كيف لم يحقق مبنى المركز الوطني للفنون المسرحية البالغ وزنه 6750 طنًا أي دعامة واحدة؟

لقد عكس المركز الوطني للفنون المسرحية بالفعل المستوى العالمي الأول في الهندسة المعمارية، وكان رائداً في الهندسة المعمارية المحلية، وقام بالعديد من المحاولات الجريئة، مثل استخدام صفائح معدن التيتانيوم، والتي تستخدم بشكل رئيسي في صناعة الطائرات وغيرها من الطائرات ، كمواد تسقيف البناء. ويشكل المظهر البيضاوي الجريء وسطح الماء المحيط به شكلاً معماريًا للؤلؤة على الماء، جديدًا ورائدًا وفريدًا من نوعه. بشكل عام، فهو يجسد خصائص المباني التاريخية العالمية في القرن الحادي والعشرين، ويمكن تسميته بالمزيج المثالي بين التقليدية والحديثة والرومانسية والواقعية.

بدأ تصميم المركز الوطني للفنون المسرحية بمبدأين: الأول، أنه مسرح على مستوى عالمي؛ ثانياً، لا يمكنها سرقة قاعة الشعب الكبرى. تم تقديم المسرح الكبير النهائي أمام العالم بشكل بيضاوي ضخم، ليصبح مبنى تاريخيًا ذو شكل جديد ومفهوم فريد من نوعه.

وفقًا لرؤية المهندس المعماري الفرنسي الشهير بول أندرو، فإن المشهد بعد الانتهاء من المسرح الوطني هو كما يلي: في حديقة خضراء ضخمة، تحيط بركة من المياه الزرقاء بالمسرح الفضي البيضاوي، وتعكس صفيحة التيتانيوم والقشرة الزجاجية ضوء النهار والليل، ويتغير اللون. المسرح محاط بجدران زجاجية شبكية ذهبية شفافة جزئيًا وتعلوها إطلالة على السماء من داخل المبنى. ويصف البعض مظهر المسرح الكبير بعد اكتماله بأنه "قطرة ماء كريستال".

1. أكبر قبة في الصين مبنية من 6750 طناً من العوارض الفولاذية

يتكون هيكل NCPA من عوارض فولاذية منحنية، وقبة فولاذية ضخمة يمكن أن تغطي تقريبًا ملعب عمال بكين بأكمله.

والمثير للدهشة، مثل هذا كبيرهيكل الإطار الصلبلا يدعمه عمود واحد في الوسط. بمعنى آخر، يجب أن يعتمد الهيكل الفولاذي الذي يبلغ وزنه 6750 طنًا بشكل كامل على نظام الهيكل الميكانيكي الخاص به لضمان السلامة والاستقرار.

هذا التصميم المرن يجعل المركز الوطني للفنون المسرحية مثل معلم التاي تشي الذي ينزع فتيل جميع أنواع القوى من العالم الخارجي بوسائل ناعمة وصلبة. في تصميمالهيكل الصلببالنسبة للمسرح الكبير، تبلغ كمية الفولاذ المستخدمة في الهيكل الفولاذي بأكمله 197 كيلوجرامًا فقط لكل متر مربع، وهو أقل من العديد من المباني ذات الهياكل الفولاذية المماثلة. إن بناء هذا الهيكل الفولاذي الصدفي صعب للغاية، ويتم استخدام الرافعة ذات الحمولة الأكبر في الصين عند رفع العوارض الفولاذية.

2. صب جدار حاجز المياه تحت الأرض لمنع استقرار الأساس المحيط

يبلغ ارتفاع المركز الوطني للفنون المسرحية 46 مترًا، لكن عمقه تحت الأرض يصل إلى ارتفاع مبنى مكون من 10 طوابق، و60% من مساحة البناء تحت الأرض، وأعمقه 32.5 مترًا، وهو أعمق مشروع عام تحت الأرض المباني في بكين.

هناك مياه جوفية وفيرة تحت الأرض، ويمكن للطفو الناتج عن هذه المياه الجوفية أن يرفع حاملة طائرات عملاقة تزن مليون طن، لذا فإن الطفو الضخم يكفي لرفع المسرح الوطني الكبير بأكمله.

الحل التقليدي هو ضخ المياه الجوفية بشكل مستمر، لكن نتيجة هذا الضخ للمياه الجوفية ستكون تشكيل "قمع مياه جوفية" تحت الأرض بطول 5 كيلومترات حول المسرح الكبير، مما يتسبب في استقرار الأساس المحيط وحتى تشقق سطح المبنى.

ولحل هذه المشكلة قام المهندسون والفنيون بإجراء أبحاث دقيقة وصب حاجز مائي تحت الأرض بالخرسانة من أعلى منسوب للمياه الجوفية إلى الطبقة الطينية على عمق 60 متراً تحت الأرض. هذا "الدلو" الضخم، المتكون من جدار خرساني تحت الأرض، يحيط بأساس المسرح الكبير. تقوم المضخة بسحب المياه بعيدًا عن الدلو، بحيث أنه مهما تم ضخ المياه من الأساس، فإن المياه الجوفية خارج الدلو لا تتأثر، وتكون المباني المحيطة آمنة.

3. تكييف الهواء في الأماكن الضيقة

المركز الوطني للفنون المسرحية عبارة عن مبنى مغلق ليس له نوافذ خارجية. في مثل هذه المساحة المغلقة، يتم تنظيم الهواء الداخلي بالكامل بواسطة مكيف الهواء المركزي، لذلك يتم طرح متطلبات معينة للوظيفة الصحية لمكيف الهواء. بعد السارس، رفع الطاقم الهندسي للمسرح الكبير معايير تركيب تكييف الهواء، ونظام الهواء الراجع، ووحدة الهواء النقي، وما إلى ذلك، لزيادة تحسين المعايير لضمان تلبية تكييف الهواء المركزي للمعايير الصحية.

4. تركيب سقف من سبائك التيتانيوم

تبلغ مساحة سقف المسرح الكبير 36 ألف متر مربع، وهو مصنوع بشكل رئيسي من ألواح التيتانيوم والزجاج. يتمتع معدن التيتانيوم بقوة عالية ومقاومة للتآكل ولون جيد، ويستخدم بشكل رئيسي في صناعة الطائرات والمواد المعدنية الأخرى للطائرات. سيتم تجميع السقف من أكثر من 10000 لوح من التيتانيوم يبلغ حجمها حوالي 2 متر مربع. نظرًا لأن زاوية التثبيت تتغير دائمًا، فإن كل لوحة تيتانيوم عبارة عن سطح زائد، بمساحة وحجم وانحناء مختلفين. يبلغ سمك اللوحة المعدنية المصنوعة من التيتانيوم 0.44 ملم فقط، وهي خفيفة ورقيقة مثل قطعة ورق رقيقة، لذا يجب أن يكون هناك بطانة مصنوعة من مادة مركبة بالأسفل، وسيتم قطع كل بطانة بنفس حجم التيتانيوم لوحة معدنية أعلاه، وبالتالي فإن عبء العمل وصعوبة العمل كبيرة للغاية.

في الوقت الحاضر، لا توجد مثل هذه المساحة الكبيرة من ألواح معدن التيتانيوم في سقف المبنى الدولي. تستخدم المباني اليابانية ألواح التيتانيوم بشكل أكبر، وهذه المرة سيكلف المسرح الكبير شركة تصنيع يابانية لإنتاج ألواح معدنية من التيتانيوم.

5. تنظيف الجزء العلوي من غلاف السقف

يعد تنظيف هيكل السقف المصنوع من التيتانيوم مشكلة مزعجة، ويقترح أنه إذا تم استخدام طريقة التنظيف اليدوي، فسوف يبدو الأمر محرجًا وغير جميل، ويجب استخدام التكنولوجيا المتقدمة لحلها.

في الوقت الحاضر، يميل المهندسون إلى اختيار طلاء نانو عالي التقنية، والذي لن يلتصق بسطح الجسم بعد الطلاء، طالما يتم غسل الماء، سيتم غسل جميع الأوساخ.

ومع ذلك، نظرًا لأن هذه تقنية جديدة، فلا يوجد مثال هندسي مماثل يمكن الرجوع إليه، حيث يقوم المهندسون بإجراء اختبارات تقوية معملية على طلاء النانو هذا، ويمكن تحديد ما إذا كان سيتم استخدام نتائج الاختبار بعد ذلك.

6. كل الحجر المنزلي يظهر جمال الأرض

استخدم المسرح الكبير أكثر من 20 نوعا من الحجر الطبيعي، كلها من أكثر من 10 مقاطعات ومدن في الصين. وتستخدم مناطق القاعة الـ 22 وحدها أكثر من 10 أنواع من الحجارة، تسمى "الأرض الرائعة"، وتعني الجبال والأنهار الرائعة للأمة الصينية.

هناك "الألماس الأزرق" من تشنغده، و"وردة الليل" من شانشي، و"السماء المرصعة بالنجوم" من هوبي، و"زهرة صدف البحر" من قويتشو... والعديد منها أصناف نادرة، مثل "الزهرة الذهبية الخضراء" من خنان ، والذي نفدت طبعته.

إن "اليشم الأبيض" الموجود في قاعة الزيتون المنتج في بكين عبارة عن حجر أبيض بأضلاع خضراء قطرية، ويتم إنشاء خطوط قطرية بشكل طبيعي، وكلها في نفس الاتجاه، وهو أمر نادر جدًا. تبلغ المساحة الإجمالية لوضع الحجر في المسرح الكبير حوالي 100.000 متر مربع، ويصر العاملون في الهندسة على استخدام الحجر المحلي، بعد عدة لفات ومنعطفات للعثور على كل الحجر الذي يتوافق مع مفهوم المصمم من حيث اللون والملمس.

يعد تعدين الحجر غير الإشعاعي على نطاق واسع ومعالجته أيضًا تحديًا كبيرًا لموظفي الهندسة، حتى أن المصمم أندرو أعجب أيضًا بالحجر الصيني الملون الملون وتعدين الحجر الصيني، وتكنولوجيا المعالجة الرائعة.

7. اخرج بسرعة وأمان

يمكن للمسارح الثلاثة للمسرح الوطني الكبير أن تستوعب إجمالي حوالي 5500 شخص، بالإضافة إلى طاقم العمل وطاقم العمل يصل إلى 7000 شخص، وذلك بسبب التصميم الفريد للمسرح الوطني الكبير، ويحيط بالمسرح حوض سباحة عملاق في الهواء الطلق، لذلك في حالة الطوارئ مثل الحريق، كيفية إخلاء 7000 متفرج بسرعة من الماء المحاط بـ "قشر البيض" في الإخلاء الآمن، في بداية التصميم، إنها مشكلة صعبة على المصممين حلها.

في الواقع، تم تصميم نفق الهروب من الحريق في المركز الوطني للفنون المسرحية في نهاية المطاف للسماح لـ 15000 شخص بالإخلاء بسرعة. من بينها، هناك ثمانية إلى تسعة مسارات للإخلاء، كل منها ثلاثة وسبعة أمتار تحت الأرض، وتمر تحت البركة العملاقة وتؤدي إلى الساحة الخارجية. ومن خلال هذه الممرات، يمكن إخلاء المتفرجين بأمان خلال أربع دقائق، وهو أقل من الست دقائق التي يتطلبها قانون مكافحة الحرائق.

بالإضافة إلى ذلك، هناك قناة إطفاء دائرية يصل عرضها إلى 8 أمتار مصممة بين المسرح والمسبح في الهواء الطلق، وهي واسعة جدًا ويمكن أن تستوعب شاحنتي إطفاء تمران جنبًا إلى جنب، مع ترك أيضًا قناة للمشاة بعرض مترين. يمكن لرجال الإطفاء الوصول إلى نقطة الحريق في الوقت المناسب من خلال قناة النار، حتى يتمكن أفراد الإطفاء والأفراد الذين تم إجلاؤهم من السير في طريقهم الخاص دون التدخل.

يظهر هذا "المسرح في المدينة، المدينة في المسرح" بمظهر غريب "لؤلؤة في البحيرة" يفوق الخيال. إنه يعبر عن الحيوية الداخلية، الحيوية الداخلية تحت السكينة الخارجية. يمثل المسرح الكبير نهاية حقبة وبداية أخرى.