幾經風雨的建築 - 國家大劇院(3)

首先多謝大家如此支持這個blog, 今天為大家解釋如何解決上會提及的一大堆問題

第一: 防水問題

根據Paul Andreu原先的設計, 整個國家大劇院都被一個大水池包圍, 但為了解決防水問題,21個小水池. 每個小水池都用雙層混凝土包圍, 造法好像天台水箱一樣.

不過問題是主入口, 主入口的天窗部份全被水長期蓋著, 這其實不是新的設計, 在日本心齋橋JR站的地下商場就是有同樣的天窗. 天窗漏水通常不是玻璃的問題, 因為玻璃是從工廠中生產然後直接送致工地, 所以出錯機會較少.

而問題通常在混凝土, 因為香港和國內仍是使用木板作混凝土模架, 所以誤差很大, 情況有如用泥膠做模型一樣, 再者木板會吸收混凝土的水份而影響混凝土的凝固, 所以今次國家大劇院用了鋼模來作模架. 成本是木板模架的40-50倍. 天窗所有玻璃由工程師親自驗收, 並監察所有施工程序. 所以, 我認識的工程師第一件是問我, 香港話劇團有否發現漏水的情況,有的話馬上通知我, 奧運在即, 不能失威.

第二:結冰問題

每個小水池都放有發熱線, 每當氣溫下降至冰點以下, 發熱線便確保水池溫度在冰點之上,所以用電量不會超級巨大, 不過都是相當驚人.

第三:結構問題

據我所知,國家大劇院曾得航天科技局的工程師幫助設計, 因為造型是3D curve的關系,全部組件要由工廠訂造,每一個結構組件和金屬外殼的組件都要由電腦設算出來. 每個圓拱形結構組件都加強了30%負重. 數萬個接合點都用X光檢測, 才進行下一步工序.

第四: 清潔問題

首先,Paul Andreu用了鈦金屬作為外殼的材料, 好處是它不用經常清洗, 因為它不會容易沾到塵埃,但是它是超級昂貴. 據我所知, 香港機鐵站上蓋亦是用了鈦金屬作屋頂, 造價近1億元.  以國家大劇院這規模, 而且是3D curve的關系, 造價可能近5億元.

不過, 這麼大的屋頂始終都要清潔, 但如何?

他們會用清潔工程車先在四周進行清潔, 然後把工人吊上屋頂因為國家大劇院是沒有樓梯可直達屋頂. 跟著, 這些清潔特工隊便如飛虎隊般用鋼纜吊下來清潔外殼. 所以國家大劇院的造價達至27億元, 而整個香港中銀大廈都只是10億元, 國家大劇院簡直是天價.

其實, 這造型相當吸引, 但由於這造型的限制便使其室內空間受到影響, 最大的問題是戲劇院, 當你看到以上的平面圖你可看到歌劇院的舞台兩則和後則, 都有一個和舞台同樣大小的空間. 戲行中人稱為虎度門的空間是用作安放佈景, 一個理想的舞台應該上、下、左、右和後方都有和舞台同樣大小的空間來安放佈景, 這樣可以令舞台轉景時有多種的選擇. 而這些地方都應可安置臨時化裝間, 方便主角轉裝再出場.

但是由於這外型的限制,戲劇院的舞台左、右和後方的空間不等如舞台的大小. 情況如何? 就要請問香港話劇團的黃建東先生.

違反常規的建築—悉尼歌劇院 (結構篇)

續上會，先在此補充一些關於音效的提問，一個一級的樂團和歌手應該是不會用擴音機來表演，音樂是直接從樂器和歌手發出至觀眾，咪應該只是給一些流行曲的歌手或司儀使用。

而演奏廳只是用作音樂性的表演，因為不用考慮視線的問題，所以觀眾席是可以安排在舞台的後方，俗稱四面台。但是劇場則不同，因為戲劇和歌舞劇都是需要考慮視線的問題，所以觀眾席只會安排在舞台的前方、成扇型或馬蹄形，而且最後排的坐位多數都會控制在距離舞台25m之內，務求讓最後排的觀眾都看到表演者的面部表情。

另外，舞台的左、右、後和上、下方都需要有足夠的空間來儲存不同的佈景，所以設計時最難就是處理後台與更衣室和儲物室之間的流程，並且如何在外立面上把舞台塔(Fly tower) 隱藏。

在原先悉尼歌劇院的設計，就完全不能達到以上的要求，在歌劇院的空間太大，而且天花是彎曲的，所以Reverberation time會很大，回音情況嚴重。

至於劇劇院，由於彎曲的外型令舞台之上的空間(Fly tower)不足夠，一般的標準Fly tower是舞台的高度 x 2.5倍，這樣才可以把整個舞台高度的佈景吊在上空。

因此，整個劇院的規劃要完全重新設計，但是當時決定項目的政客對劇場設計一無所知，便胡亂批準劇場的興建，所以在工程的預備過程中出現無數的大問題，而建築師Jørn Oberg Utzon亦欠缺這方面的知識，因此最後的解決方法引用全球最出色的工程師樓—Ove Arup(奧雅納) 協助他們設計。

首先，他們借用其他合規格劇院的內部規劃作為核心，並根據現實情況下作出相對的調整，並同時把劇院的外型修正至滿足能容納合規格的演奏廳和劇院。然後，再和建築師合作處理人流、車流、物流等問題，這樣便基本滿足到劇院在功能上的需求。

不過，最嚴重的問題還未解決，就是屋頂的結構。原來的設計不單沒有規律，各扇型結構都有不同的彎曲度，完全沒有邏輯可言，而且不同的彎曲面是互相接觸的，但在無規律彎曲面的接合上，是很難確保施工的品質管理。為了方便工程上的管理上，各扇型的單元便歸一至類似的彎曲度，各部件只是比例上的不同。因此便可以用預制件的方式來製做各混凝土的部件，而不用在現場做模，品質管制方面便容易處理。

至於結構承重則是更大的問題，因為在1960年時還未有任何工程師設計過這樣的扇型的蛋型結構，而且由於室內是劇院的關系，是不可以在柱和樑來承擔屋頂的重量。

在最初的設計是把打算用混凝土作為結構外牆，但這樣並不能夠使這樣的外型成為獨立的安全結構，之後工程師不斷地研究不同的方法，如在屋脊上加入鋼結構框架，並屋頂建造成厚厚的結構牆。

不過，最終的方法是使用了摺合式的混凝土結構牆，情況就好像一個彎曲了的屏風一樣，利用摺合多層的結構來支撐屋頂，每一層的摺合便有如一個拱門一樣，這樣便能承重亦不破壞原有設計外型的彎曲度。

由於這樣的外型而大跨度的結構是前所未有的，工程師都未必知道摺合式的結構是否適合，所以便利用了電腦作結構分析，這亦是世界第一次使用電腦作結構計算的工程，創了建築工程的先河。

違反常規的建築—悉尼歌劇院 (音效篇)

無論你到過澳洲沒有，你都會知道悉尼歌劇院這座建築物，這座澳洲的標記在建築史上確實破了相當多的創舉。

這個項目始於1955年，當時澳洲政府舉辦了全球性的設計比賽，題目是在悉尼海港旁設計一座包括2600多人的多用途表演場地、1500人劇場、500人左右的戲劇院，這次比賽吸引了233名來自32個國家的建築師參賽，勝出的是來自丹麥的建築師—Jørn Oberg Utzon。Jørn Oberg Utzon可以說是著名的紙上建築師，他曾在

18次建築比賽中勝出了7次，但就沒有一座建築物是建成的，除了悉尼歌劇院之外，因為Jørn Oberg Utzon是出身藝術學院的建築師，所以他的建築大都只注重建築物美學部份，在技術層面上來看是有相當之多的問題，連悉尼歌劇院亦不例外。

當澳洲政府宣布Jørn Oberg Utzon勝出的時候，大家心中都出現無數的問題，因為他的參賽圖紙和模型都相當之簡單，可謂純概念性的解說，但是他是唯一一個參賽作品把兩個大型劇院並排而設的，而且他是唯一個設計把兩個主劇院的前廳安排在整座建築物的前端，所以旅客可以先觀看悉尼海港的景色後，才進入室內的場館。

當然最重要取悅評審的便是整座建築物的外型，它的各扇形的外殼確實相當吸引，亦無疑使這建築物一直成為澳洲的地標，並在2007年成為世界文化遺產。

不過，這樣的概念純粹在紙上的草圖來看就自然是沒有問題，但是在現實情況就成為千蒼百孔的設計。

第一: 無論是劇院，還是歌劇院的設計，就必須要考慮音效的問題，因為觀眾是為了欣賞節目而參觀這地方，所以如果音效不理想的話，就算這建築物是極度漂亮的話，都是一個失敗的設計。

在劇場的音效設計方面，就必須要考慮Reverberation time的問題，Reverberation time是歌手/樂器發出的聲音時，聲波會需要多少時間才降至60分貝或以下。因為室內空間的大小和物料的吸音程度則會影響Reverberation time。

如果Reverberation time太大的話，觀眾可能聽到兩層的聲音，又或者很大的回音。因此，劇院設計就必須要非常小心Reverberation time上的控制。

如果是樂器演奏的話，Reverberation time最好控制在1.8- 2.2秒

如果是歌唱的話，Reverberation time最好控制在1.3- 1.8秒

如果是演講/戲劇的話，Reverberation time最好控制在0.7- 1秒

控制Reverberation time當然是依靠室內的天花來控制室內空間的體積，從而調節聲波的速度和Reverberation time的差異。

另外，樂器的聲音會直接傳到觀眾，但回音亦同樣會反射到觀眾處，由於兩個聲波到達觀眾耳朵的時間有差別，所以演奏廳在回音方面同樣需要小心處理。

不過無論如何，設計演奏廳都會採用同一個理論，就是把整個劇院設計成又長又窄，成一個長方形，因為左、右兩邊的距離差別少，所以聲效差別不大，而且出現多種回音的情況亦會較少，所以聲效方面會較容易處理，情況就有如北京的國家大劇院，整個劇院成一個長方形，雖然外形是成蛋形，但只是用金屬外殼包著3個長方形而言。但是Jørn Oberg Utzon設計的悉尼歌劇院的外形成雞蛋形，圓拱形的天花則會制造多種的回音，而且聲波可能反射至歌手身上，而不是到達觀眾席，所以設計方面出現很大的難度，所以最後多用途的劇場則只可以設計成演奏廳。

由於Jørn Oberg Utzon的設計在技術層面上完全不能滿足需求，特別是在結構上的問題，所以整個設計在後期是完全重新設計，而設計時間更達至

12年之久，詳情將會下會分解。