1 工程概況

珠海歌劇院由體型相似的大劇院和小劇院組成，“日月貝”建筑方案取自“珠生于貝，貝生于海”，詮釋的是珠海在中國大陸率先擁抱海洋文明、率先接受西方文明洗禮的富有歷史文化沉淀的城市精神特質(zhì)。

項目總建筑面積59313m2，其中歌劇院主體建筑面積為48500m2，配套建筑面積10500m2。最大平面輪廓尺寸為210m×220m，分為大劇場和小劇場、突出造型的貝殼部分、車庫以及大小劇場之間共享大堂（大天窗）及入口。大劇場由混凝土主體及具有標志性造型的貝殼構(gòu)成，主體采用框架--剪力墻結(jié)構(gòu)體系，貝殼采用空間網(wǎng)格鋼結(jié)構(gòu)體系，包裹劇場核心區(qū)，為劇場提供豎向交通及配套功能用房。緊貼鋼結(jié)構(gòu)的是玻璃幕墻及格柵鋁板。劇場主體高40m，貝殼高度90m。劇場結(jié)構(gòu)平面不規(guī)則且局部框支，觀眾廳外輪廓為空間弧形殼體，受力復雜；同時工程地處海島邊沿，形體較高，屬于典型的風荷載控制結(jié)構(gòu)。

歌劇院平面布置圖

2 結(jié)構(gòu)體系

大劇場結(jié)構(gòu)由主體混凝土結(jié)構(gòu)與外圍的貝殼鋼結(jié)構(gòu)組成，主體混凝土結(jié)構(gòu)主要分為主臺、側(cè)臺、后臺及觀眾廳部分，均開大洞，且局部有框支結(jié)構(gòu)。貝殼鋼結(jié)構(gòu)位于主體結(jié)構(gòu)兩側(cè)包合住大劇場主體，其基座部分落在主體側(cè)臺頂及后臺墻頂，其余均落在底板上，貝殼鋼結(jié)構(gòu)最高點為90m。

(a)平面圖

（b）剖面圖

歌劇院結(jié)構(gòu)平剖面

劇場縱剖面

觀眾廳結(jié)構(gòu)空間

觀眾廳結(jié)構(gòu)橫剖圖

貝殼鋼結(jié)構(gòu)縱剖及與主體觀眾廳頂?shù)倪B接

3 結(jié)構(gòu)設計難點

（1）主體結(jié)構(gòu)平面存在多處開大洞，導致地震力傳遞不均勻。

（2）主體結(jié)構(gòu)在側(cè)臺臺口處有局部框支結(jié)構(gòu)，導致側(cè)向剛度不規(guī)則，尤其是Y向抗側(cè)剛度削弱很大。

（3）觀眾廳內(nèi)樓座承重弧形墻上下錯開，采用斜柱轉(zhuǎn)換，底部承重墻開大洞。

（4）主體結(jié)構(gòu)附屬大跨度空間結(jié)構(gòu)，計算復雜，尤其是兩種結(jié)構(gòu)之間連接處，受力大且復雜。

（5）由于場地地層除花崗巖外，主要為人工填土及第四系海陸交互相沉積地層，在7度地震作用下會產(chǎn)生嚴重液化現(xiàn)象。

4 主要分析結(jié)果

（1）針對劇場主體結(jié)構(gòu)平面不規(guī)則及局部框支結(jié)構(gòu)，分別對關(guān)鍵構(gòu)件制定了較高抗震性能的目標，進行了多種軟件的計算比較，對層間位移角的計算進行詳細分析，最大層間位移角為1/850，滿足要求。

（2）風荷載取值的可靠性及合理性是本工程的關(guān)鍵，本文采用數(shù)值風洞模擬與風洞試驗結(jié)果互相審核，結(jié)果表明總體上CFD數(shù)值模擬結(jié)果與風洞試驗結(jié)果基本一致，但也存在個別區(qū)域體型系數(shù)變化趨勢不一致，結(jié)構(gòu)設計中采用CFD數(shù)值模擬與風洞試驗結(jié)果的包絡值。

圖11 CFD數(shù)值風洞模型

（3）對結(jié)構(gòu)進行靜力和動力分析，分析結(jié)果表明，與風荷載相比，屋蓋結(jié)構(gòu)在多遇地震作用下的結(jié)構(gòu)響應要小很多，對大部分構(gòu)件不起控制作用。進一步分析表明，在罕遇地震作用下，屋蓋接結(jié)構(gòu)的響應（內(nèi)力與變形）與最不利風向風荷載作用下相當。

第一模態(tài)云圖

第二模態(tài)云圖

（4）對整體屋蓋結(jié)構(gòu)進行恒+活及恒+風兩種荷載模式進行穩(wěn)定分析，結(jié)構(gòu)極限承載力系數(shù)K分別為5.0，3.5，極限狀態(tài)最大變形為968，2063mm。分析結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)在考慮雙重非線性及初始缺陷情況下，極限承載力系數(shù)均滿足規(guī)范要求，結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性較好。