国家大剧院声学分析

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国家大剧院的声学工程

国家大剧院位于北京人民大会堂西侧，总建筑面积15万平方米。剧院声学设计主体建筑由外部围护钢结构壳体和内部2416座的歌剧院、2017座的音乐厅、1040个座的戏剧院、公共大厅及配套用房组成。外部围护钢结构壳体呈半椭球形，东西长210米，南北长140米，高46米，地下部分深-32.5米。椭球形屋面主要采用钛金属板饰面，中部为渐开式玻璃墙。椭球壳体外环绕人工湖，入口和通道设在水面下。

国家大剧院的建筑剧院声学设计声学主设计为法国CSTB研究所，清华大学建筑学院作为国内声学配合单位，协助CSTB完成深化设计、理论计算、实验研究等工作，就工作中所涉及的相关建筑声学新方法、新手段主要有以下几个方面：

1 “蛋壳”底层喷涂纤维素防止雨噪声

国家大剧院的4万m2“蛋壳”屋盖非常巨大，为减轻结构荷载，采用了钛金属为装饰面的轻型屋盖。存在的一个问题是：降雨时，室内会受到雨点撞击金属屋面所产生的雨噪声干扰。在清华大学建筑物理实验室进行了该屋盖结构的空气声隔声和雨噪声隔绝实验研究，在进行大量实验数据分析的基础上，创造性地提出在屋盖底层采用纤维素喷涂防止雨噪声的方案，并最终得到了应用实施。即在屋盖板下，喷涂一层25mm厚的K-13纤维素喷涂吸声

建筑文化结业论文

浅析中国国家大剧院

学 院 历史文化学院 班 级 文化产业管理二班 学 号 20105162258 姓 名 刘月 成 绩

浅析中国国家大剧院

摘要：建筑在人类发展史上一直占据着重要的地位，其作为一种文化载体，为研究人类历史发展进程提供了重要的依据。建筑所体现的不仅仅是建筑师的精神世界，更是一个时代的文化追求。本文以中国国家大剧院为例，对其建筑文化进行浅析，探讨其独特之处。

关键词：建筑文化；中国国家大剧院；交融 一、建筑与文化

建筑，作为人类劳动最主要的创造物之一，是人类文化的一个重要部分。建筑的价值，并不仅指它的功能，经过岁月磨砺的建筑，其价值更多的是其所展现的格调和责任，是一个社会的生活模式、生活水平和生活情趣。建筑作为文化类型的代表，它沉淀着人类文明发展的步

篇一：国家大剧院建筑分析

国家大剧院建筑分析：

中国国家大剧院，作为世界上最大的穹顶建筑，无论从它的建筑功能分区、体形设计以及建筑技术结构特点来说，都是相当完美与值得我们借鉴的。

国家大剧院是由法国建筑师保罗·安德鲁主持设计，该建筑主要是由国家大剧院主体建筑及南北两侧的水下长廊、地下停车场、人工湖、绿地组成，总占地面积11.89万平方米，总建筑面积约16.5万平方米。 国家大剧院整体是壳体结构，是世界最大的穹顶建筑。国家大剧院中心建筑为半椭球形钢结构壳体，东西长轴212.2米，南北短轴143.64米，高46.68米，地下最深32.50米，周长达600余米。整个壳体风格简约大气，其表面的材质是由18000多块钛金属板和1200余块超白透明玻璃共同组成，两种材质经巧妙拼接呈现出唯美的曲线，营造出舞台帷幕徐徐拉开的视觉效果。

国家大剧院内部有四个剧场，中间为歌剧院、东侧为音乐厅、西侧为戏剧场，南门西侧是小剧场，四个剧场既完全独立又可通过空中走廊相互连通。内部以华丽辉煌的金色为主色调，彰显国家大剧院的恢宏与奢华。歌剧院的墙面上安装了弧形的金属网，声音可以透过去，而金属网后面的墙是多边形，这样就形成了视觉的弧形和听觉空间的多边形，做到了建筑声学和剧场美学的完美

第五章 声学

5.1什么是声学？

声学研究声压波在流体介质中的产生、传播、吸收和反射。声学有如下的应用：

·声纳—声学上雷达的对应物 ·设计音乐厅，希望声压均匀分布。 ·减小机器厂房内的噪音 ·汽车中的噪声消除 ·水下声学

·设计扬声器、音箱、声滤、消音器及其他类似装置。 ·地球物理探测

5.1.1声场分析的类型

只有在ANSYS/Multiphysics 和 ANSYS/Mechanical中能进行声场分析，通常包括对流体介质及其周围结构的建模。典型感兴趣的是不同频率的声波在流体中的压力分布、压力梯度、粒子速度、声压级及声波的散射、衍射、传输、辐射、衰减和散射。耦合的声场分析将考虑流体-结构的相互作用。非耦合的声场分析模型只考虑流体而忽略任何流体-结构的相互作用。

ANSYS程序假定流体是可压的，但只允许压力与平均压力相比有较小的变化。而且，流体假定为非流动并且无粘的（即粘性不引起耗散作用）。假定平均密度和平均压力不变，压力求解偏离平均压力而不是绝对压力。

5.2求解声学问题

通过执行一个谐波响应分析可以解决许多声学问题。分析计算流体-结构界面上的谐波载荷（正弦变化）引起流体中的压力分布。通过指定载荷的频率范围，可以观察到在不同的频率时压力

第五章 声学

5.1什么是声学？

声学研究声压波在流体介质中的产生、传播、吸收和反射。声学有如下的应用：

·声纳—声学上雷达的对应物 ·设计音乐厅，希望声压均匀分布。 ·减小机器厂房内的噪音 ·汽车中的噪声消除 ·水下声学

·设计扬声器、音箱、声滤、消音器及其他类似装置。 ·地球物理探测

5.1.1声场分析的类型

只有在ANSYS/Multiphysics 和 ANSYS/Mechanical中能进行声场分析，通常包括对流体介质及其周围结构的建模。典型感兴趣的是不同频率的声波在流体中的压力分布、压力梯度、粒子速度、声压级及声波的散射、衍射、传输、辐射、衰减和散射。耦合的声场分析将考虑流体-结构的相互作用。非耦合的声场分析模型只考虑流体而忽略任何流体-结构的相互作用。

ANSYS程序假定流体是可压的，但只允许压力与平均压力相比有较小的变化。而且，流体假定为非流动并且无粘的（即粘性不引起耗散作用）。假定平均密度和平均压力不变，压力求解偏离平均压力而不是绝对压力。

5.2求解声学问题

通过执行一个谐波响应分析可以解决许多声学问题。分析计算流体-结构界面上的谐波载荷（正弦变化）引起流体中的压力分布。通过指定载荷的频率范围，可以观察到在不同的频率时压力

计算声学响应的时候，是利用ANSYS软件计算并得到结构模态，采用LMS Virtual.lab软件计算声模态，并将结构模态结果导入LMS Virtual.lab 软件，求解声固耦合模型。接着，我们可以得出结构的振动位移和场内某点的声压。

CDB文件：在进行空腔模态分析时，我们假设结构为刚性壁，将用ANSYS 划分的声学系统网格输出为CDB文件格式导入LMS Virtual.lab 软件对乘坐室空腔声学系统式模型模态分析。问题：CDB格式文件如何导出？（cdwrite命令？一般情况下可以写为 cdwrite,all,filename,cdb）。结构模型建造完成，划分好网格后，用CDB命令导出，即时surrogate。

可以把sysnoise->Tools->Environment Variables->ANSYSREVISION中的数值变为5.7， 且把CDB文件用记事本打开，把首行中8.1变为5.7，注意ANSYS保存CDB文件时，要使用Associated FE and IGES(2 files)项

在使用ANSYS 进行声学动态响应分析时需要自己编制程序，将ANSYS 计算的结果转变为声压级，以符合声学响应分析的要求。在LMS Virtu

第八章 机电安装工程

第一节 机电工程简要说明

一、编制依据

本工程招标文件

本工程招标文件书面答疑文件 本工程机电设计原则与意图 本工程标书所附图纸

国家有关设计、施工及验收规范

投标人大型剧场及大型公共建筑工程的施工经验 二、电气工程

本工程为一级供电负荷，采用2路10KV电源供电。三处变电站分别位于-7.00m 南侧、-18.00m东侧、西侧。

采用干式变压器和柴油发电机组进行正常供电和应急供电，应急供电的范围包括整个剧场，并可自投自复和手投手复。

本工程照明为TN-S系统，动力为TN-C和TN-S系统，采用封闭式插接母线和电缆进行放射式配电，提供动力和照明用电。消防设备的供电采用耐火电缆。

应急照明采用中央蓄电池和换流器集中供电方式，为IT系统。

屋顶金属壳体与接地系统可靠连接，金属管道做等电位接地。接地线为室外环状接地系统。接地采用混合接地。防雷接地、工作接地、等电位接地、保护接地、弱电的接地均由室外接地环路引出，接地电阻不大于1Ω。

照明采用节能光源，剧场等处为调光系统。

三、给排水工程

给排水工程包括室内给水、热水、水池循环水处理、雨水、污废水等系统。透气管由剧场顶部直接排出，通过南侧排风/排烟口和屋顶中央部位排至室外。

给水采用分区供水方式，设生活水

第八章 机电安装工程

第一节 机电工程简要说明

一、编制依据

本工程招标文件

本工程招标文件书面答疑文件 本工程机电设计原则与意图 本工程标书所附图纸

国家有关设计、施工及验收规范

投标人大型剧场及大型公共建筑工程的施工经验 二、电气工程

本工程为一级供电负荷，采用2路10KV电源供电。三处变电站分别位于-7.00m 南侧、-18.00m东侧、西侧。

采用干式变压器和柴油发电机组进行正常供电和应急供电，应急供电的范围包括整个剧场，并可自投自复和手投手复。

本工程照明为TN-S系统，动力为TN-C和TN-S系统，采用封闭式插接母线和电缆进行放射式配电，提供动力和照明用电。消防设备的供电采用耐火电缆。

应急照明采用中央蓄电池和换流器集中供电方式，为IT系统。

屋顶金属壳体与接地系统可靠连接，金属管道做等电位接地。接地线为室外环状接地系统。接地采用混合接地。防雷接地、工作接地、等电位接地、保护接地、弱电的接地均由室外接地环路引出，接地电阻不大于1Ω。

照明采用节能光源，剧场等处为调光系统。

三、给排水工程

给排水工程包括室内给水、热水、水池循环水处理、雨水、污废水等系统。透气管由剧场顶部直接排出，通过南侧排风/排烟口和屋顶中央部位排至室外。

给水采用分区供水方式，设生活水

Abaqus 声学分析

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1. 要点 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 2.

基本物理量 实例模型说明 材料属性设定 求解类型设定 边界条件设定 载荷和声源 网格划分 结果后处理

基本物理量

1) 声压

设气体的初始压强为P0，受到声扰动后，压强为P0+P。则这个压强改变量就称为声压，单位为Pa，一般取其有效值。

2) 声压级

声压级（Sound Pressure Level）定义为声压得有效值与基准声压的有效值之比的常用对

P数20倍，（取分贝单位），即

Lp?20lge Pr式中，Pe是测量声压，Pr是参考声压，Pr通常取2×10-5 Pa，它是人耳对1kHz空气声所能感觉到的最低声音的声压。

3) 声强

声强（Sound Intensity）是指在垂直于传播方向上单位面积上通过的平均声能量流，即 WI??wc0 S4) 声强级

声强级（Sound Intensity Level）定义为声强和参考声强之比的常用对数的10倍，即

I

Lp?10lg I0式中，基准声强I0取10-12 W/m2为可听最小声强。

5) 声功率级

声功率级（Sound Power Level）定义为声功率与基准声功率之比的常用对数

太原理工大学

硕士学位论文

中国国家大剧院结构抗震动力分析

姓名：郭秀华

申请学位级别：硕士

专业：结构工程

指导教师：李珠

20040501

太原理工大学硕士研究生学位论文

审国鏊家大溺陵结梅挠震动力分析

摘要

中国国家大剧院结构分析——谈项目是太原理工大学与北京市建筑设计研究院合作项目，属豳家大剧院结构设计中的一个王俸骂节。

国家大剧院属甲类建筑，在抗谶设计与分析中，必然优先考虑其“安全｜陡”恧鼍暑“经济性”。该建筑结梅占地面积大，离魔为５６ｍ，充分稠露建下空耀，结褥形式为多塔褛结秘，冀体形稀鼹极其复杂，具体表现在：结构开间大，梁板跨度大，楼板开漏较大显不溅烈；平瑟磷置戬椭嚣魏线炎主，有较多剪力罐露为曲面；抗震设计｛三乏剪力墙为主，届部应用钢管滟凝土柱形戚的乘‘陡框架与剪力墙共同作用；结构存在转换层，刚度突变朦等。因戴薅该结搦除进行常藏必要鲦设计工馋癸，露遘一步利麓工禚分析软件避行结构分析，本文利用有限元分市斤软件ＡＮＳＹＳ对圜家大剧院进警亍了结构抗震动力分析。

摄攥建筑撬震设诗翘范攫定，对建筑结辫残进行多遴缝震彳乍用下的内力与变形分析。其主要内容有：

ｌ、有５照元模型

该建筑结构莱薅三缝空阀有ｉ鑫嚣模型。

２、结构抗震验算采尾摄墅分释反感谱法进行书麓佟尾下梅释强度验算