช้แผ่นไทเทเนียมมากขึ้น คราวนี้แกรนด์เธียเตอร์จะมอบหมายให้ผู้ผลิตในญี่ปุ่นผลิตแผ่นโลหะไทเทเนียม

5.ทำความสะอาดเปลือกหลังคาด้านบน

การทำความสะอาดเปลือกหลังคาไทเทเนียมเป็นปัญหาที่ยุ่งยาก และเสนอว่าหากใช้วิธีการทำความสะอาดด้วยตนเอง จะดูอึดอัดและไม่สวยงาม และควรใช้เทคโนโลยีขั้นสูงในการแก้ปัญหา

ในปัจจุบัน วิศวกรมีแนวโน้มที่จะเลือกการเคลือบนาโนเทคโนโลยีขั้นสูง ซึ่งจะไม่เกาะติดกับพื้นผิวของวัตถุหลังการเคลือบ ตราบใดที่น้ำถูกชะล้าง สิ่งสกปรกทั้งหมดจะถูกชะล้างออกไป

อย่างไรก็ตาม เนื่องจากนี่เป็นเทคโนโลยีใหม่ จึงไม่มีตัวอย่างทางวิศวกรรมที่คล้ายกันให้อ้างอิงถึง วิศวกรกำลังดำเนินการทดสอบการเสริมความแข็งแกร่งในห้องปฏิบัติการกับการเคลือบนาโนนี้ โดยสามารถกำหนดได้ว่าจะใช้ผลการทดสอบหรือไม่หลังจากนั้น

6.หินในบ้านล้วน โชว์ดินสวยงาม

โรงละครใหญ่ใช้หินธรรมชาติมากกว่า 20 ชนิด ทั้งหมดนี้มาจากกว่า 10 มณฑลและเมืองต่างๆ ในประเทศจีน พื้นที่ทั้ง 22 ส่วนของห้องโถงใช้หินมากกว่า 10 ชนิดที่เรียกว่า "ดินวิเศษ" ซึ่งหมายถึงภูเขาและแม่น้ำอันงดงามของประเทศจีน

มี "บลูไดมอนด์" จากเฉิงเต๋อ, "กุหลาบกลางคืน" จากซานซี, "ท้องฟ้าเต็มไปด้วยดวงดาว" จากหูเป่ย, "ดอกไม้เปลือกหอย" จากกุ้ยโจว...หลายพันธุ์เป็นพันธุ์หายาก เช่น "ดอกทองเขียว" จากเหอหนาน ซึ่งไม่มีพิมพ์ออกมาแล้ว

"หยกหยกขาว" ที่วางไว้ในห้องโถงมะกอกที่ผลิตในกรุงปักกิ่งเป็นหินสีขาวที่มีซี่โครงสีเขียวแนวทแยง เส้นทแยงมุมเกิดขึ้นตามธรรมชาติ และทั้งหมดอยู่ในทิศทางเดียวกันซึ่งหาได้ยากมาก พื้นที่วางหินทั้งหมดของโรงละครขนาดใหญ่คือประมาณ 100,000 ตารางเมตร เจ้าหน้าที่วิศวกรรมยืนกรานที่จะใช้หินในประเทศ หลังจากบิดหลายครั้งเพื่อค้นหาหินทั้งหมดที่ตรงกับแนวคิดของนักออกแบบในด้านสีและพื้นผิว

การขุดหินที่ไม่มีรังสีขนาดใหญ่เช่นนี้ การแปรรูปถือเป็นความท้าทายอย่างมากสำหรับบุคลากรด้านวิศวกรรม แม้แต่นักออกแบบแอนดรูว์ยังประหลาดใจกับหินจีนสีสันสดใสและการขุดหินจีน เทคโนโลยีการประมวลผลที่ยอดเยี่ยม

7. ออกไปอย่างรวดเร็วและปลอดภัย

โรงละครทั้งสามแห่งของ National Grand Theatre สามารถรองรับคนได้ประมาณ 5,500 คน พร้อมด้วยนักแสดงและทีมงานมากถึง 7,000 คน เนื่องจากการออกแบบที่เป็นเอกลักษณ์ของ National Grand Theatre โรงละครจึงล้อมรอบด้วยสระน้ำกลางแจ้งขนาดยักษ์ ดังนั้นในกรณีเกิดเหตุฉุกเฉิน เช่น ไฟไหม้ วิธีเร่งความเร็วผู้ชม 7,000 คนจากน้ำที่ล้อมรอบด้วย "เปลือกไข่" ในการอพยพอย่างปลอดภัย ในช่วงเริ่มต้นของการออกแบบ ถือเป็นปัญหาที่ยุ่งยากสำหรับนักออกแบบที่จะแก้ไข

ในความเป็นจริง อุโมงค์หนีไฟที่ศูนย์ศิลปะการแสดงแห่งชาติได้รับการออกแบบมาเพื่อให้ผู้คน 15,000 คนอพยพได้อย่างรวดเร็วในที่สุด ในหมู่พวกเขามีเส้นทางอพยพแปดถึงเก้าเส้นทาง แต่ละเส้นทางใต้ดินลึกสามและเจ็ดเมตร ซึ่งผ่านใต้สระน้ำขนาดยักษ์และนำไปสู่ลานด้านนอก ผ่านทางเดินเหล่านี้ ผู้ชมสามารถอพยพได้อย่างปลอดภัยภายในสี่นาที ซึ่งน้อยกว่าหกนาทีตามประมวลกฎหมายอัคคีภัย

นอกจากนี้ยังมีช่องวงแหวนดับเพลิงกว้างถึง 8 เมตร ออกแบบระหว่างโรงละครและสระว่ายน้ำกลางแจ้ง ซึ่งมีขนาดค่อนข้างกว้างขวางสามารถรองรับรถดับเพลิง 2 คันที่วิ่งสวนทางกัน พร้อมทั้งเว้นช่องทางคนเดินกว้าง 2 เมตร นักดับเพลิงสามารถเข้าถึงจุดไฟได้ทันเวลาผ่านช่องทางดับเพลิง เพื่อให้เจ้าหน้าที่ดับเพลิงและเจ้าหน้าที่อพยพสามารถไปตามทางของตนเองได้โดยไม่รบกวน

“โรงละครในเมือง เมืองในโรงละคร” นี้ ปรากฏขึ้นพร้อมกับทัศนคติที่แปลกประหลาดของ “ไข่มุกในทะเลสาบ” เหนือจินตนาการ แสดงออกถึงความมีชีวิตชีวาภายใน ความมีชีวิตชีวาภายในภายใต้ความเงียบสงบภายนอก โรงละครใหญ่แสดงถึงจุดสิ้นสุดของยุคหนึ่งและเป็นจุดเริ่มต้นของอีกยุคหนึ่ง