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    廣州亞運(yùn)會(huì)新建場(chǎng)館外觀及結(jié)構(gòu)

    2010-08-24 04:50:58趙西安
    關(guān)鍵詞:球館拉索幕墻

    趙西安

    2010年廣州亞運(yùn)會(huì)新建12座運(yùn)動(dòng)場(chǎng)館,其中最大的四大新場(chǎng)館為亞運(yùn)城綜合體育館、自行車和極限運(yùn)動(dòng)館、游泳跳水館和南沙體育館。此外體育演藝中心 (NBA館)、網(wǎng)球館、籃球館等新場(chǎng)館也很有特色。

    一、綜合體育館

    綜合體育館是廣州亞運(yùn)會(huì)最大的新建場(chǎng)館,建筑面積達(dá)65000m2,它由臺(tái)球壁球館、體操館和歷史博物館三館一體,連為一座完整的建筑,覆蓋在連續(xù)一片、面積達(dá)39000m2的共同屋面下 (圖1~圖 4)。

    綜合館的設(shè)計(jì)靈感來自體操運(yùn)動(dòng)員飛舞的彩帶,讓連續(xù)舞動(dòng)的建筑景觀曲線與珠江的流水融合為一體。它象征一艘巨船——亞運(yùn)和平之舟漂浮在碧水之上。又如兩條銀色的錦鯉銜住水清岸綠、風(fēng)景如畫的蓮花灣。大面積的金屬屋面和玻璃幕墻使建筑明朗通透,陽(yáng)光下如雙魚戲水,令人陶醉。

    圖1 三館一體,雙魚戲水

    圖2 創(chuàng)意來自體操運(yùn)動(dòng)員的飄帶

    圖3 兩條銀色的錦鯉銜住水清岸綠的蓮花灣

    圖4 流動(dòng)的曲線與水體融合在一起

    1.臺(tái)球壁球館

    臺(tái)球壁球館,簡(jiǎn)稱臺(tái)球館,建筑面積11993m2,長(zhǎng)230m,寬80m。內(nèi)外兩圈鋼筋混凝土柱和鋼管混凝土柱作為屋面鋼結(jié)構(gòu)的支承。屋面鋼梁連同混凝土支柱構(gòu)成大跨度排架,臺(tái)球館8榀,沿圓形平面的周邊布置;壁球館11榀,按矩形平面布置 (圖5~圖7)。

    屋面大梁跨度超過70m,截面為H1100×500×18×12。為保證排架的側(cè)向穩(wěn)定和屋面的面內(nèi)穩(wěn)定,在柱頂設(shè)置了內(nèi)環(huán)梁和外加強(qiáng)桁架。內(nèi)環(huán)梁截面為箱形,1100×500×20×30; 外環(huán)桁架上弦為299×12鋼管,下弦為351×16鋼管。鋼材材質(zhì)均為345B。

    此外,屋面面內(nèi)還設(shè)置了35CrMo高鉻鉬不銹鋼交叉拉桿,拉桿強(qiáng)度為650級(jí) (圖8)。

    圖5 臺(tái)球館支柱和加強(qiáng)桁架布置

    圖6 臺(tái)球館屋面鋼結(jié)構(gòu)

    圖7 支承結(jié)構(gòu)剖面

    圖8 高強(qiáng)鋼拉桿與屋面主要鋼構(gòu)件拉接

    屋面大梁通過萬(wàn)向球支座與混凝土柱頂連接(圖 9)。

    圖9 萬(wàn)向球形支座

    2.體操館

    體操館長(zhǎng)220m,寬120m,高34m。建筑面積31400m2,屋面面積22000m2。分為訓(xùn)練區(qū)和比賽區(qū)兩大部分,此外周邊還有飄帶區(qū) (圖10)。

    圖10 體操館結(jié)構(gòu)平面布置

    比賽區(qū)有8000座位。屋蓋采用雙向直腹桿桁架,主跨99m,矢高5m~10m,矢距比為1/20~1/10(圖12)。中央?yún)^(qū)桁架由邊緣外環(huán)立體桁架支承。比賽區(qū)外側(cè)有16m~23m的大懸挑屋面,為單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)。屋面空腹桁架的弦拱截面為箱形450×250×14×14。 鋼結(jié)構(gòu)分析采用 ANSYS、 MIDAS 等軟件。用鋼量6548t。

    訓(xùn)練區(qū)采用正交平面桁架,桿件為箱形截面,弦桿 300×200×12×12; 腹桿 200×200×8×8(圖 13) 。

    圖11 鋼結(jié)構(gòu)軸測(cè)圖

    圖12 體操館鋼結(jié)構(gòu)剖面

    圖13 訓(xùn)練區(qū)正交鋼管桁架

    飄帶區(qū)采用單層網(wǎng)殼,最大跨度64m,主要鋼管直徑600mm,次要鋼管直徑400mm。部分地區(qū)為提高承載力和穩(wěn)定性,覆蓋了厚度5mm的鋼板作為蒙皮,參加結(jié)構(gòu)工作 (圖14、圖15)。

    圖14 飄帶區(qū)鋼結(jié)構(gòu)布置和鋼板蒙皮

    圖15 蒙皮鋼板和鋼桁架的連接

    3.歷史博物館

    歷史博物館陳列亞運(yùn)史料,平面68m×44m,高度25.4m,建筑面積2130m2。一、二層為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu),三層為鋼結(jié)構(gòu) (圖16、圖17)。

    圖16 博物館豎向剖面

    圖17 懸挑部分鋼結(jié)構(gòu)布置

    4.金屬屋面和幕墻

    綜合館周邊玻璃幕墻面積15000m2,包括構(gòu)件式幕墻、點(diǎn)支幕墻、拉索幕墻,采用藍(lán)灰色夾膠玻璃 (圖 18)。

    39000 m2的屋面板為寶山鋼鐵公司生產(chǎn)的中高鉻鐵素體不銹鋼板,具有國(guó)際先進(jìn)水平,防銹性能超群,用量達(dá)400t。屋面自上而下為:不銹鋼板、防水層、保溫層、吸音層、金屬托板 (圖19~圖 21)。

    圖18 拉索玻璃幕墻 (遠(yuǎn))和點(diǎn)支幕墻 (近)

    圖19 不銹鋼屋面板和不銹鋼幕墻板

    圖20 不銹鋼屋面板在安裝

    圖21 不銹鋼板幕墻

    二、游泳跳水館

    白云山和珠江是廣州的象征, “云山珠水”是亞運(yùn)游泳跳水館的主題。它作為主場(chǎng)館飄帶的延續(xù),采用雙色螺旋的曲線造型,由40個(gè)不同的四邊形切邊組成了象征DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)。藍(lán)白二色相錯(cuò),水云兩者交融,充分體現(xiàn)了廣州的地域特色 (圖 22、 圖 23)。

    圖22 藍(lán)白相間,云山珠水

    圖23 雙螺旋曲線

    為了組成這一獨(dú)特的建筑外形,33榀相互交叉的輕型鋼管桁架支承整個(gè)屋面,覆蓋面積為30140m2,4500座位 (圖 24~圖 26)。

    圖24 33榀立體桁架高低錯(cuò)落

    圖25 交叉布置的屋面桁架

    圖26 屋面桁架內(nèi)觀

    33片藍(lán)白雙色鋁板,給屋面帶來輕盈活潑的動(dòng)感氛圍。本工程大量采用實(shí)體墻面,盡量少用幕墻,達(dá)到最大的節(jié)能效果。

    由于優(yōu)化設(shè)計(jì),本工程造價(jià)僅2.78億元,用水立方1/5的錢,完成水立方的全部功能。游泳館真正實(shí)現(xiàn)了又好又省的要求。

    三、自行車和極限運(yùn)動(dòng)館

    自行車館的平面為橢圓形,適應(yīng)跑道的形狀,同時(shí)橢球穹頂恰似運(yùn)動(dòng)員的頭盔,結(jié)合亞運(yùn)會(huì)徽五羊火炬,體現(xiàn)出本場(chǎng)館的特點(diǎn),曲線流暢,造型舒展 (圖 27~圖 29)。

    圖27 象征自行車運(yùn)動(dòng)員的頭盔

    圖28 白藍(lán)波紋相間,云水一體

    圖29 落地橢球穹頂,突顯亞運(yùn)五羊火炬

    遮陽(yáng)擋雨的 “騎樓”是老廣州適應(yīng)熱帶氣候特點(diǎn)的建筑特色,本工程的屋面四周向外挑出“騎樓”,使觀眾更為舒適。建筑面積23710m2,屋面結(jié)構(gòu)最大跨度達(dá)147.6m (圖30、圖31)。

    圖30 立面和剖面

    圖31 樓面整體布置

    采用單層橢球面網(wǎng)殼,局部雙層加強(qiáng) (圖32~圖34)。球殼用鋼量?jī)H1500t,整個(gè)屋面結(jié)構(gòu)總用鋼量為2800t。

    圖32 由屋蓋主體網(wǎng)殼(左)和周邊加勁桁架、中央構(gòu)架(右)組成屋架整體

    圖33 完整的屋蓋鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)

    圖34 主體網(wǎng)殼的桿件布置

    鋼屋蓋外形為半橢球面,水平投影144m×120m,面積14200m2。由24根鋼筋混凝土柱支承。鋼屋蓋跨度達(dá)102m~126m。網(wǎng)殼雙向桿件D559×8~D610×12,斜撐 D325×6。由于矢高僅為 1/9~1/10,設(shè)置剛性環(huán)桁架承受水平推力,桁架弦桿D508×10~D599×14,腹桿 D325×6~D356×10。 并且在周邊設(shè)置雙層殼體加強(qiáng) (圖35、圖36)。

    結(jié)構(gòu)分析采用MIDAS、ANSYS軟件。

    屋面面層自上而下為:金屬屋面板,屋面鋼架,保溫層,防水層,吸音層,金屬托板。采光天窗為PVC板。

    跑道鋪300年樹齡的進(jìn)口實(shí)木板,性能優(yōu)于北京老山自行車館。

    圖35 屋蓋鋼結(jié)構(gòu)安裝

    圖36 鋼屋架內(nèi)觀和300年實(shí)木跑道

    四、南沙體育館

    南沙體育館進(jìn)行武術(shù)和手球比賽,建筑風(fēng)格體現(xiàn)武術(shù) “陰陽(yáng)俱合、天人合一”的精神境界。平面接近于太極,由中心的圓形部分和周邊的螺旋部分組成 (圖37~圖40)。外圍螺旋殼9片,分為南北兩組。

    圖37 南沙體育館的平面像一個(gè)太極

    圖38 體現(xiàn)天人合一的武術(shù)最高境界

    南沙體育館的太極形平面可分為中心圓形和外周螺旋形兩大部分 (圖41)。

    中心圓形部分是比賽大廳,8000座。跨度為96m的圓頂是由中心圓和邊環(huán)兩個(gè)整體張弦穹頂聯(lián)合而成 (圖42)。屋頂上分布大面積PVC采光天窗和電動(dòng)遮陽(yáng)簾。

    圖39 藍(lán)色的海螺

    圖40 開敞亮麗的室內(nèi)空間

    圖41 屋蓋的中心圓形部分和周邊螺旋形部分

    圖42 兩重整體張弦穹頂

    屋面鋼結(jié)構(gòu)分為三部分:

    1.中部圓形張弦結(jié)構(gòu)

    幅射形布置18榀張弦梁,上弦箱形250mm×10mm,支座處加厚至14mm。下弦D5×109拉索。中央拉力環(huán)4根D5×91拉索。拉索強(qiáng)度1670MPa。

    2.中部環(huán)形張弦結(jié)構(gòu)

    輻射形布置36榀張弦梁,上弦箱形400mm×12mm,支座初加厚至16mm。

    下弦 D5×127拉索。 環(huán)索 4根 D5×187。拉索強(qiáng)度1670MPa。

    3.外圍結(jié)構(gòu)

    9個(gè)獨(dú)立單元,鋼框架。上端鉸接于鋼筋混凝土圈梁上,下端支承在鋼筋混凝土平臺(tái)上。

    鋼結(jié)構(gòu)分析采用3D3S、STRAND7軟件。設(shè)計(jì)中考慮抗震7度設(shè)防,8度抗震措施。溫度變化考慮正負(fù)30度。

    五、體育演藝中心

    體育演藝中心集體育、演藝、文化娛樂為一體,是一個(gè)建筑面積達(dá)13.4萬(wàn)m2的大型公共建筑(圖43)。地下一層,地上四層,高度34.5m。平面147m×124m,屋面主桁架跨度達(dá)104m (圖44)。

    圖43 體育演藝中心 (NBA館)

    圖44 剖面,可以看到跨度為104m的桁架

    主體為鋼筋混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu),屋面布置了10榀主桁架和2榀次桁架。主桁架高度13m。

    金屬屋面做法是 (圖45):

    圖45 主館屋面金屬板以下各層作法

    鋼結(jié)構(gòu)采用TN-LB薄型防火涂料,耐火時(shí)間:柱3小時(shí);梁和桁架2小時(shí)。

    六、小結(jié)

    這次廣州亞運(yùn)會(huì)新建場(chǎng)館形式新穎,構(gòu)思巧妙,在建筑藝術(shù)上是非常成功的;鋼結(jié)構(gòu)采用許多新的結(jié)構(gòu)體系,滿足了復(fù)雜建筑外形的要求,技術(shù)達(dá)到了一個(gè)新高度;金屬屋面和玻璃幕墻也采用了新材料、新工藝、新技術(shù)。這些工程的完工表明,我國(guó)大型公共建筑設(shè)計(jì)和施工水平又一次得到提升。

    尤其值得稱道的是,與北京奧運(yùn)會(huì)工程相比,廣州亞運(yùn)工程真正做到了又好又省錢,綜合館造價(jià)僅3.3億,自行車館為3.6億,而游泳館的造價(jià)只是水立方的1/5,為2.78億元。根據(jù)試比賽的結(jié)果,它們的使用質(zhì)量都達(dá)到或超過了相應(yīng)奧運(yùn)場(chǎng)館的水平。

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