人民大会堂工程结构设计总结编者按：此份结构总结原为油印件，由北京市建筑设计研究院有限公司李国胜先生收藏原文配有大量结构分析插图，已遗失此次编辑中仍保留文中插图位置及编号，以期望为将来搜寻这 些插图原物留下线索作者为人大会堂结构设计组文字校对：戴夫聪，北京市建筑设计研究院有限公司 结构工程师设计经过概况：本工程建筑面积约 170 000 平方米，体积约 1 600 000 立方米，土方工程量 430 000 立方米，主体结构使用钢筋 11 000 多吨，型钢约 4 000 吨，砼约 128 000 立方米工程由大会堂、宴会厅和人大常委办公楼组成附图一）中间大会堂，东面是中央大厅，有连通两层总高 17 米的回廊大厅、和跨度为 24 米的大梁；门厅上面有设置 600 个座位的小礼堂、和 30 米跨度的钢筋砼桁架西面是观众厅，长 60 米，跨 76 米，高 72 米，屋顶是 60.9 米跨度、17 米高的砼桁架二、三层看台分别用钢梁挑出 16.4 米和 15.5 米观众厅的主席台上有荷重量为 3 700 吨、1 米宽、9 米高的台口大梁，荷重 3 350 吨、2 米见方的台口大柱，跨度为 60 米的钢桁架和自重达 44 吨的钢挑梁。
宴会厅包括总面积达 7 000 平方米的国宴大厅，屋顶由 56.2 米跨度、5 米高的次钢桁架和 48.6 米跨度、7 米高的主钢桁架所组成还包括每块面积为 18×24 米的连续井字梁办公楼部分是三、四层框架结构，包括有椭圆形平面的接待厅和 18×18 米的井字梁结构等全部结构工程的规模是空前的 在工程的要求方面，要有高度的艺术性和高度的质量，结构设计不仅要确保主体结构的安全，还要配合建筑在体型上细节的高度美观要求，在构件上要考虑到数以十几万平方米计五颜六色的大理石、花岗石等墙面的锚固，和美丽灿烂的花饰和花灯的安装，并要适应各种现代复杂设备的安置和操 作在工期方面，全部工程要在十个月内建造完成，结构设计施工图纸在各专业中打前锋，在设计中各专业齐头并进，专业矛盾边进行边解决，中途 不断有重大的翻改，反工后仍需赶过施工进度，因此设计工作极度紧张自从 1958 年 10 月 16 日决定了工程方案之后，设计和施工同时开始，结构组即根据 1 ／ 400 建筑平面图开始工作，三天出基础刨槽图，又三天 出基础施工图，再一星期出地下室顶板结构图，如不能按期出图，就要影响施工，在设计工作内部、各专业都在开始，技术问题尚未考虑成熟，许多矛 盾也没有完全解决，随时都有变更的可能。
面临这样光荣而艰巨的任务，工作同志们一方面干劲冲天信心百倍写下了决心书和保证书，提出“不怕困难”、“不怕修改和反工”的口号，但是 另一方面感到任务艰巨难以完成按照以前的工作方法，像这样复杂的结构，在建筑定案后，要经过初步设计技术设计和施工图几个阶段，无论如何都 不能满足施工要求本工程设计要贯彻“多、快、好、省”的设计原则，限于时间更必须要作到设计快、出图快，在设计方案上特别要考虑到这个问题领导启发工作同志， 破除迷信、解放思想、树立敢想敢干的工作精神展开“大鸣大放”，献计策想办法的群众运动经过讨论分析研究，统一了设计资料，制作了许多专 为本工程使用的图表，初步确定了一系列的简化计算和绘图工作的方法这样，既将工作效率成倍的提高，做到了快速设计，又统一了设计步骤，易于 为工作同志所掌握，便于互审和校对，保证了工程质量在基础结构设计中，曾有只顾进度忽视节约的倾向，党及时组织进行一次检查；节约了砼用量约 10 000 立方米，迅速扭转了这种倾向 设计进行中：为了要与施工单位密切配合协作，党决定将工作组迁到工地现场，出图计划与施工进度计划挂上了钩，设计与施工共同研究和确定重大部分结构的方案和许多构造做法，既切合了实际又保证了质量。
当设计进度赶上了施工进度之后，党又及时领导我们组织质量大检查，并抽调专人负担质量检查这是在快速条件下保证质量不出差错的一项极其重要的措施当施工转入装修阶段后，党又将设计力量进行调整，分赴各现场指挥部，通过接触实际情况检查和纠正设计中的缺点和错误，并配合施工进行质《人民大会堂工程结构设计总结》原件量检查曾先后解决图纸交代不清、大样不全等一些问题，包括栏杆、生铁通风篦子的安装做法等在检查工程质量时，和施工检查同志一起，对重要 结构部分进行了仔细的检查，几乎每个铆钉都如数检查，每根大梁和柱子都不只进行了外观检查，而且用铁锤仔细敲打，发现暗藏有空洞后就仔细修补 设计工作同志自始至终受到全国各地和各工作部门的帮助和支援，科学院成立了许多工作小组，协助工作，勘测处对地基基础密切配合，并先后两次邀 请各地专家审查图纸，其他还有各方面的支援协助，不胜枚举，离开这些帮助，则难以完成这一光荣艰巨的任务结构设计地基和基础本工程地基上层为约 4 米厚的房杂土，下层大部分地区为砂粘老土，土壤密实性不够均匀，压缩模量在 100 ～ 300 之间，南部为金朝旧河道，北部是元朝护城河的旧址河底深达 9 米，河道内土层为灰褐色及黑色近代沉淀层，土质压缩性大，压缩模量在 20 ～ 70 之间。
附图三） 本工程建筑布置开间大，楼层高，立柱的荷重大分布极不均匀，基础设计根据建筑初步方案进行，方案中的一些细节布置均未确定，在设计施工进行中上部建筑方案不断有很多改动，荷重标算不能切实准确；另一方面工程任务紧迫，施工急待图纸由于本工程的重要性，质量要求高，设计上考 虑的控制沉降量，绝对沉降量不得超过 6 厘米，相对沉降不超过 1 ／ 500根据上述条件及情况，设计院与市规划局、勘测处、建筑科学院地基室及施工单位工作同志研究决定：在老土上采用带有钢筋砼刚性墙的带形基 础；在旧河道上采用带有钢筋砼刚性墙的满堂基础刚性墙基础的优点是：① 刚度大，加强了立柱间的连系，使荷重较均匀地传递到地基上② 能将 荷重越过局部松软的地区传递到临近土质较好的部分去③ 即使设计荷载计算不准确有些出入，影响不显著，例如大会堂东门厅基础施工完毕后设计 方案有变更，有些柱子荷重较原设计多了 20%，有些荷重少了 30%，建筑建造完工后实地观测，结果沉降量还是比较均匀④ 较弹性基础钢筋用量少⑤ 计算和制图简便，及时供应施工图纸，保证了施工进度所采用的基础墙一般的高度为 4.35 米，厚度 40 厘米，下端与基础板相连接。
墙顶均在室内设计地平以下，避免暴露户外受到温度伸缩的影响，原设计墙身加 10% 块石，因施工单位提出突击赶工填加块石现场操作不方便而取消附图四） 当两邻柱的间距在刚性角交线限度内，墙身只复核横切剪力而不考虑挠曲，配筋按构造要求决定在荷重特别大的立柱下，或柱距较大的两邻柱的刚性角线不能相交时，则将立柱下的基础板局部加宽，按单独基础计算及配筋，其间的基础墙只考虑拉结作用不加核算这样的计算简洁省时，在物 理概念上明确合理过去设计中也常遇到类似的问题，总是局部按弹性地基基础计算，不但计算繁杂费时，在与刚性基础连接处计算理论根据也不一致， 在本工程中打破了习惯的计算方法，加快了设计，也解决了采用刚性墙基础而有部分立柱间距过大的问题宴会厅及大会堂除观众厅西南角基础外，均砌置在砂粘老土层上，基础墙以上的上部结构温度伸缩及抗震要求分隔成若干独立单元，基础则相连 成整体，最大的连续长度达 240 米，施工时每隔约 30 米在西立柱中间留置施工缝，事后浇成整体观众厅西南角地基为旧河道，地基的处理曾考虑 用挖出坏土回填砂石的办法，经与施工负责人研究认为水下挖土困难，不但费用大，并且工期长，因而未采用；也考虑过用矽化法加固地基，由于缺乏 加固管材而放弃；又拟打混凝土桩，但打桩事前必须作一系列的准备工作，且打桩耗费工时，再三与有关方面联系研究决定挖出部分上层坏土，下面仍 保留两米原坏土，避免了水下施工。
基础结构采用了与常委办公楼相同的满堂基础以降低地基压应力与观众厅西南角相连接的基础墙按土质不同，由 沉降差异（4 厘米）所引起的挠曲（1 560 TM）进行计算配置纵向钢筋，现场沉降观测说明这种设计措施收获了良好的效果基础相联不断的优点是可以避免沉降缝的复杂结构，便利设计及施工并可避免结构缝间可能产生的沉降差使上部建筑楼板面高低不平基础埋置 地下不受温度变化的影响常委办公楼的地基大部分是旧河道，基础下保留一米半厚的河底淤积层，为了避免地基沉降大而引起基础结构过大的内力，基础结构以六道沉降 缝分开，基础采用带有刚性墙及基础次梁的满堂基础，基础上部覆盖预制板，其间保持空间不回填土，减轻了结构的重量，使地基附加压力不超过 0.65 千克 / 每平方厘米，保证了建筑不产生过大的沉降《人民大会堂工程结构设计总结》原件在荷重大的立柱下，如观众厅台口立柱及挑合后面立柱的基础砌置深度加深一米，因基础以下约 5 米为砂卵石层，基础降低减薄了砂石层以上压 缩层的厚度，平衡由于基础面积大而沉降大的问题为了减小地下室顶板梁的跨度，地下室另加只承托一层地板结构的小立柱立柱下作单独基础，估计到大小柱子间由于荷重悬殊，同基础面积的 差距可能发生过大的差异沉降，因而适当的增加小柱子下的地基计算压应力，来调整沉降。
观众厅台口立柱荷重为 3 350 吨，基础面积为 13 米见方，基础采用肋梁式结构，由挑梁及底板组成每立柱基础混凝土用量为 370 立方米，如作 同样高的棱台式实体单独基础，混凝土用量将达 520 立方米，肋梁式基础节省混凝土量约 30%，同时也减小了基础的自重减低了地基的压应力附图五）在基础设计的过程中对方案进行反复的研究，集合了群众的智慧，找出了合理的基础方案，自基础施工开始到全部建筑建造完成，市规划局勘测 处进行系统的沉降观测，观测资料说明全部基础沉降是均匀的，施工完竣总的沉降量在 3 ～ 4 厘米左右，沉降缝量均在估计控制数字之中，这说明所 采取的基础形式和措施是妥当和有效的大会堂的结构设计1. 抗震及稳定性的考虑 观众厅结构布置受到建筑条件及方案的限制并不是十分合乎理想，首先两侧墙近挑台处的一段，为单排很高的立柱，在侧墙的中部在平面上又形成一个束腰，中间只有单方向梁拉结，侧向刚度不好，为了加强侧墙的横向稳定，在单排立柱的一端布置 L 形长柱，另一端布置由两根立柱联合组成 的工字形立柱，中间以数道一米宽横向刚度较大的梁拉结对抗震来说观众厅也不是合乎理想的体形（类似观众厅这样的建筑由于建筑的特性很难改变它的独特的构造形式），再加以中央大厅与观众厅由于 稳定性的要求不便分开，中央大厅楼层及柱网布置比较整齐，结构的连接性好，抗震刚度大；而观众厅结构空旷，楼层参差不齐，立柱分布不均匀，地 震力易于集中，也不易准确分析。
为了加强束腰在东部与西部间的联接，在单排柱子的拉梁中配置考虑传递地震力的纵向钢筋在挑台钢梁的后根处布置了一排 1×3 米巨型大柱柱子的尺寸根据挑梁后端联结构造上要求，另一方面还承受两层挑台的全部地震力在结构构造上观众厅与中央大厅联成整体，长度 132 米中间未置抗震缝或伸缩隙，中央大厅中有两层为走马廊，不便布置伸缩缝；如在观众厅看台挑梁后墙处布置断缝，承托钢挑梁后支座的立柱将成为高达 45 米的单排柱子，难以维持稳定平衡及抵抗由挑台传来的地震力；如在观众厅内安置断 缝，则侧墙立柱将无拉结形成敞口；在台口大梁处与主席台后墙处留缝也不合宜经与建筑科学研究院进行变形计算与研究认为，由于观众厅的结构构 造特点，如该部大部结构为外围建筑所遮蔽，不直接暴露户外等，可以只作施工缝不作伸缩缝施工时沿 132 米长度内布置两道施工缝，一道在挑台后 墙处，一道在观众厅侧墙中，在侧墙留施工缝处混凝土梁均为矩形断面，无整体混凝土板与之直接连接，此处留缝便于处理，各层梁上留有一米长的施 工缝，两星期后补浇成整体像观众厅这样的建筑平面设计要能较好的符合抗震设计要求是一件比较复杂的问题，需要结构专业与建筑专业很好的共同 合作定出较妥善的方案，从抗震结构的观点出发，观众厅较合理的布置是在侧墙及挑台后墙外布置有楼。