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(guó)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(xiàng)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(chǎng)和小劇場(chǎng)、突出造型的貝殼部分、車(chē)庫(kù)以及大小劇場(chǎng)之間共享大堂（大天窗）及入口。大劇場(chǎng)由混凝土主體及具有標(biāo)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(chǎng)核心區(qū)，為劇場(chǎng)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(chǎng)主體高40m，貝殼高度90m。劇場(chǎng)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(fù)雜；同時(shí)工程地處海島邊沿，形體較高，屬于典型的風(fēng)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(chǎng)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(tái)、側(cè)臺(tái)、后臺(tái)及觀眾廳部分，均開(kāi)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(chǎng)主體，其基座部分落在主體側(cè)臺(tái)頂及后臺(tái)墻頂，其余均落在底板上，貝殼鋼結(jié)構(gòu)最高點(diǎn)為90m。
(a)平面圖
（b）剖面圖
歌劇院結(jié)構(gòu)平剖面
劇場(chǎng)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(shè)計(jì)難點(diǎn)
（1）主體結(jié)構(gòu)平面存在多處開(kāi)大洞，導(dǎo)致地震力傳遞不均勻。
（2）主體結(jié)構(gòu)在側(cè)臺(tái)臺(tái)口處有局部框支結(jié)構(gòu)，導(dǎo)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(cuò)開(kāi)，采用斜柱轉(zhuǎn)換，底部承重墻開(kāi)大洞。
（4）主體結(jié)構(gòu)附屬大跨度空間結(jié)構(gòu)，計(jì)算復(fù)雜，尤其是兩種結(jié)構(gòu)之間連接處，受力大且復(fù)雜。
（5）由于場(chǎng)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(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重液化現(xiàn)象。
4 主要分析結(jié)果
（1）針對(duì)劇場(chǎng)主體結(jié)構(gòu)平面不規(guī)則及局部框支結(jié)構(gòu)，分別對(duì)關(guān)鍵構(gòu)件制定了較高抗震性能的目標(biāo)，進(jìn)行了多種軟件的計(jì)算比較，對(duì)層間位移角的計(jì)算進(jìn)行詳細(xì)分析，最大層間位移角為1/850，滿足要求。
（2）風(fēng)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(fēng)洞模擬與風(fēng)洞試驗(yàn)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(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果基本一致，但也存在個(gè)別區(qū)域體型系數(shù)變化趨勢(shì)不一致，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采用CFD數(shù)值模擬與風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果的包絡(luò)值。
圖11 CFD數(shù)值風(fēng)洞模型
（3）對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜力和動(dòng)力分析，分析結(jié)果表明，與風(fēng)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(yīng)要小很多，對(duì)大部分構(gòu)件不起控制作用。進(jìn)一步分析表明，在罕遇地震作用下，屋蓋接結(jié)構(gòu)的響應(yīng)（內(nèi)力與變形）與最不利風(fēng)向風(fēng)荷載作用下相當(dāng)。
第一模態(tài)云圖
第二模態(tài)云圖
（4）對(duì)整體屋蓋結(jié)構(gòu)進(jìn)行恒+活及恒+風(fēng)兩種荷載模式進(jìn)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。
