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    2008年北京奧運會場館建設近況
    
                                  
                    
    作者：建筑鋼結構網(wǎng)    					
    
					時間：2009-12-22 20:25:58					[收藏]
    
               
    
                
    				
    				
    

               
    
               
      
				[提  要] 本文介紹有關2008年北京奧運會計劃新建和改建的37個場館中已開工或即將開工的新建九個場館及其施工概況。并因此而引起的一些值得思考的問題。
      
[關鍵詞] 2008年北京奧運會，體育場，體育館，游泳中心，天津體育場，自行車館，籃球館，羽毛球館，摔跤館，乒乓球館。
      
北京2008年奧運會為20項比賽項目需要將建37座體育場館。其中32座在北京，19座為新建，13座為改建，另5座在外省市，3座新建在天津、沈陽和青島，2座改建在上海和秦皇島。這新建22座新場館和改建的15座舊場館，實為我國當前一件非常具有挑戰(zhàn)性的艱難任務。在新建場館確定設計方案過程中又遇到新的“磨難”，距2008年8月8日開幕日期僅還有3年時間，時間非常迫切。現(xiàn)僅就已肯定下來的并已施工或準備施工的九個場館做一綜述，同時對一些值得思考的問題略談一些看法。
      
一、2008年北京奧運會九個新建場館
      
1） 國家體育場
      

      
國家體育場建筑體形上像鳥巢新穎獨特，具有一定的獨創(chuàng)性（圖1，2）。可容納8萬人（奧運會期間可容納10萬人）。平面為橢圓形,長軸340m短軸292m。屋蓋中間原有一個146m×76m的開口，并設計成開合屋蓋，后幾經(jīng)優(yōu)化將開口擴大到185.3mX127.5m,并取消了開合屋蓋。
      
整體承重結構由一系列空間剛架繞著內環(huán)旋轉而成，這種結構布置形成一種三維空間承重體系（圖3）。每一榀剛架由高12m的屋蓋桁架和三角形桁架柱組成，均采用加肋薄壁箱形截面，為了形成鳥巢效果主桁架上弦上還設有交叉的次要構件，也采用箱形截面。總用鋼量現(xiàn)已優(yōu)化到41875t，較前降低了12000t。由于該工程新穎而復雜，投入大量人力財力（數(shù)百萬元），組織許多單位立項進行科學研究以保證工程的合理和安全。
      


      
 2） 國家游泳中心                               
      
國家游泳中心建筑體形簡單，為170m x 170m x 29m方盒子狀，屋蓋厚7m，墻厚5.4m，可容納1.7萬人（圖4），外墻及屋面的填充單元是由十二面體和十四面體組合而成的異型網(wǎng)格或稱WP多面體（Weaire-phelan）（圖5），然后再按一定角度斜切成水泡狀網(wǎng)格（圖4）。既有上弦，也有下弦，中間為腹桿。網(wǎng)格內外均鋪設透明的ETFE充氣膜，賦以整個建筑以晶瑩剔透的外表，這種結構又稱之為“水立方”（Water Cube）。其桿件和節(jié)點原設計非常復雜，很難實現(xiàn)，經(jīng)立項研究精心優(yōu)化后，桿件仍用傳統(tǒng)的方鋼管及圓鋼管，但是兩端是變截面的，而節(jié)點大多數(shù)為我國采用最普遍的焊接空心球節(jié)點。這個工程也曾組織許多單位，花費了數(shù)百萬元經(jīng)費專門定項進行科學研究。
      


      
3） 國家體育館
      
（一）原方案設計
      
國家體育館原方案為2003年8月國際競賽第一名。由歐博邁亞(Obermeyer)與格呂克納(Glorkner)國際發(fā)展有限公司和慕尼黑奧林匹克公園有限公司合作設計，為2008奧運會體育比賽用的場館，位于奧林匹克公園B區(qū)。建設用地6.7萬m2，總建筑面積67151 m2，總座位19000個，奧運會期內將用來舉行體操、手球、排球比賽，賽后將成為多功能綜合性文體設施。
      
主館的大園與附館的小園簡潔連接，構成一個8字型，即代表2008年奧運會，也象征著中國古代紅山文化的“雙連壁”，象征著各國家、各民族的友誼和奧林匹克精神。
      
體育館是由一連續(xù)的室內拱形屋頂結構覆蓋。長250m最大寬度140m,高46m,透明的外立面材料為玉綠色玻璃纖維板，封閉的外層安裝是有PolyLED技術支持的由內向外照明的多媒體墻（圖6）。
      


      
二）最近確定的設計方案
      

      
國家體育館（圖7）在建筑空間上劃分為兩個大廳，即比賽大廳和訓練大廳。比賽大廳空間平面尺寸為114mX144.5m，柱頂高度約35m~43m~30m，訓練大廳空間平面尺寸為51mX63m，柱頂高度約30m~22.3m。 
      
屋蓋結構為雙向張弦梁體系，梁采用箱型截面（見圖8）。
      
下部結構為框架抗震墻結構與型鋼混凝土框架?鋼支撐相結合的混合型結構體系（見圖9）。
      


      


      
4） 天津奧林匹克中心體育場
      
天津奧林匹克體育場位于擁有得天獨厚的自然環(huán)境的天津市西南，坐落于碧水、樹林之中。他以2008年北京奧林匹克運動會的三大理念??“綠色奧運”、“科技奧運”、“人文奧運”為主題，將成為未來天津體育活動的中心和基地。本體育場從舉辦2008年奧運會賽事開始，有能力在此之后陸續(xù)承辦各類國際體育大賽。同時，體育場四周的人工水盤與相鄰的待建綜合館和水上運動中心相呼應。建筑與水體、綠化緊密結合，共同創(chuàng)造出符合人體尺度的宜人的建筑空間。體育場的外觀造型以具有自然形態(tài)的露珠為主題，盡可能做到與天津市優(yōu)美的自然環(huán)境相協(xié)調。選取“晶瑩露珠”為建筑構思，以金屬和玻璃作為建筑皮膚來調整采光面積（圖10）。
      
建筑底面面積為80,000m2，屋頂面積76,719m2，地上層數(shù)6層，最高點高度53.00m，可容納觀眾數(shù)60,000（活動坐席20,000）人。屋頂結構采用鋼桁架懸挑結構。屋頂桁架選用V字型平行弦桁架懸挑結構，以表現(xiàn)運動的動感和輕快感（圖11）。鋼結構屋架平面呈扁長橢圓（長軸約471米，短軸約370米），整個平面沿長軸對稱，屋面桁架落地，形似露珠，內圈和外圈鋪設玻璃面板，中間部分基本為金屬板，但在V型桁架之間交替鋪設玻璃和金屬板；屋面面積為76,719m2，幾乎覆蓋全部觀眾席。屋面中心不封閉，即在運動場上方留有近似橢圓形空洞，以不同曲率坡向地面，近地面時收于波浪形起伏的環(huán)形鋼管桁架圈梁處，再由環(huán)向布置的92組鋼桁架柱連接到基礎的混凝土承臺上。露珠曲面是由896條不同圓心和半徑的圓弧模擬成，并非由統(tǒng)一的數(shù)學方程建立，經(jīng)過建筑師和結構師不斷推敲修改，逐步形成光滑的曲線面。目前，桁架表面所構成的曲面并非光滑的，將來由屋面板材以及檁條的高度來調整整個屋面鋼管桁架體系，整個屋頂被環(huán)梁化分為上、中、下三部分；各榀平行弦桁架呈V字型布置，徑向首尾相接，環(huán)向布設鋼管檁架和交叉斜撐，構成一個穩(wěn)定的三維空間體系。桁架搭建在斜向支撐屋面的V字型鋼桁架柱和屋頂下部的環(huán)向圈梁的交叉點上，前挑出50米，其支點間距為14米；桁架高度在懸挑的根部約為4.5米，在端部約為2米。
      
主桁架上下弦桿、支座桁架上下弦桿及環(huán)向圈梁上下弦桿選用Φ508無縫鋼管；主桁架腹桿、支座桁架腹桿以及環(huán)向圈梁腹桿選用Φ219無縫鋼管；主桁架中間支座豎桿選用Φ762無縫鋼管，最大的檁條為300×700的箱形截面。各品桁架和檁條的跨度、高度、弧線曲率均不同，各節(jié)點連續(xù)相貫并為剛接，重要節(jié)點采用鑄造工藝直接成形，既保證節(jié)點的幾何精度、材料性能又便于現(xiàn)場安裝。本結構方案構思巧妙，主要受力桁架按一定規(guī)律相連成網(wǎng)，布局合理，空間性能好，給人以力度感、穩(wěn)定感的同時，又極富韻律，
      
顯得輕巧、活潑。結構美和建筑美充分結合是結構設計美學思想的新探索。
      


      
（二）、最后確定的設計方案
      
雙層球面網(wǎng)殼結構方案（圖13）。網(wǎng)殼跨度133.06m，沿周邊外挑8.238m，矢高14.69m，總投影面積約17000m2。網(wǎng)殼通過24對人字型柱支承于沿周邊均勻分布的24根鋼筋混凝土柱柱頂，人字型柱柱頂設置鋼結構圈梁，利用網(wǎng)殼外挑部分設置圈梁桁架。鋼筋混凝土柱柱頂標高+7.15m，網(wǎng)殼最高點標高+35.49m。網(wǎng)殼采用四角錐網(wǎng)格，最大網(wǎng)格尺寸為4.96m×4.24m，厚度2.8m。
      
屋面采用輕型金屬屋面板（圖14），局部為玻璃采光屋面。網(wǎng)殼采用焊接球節(jié)點，最大桿件為Φ219×14，最大球節(jié)點為D650×30，用鋼量約為95kg/m2，其中雙層球面網(wǎng)殼部分為60kg/m2，人字型柱及鋼結構圈梁35 kg/m2。 
      


      


      
6） 2008年奧運會籃球館（五棵松）
      

      
（一）、原設計方案
      
2008年奧運會籃球館位于北京海淀區(qū)五棵松，建筑面積11.9萬m2，它是120m×120m×40.8m的方盒子式建筑，內部分為上下兩部分，上部五層為商業(yè)區(qū)，六層以下為籃球館，共十一層（圖15）。整個結構周邊設16根（每邊4根）矩形鋼管混凝土柱（1500mm×4600mm），四角設四個鋼筋混凝土角筒（12m×12m）。上層在16根柱向設8根32.4m高的桁架，六層的樓板支于桁架的腹桿上（圖16）。空間桁架上下弦桿為1200mm×2200mm的箱型鋼梁，腹桿為650mm×650mm～900mm×900mm的焊接方鋼管。桁架采用鑄鋼節(jié)點。五層以上商業(yè)區(qū)內還設四個雙曲面束筒作為采光和通風用，最大直徑為18m，由48根直徑為45mm的預應力圓鋼組成，在每個雙曲筒上方設一圓形單層網(wǎng)殼的玻璃屋頂，其直徑21m，矢高3.2m。
      


      
二）、最近確定的方案
      

      
方案更動較大，將原上部五層商業(yè)全部去掉，改為雙向正交正放網(wǎng)架，支于周邊20根混凝土柱上，并在四邊柱向共設八道交叉支撐（圖17）。另外一個較大的更動是將四周外面的超大屏幕取消，省了一大筆費用。
      


      
7） 2008 年奧運羽毛球比賽館（在北京工業(yè)大學內）
      

      
中標第一方案：華南理工大學建筑設計研究院設計(圖18)。
      
場館總建筑面積為38000?，地上面積為32800?，地下面積為5200?。主館跨度105m，高度32.43m。座席總數(shù)10076個。屋蓋形式：原設計方案為葵花形三向網(wǎng)格的球面網(wǎng)殼，最近通過數(shù)個方案比較，最后確定為弦支穹頂方案（圖19）。
      


      
8） 2008年奧運會摔跤館（在中國農(nóng)業(yè)大學校內）
      

      
本方案為中國農(nóng)業(yè)大學體育館（2008年北京奧運會摔跤比賽館）的中標方案，是由華南理工大學建筑設計研究院設計（圖19）。
      
體育館主體建筑布置在屬于校園中心區(qū)的建設用地的南端，突出體育館作為校園中心區(qū)主題建筑的統(tǒng)籌全局的作用，在體育館的西側形成集散廣場，和主校道西側原有的綠帶一起形成校園中心區(qū)的主要空間節(jié)點。
      
體育館主要由比賽館和游泳中心以及一部分平臺組成。比賽館是體育館的主要建筑（圖20），其平面是一個約90m×90m的矩形平面，屋面是反對稱的折面，采用巨型門式剛架結構，形成富有韻律的造型。比賽館的東西立面的檐口是兩條反對稱的高低起伏的折線，通過硬朗的折線與檐口和屋脊，表現(xiàn)出了豐富多變的建筑輪廓線，也展現(xiàn)了摔跤比賽館的陽剛之美。立面?zhèn)却凹訌娏素Q向線條的韻律，突出了比賽的紀念性形象。
      
游泳中心是一個高9m的梯形建筑。與比賽館相比，其體型較小，將其與附屬平臺一體處理，在材質和體型上與周邊建筑形式相適應。游泳中心西面采用斜面的玻璃造型
      
屋面板和外墻板層層錯開，既在立面上形成了韻律，又可以充分引入了自然光，并通過光線的反射，在室內形成柔和的漫射光。屋面的坡頂造型有利于迅速的排除雨水和積雪。
      


      


      
9） 2008年奧運會乒乓球館（北京大學校內）
      

      
    2008年奧運會乒乓球館坐落于北京大學校園內（圖21、22）。6000固定坐席＋2000可移動坐席, 結構支撐跨度80m×64m。整個屋蓋結構由32榀輻射桁架、中央剛性環(huán)、中央球殼（矢高7m、跨度24 m）和下?lián)螚U、下剛性環(huán)、輻射拉索及支撐體系六部分組成。除四角外，其余支座均為可滑動抗震球鉸支座。
      


      


      
二、鋼結構重大工程中一些值得思考的問題
      

      
鋼材產(chǎn)量我國居世界首位，這是眾所周知的，它給我國鋼結構發(fā)展，特別是空間鋼結構帶來了極大的機遇。2008年北京奧運會、2010年上海世博會、2010年廣州亞運會，還有國內全運會、省運會等都需要建造大量鋼結構場館。不管奧運會還是世博會其建筑水平都代表著一個國家的建筑科技水平，近年來全國舉國上下各界人士都在努力做好這項工作，以提高我國在世界上的地位。工程設計一個接著一個，工地開工也是一個接著一個，真是一片大好形勢，每個人都受到了鼓舞，但也確還有一些值得思考的問題。
      
首先：規(guī)模較大的工程都要進行國際投標，這本是無可非議的，但往往最后總是國外方案中標，這除了說明國外建筑師水平比我們高，還有什么其它理由呢？如果真的是這樣，那我們不管領導階層還是專家們都應認真地思考這個問題，如何盡快扭轉這種局面，長此下去我們國家變成國外建筑師施展才能的場所了。
      
第二，一個建筑方案，大家有各種不同意見也是無可非議的，經(jīng)過專家評標最后選出的中標方案應當是最優(yōu)的，但往往是奇、特、怪的，引起了眾多意見，甚至高層次的人士聯(lián)名上書等等。如國家大劇院、鳥巢、中央影視大樓，五棵松籃球館等重大工程一出臺大家意見紛紛，后來進行優(yōu)化瘦身，修修改改總算收場。籃球館中大跨度比賽用地頂上托著五層商業(yè)用房，顯然是不合理的，為什么這么多專家通過而且是中標了，后來又不得不大改動，取消了上層建筑和超大屏幕。
      
第三，工程中標后，下面緊接著就是施工評標，由于投標條件限制一個重大工程出來后，只能幾家（往往總是這幾家）投標。實際上這少數(shù)幾家哪家都能很好地完成任務，但爭標是很激烈的，甚至采取一些不正當手段（報紙上已多次揭發(fā)出許多現(xiàn)象），長此下去也使人擔憂。
      
第四，鋼結構設計總希望越復雜越好，反正我能計算，施工也是難度越大越好，這樣才能顯得實力大、能力強，說白了才能獲得大獎，哪一個獲大獎者不宣稱自己工程復雜，施工難度多么大，否則得不了大獎，一個結構簡單施工方便的大工程少見了。
      
第五，本來空間結構是從平面結構發(fā)展而來的，它具有一系列優(yōu)點，但目前出現(xiàn)一種提倡采用平面結構的思潮，這可能是一些建筑師的思想變化，認為空間結構桿件多、亂、不美觀、這個問題也應當有個正確的理解。
      
第六，一個標志性建筑一定要設計成飛禽走獸形的，如大鵬、天鵝、鳥巢等等，當然這種看法也是可以理解的，有它一定的建筑藝術價值和標準，但這種藝術效果只能從飛機上看，遠處望，走近時恐怕就看不出來了。另外還有一種思潮，屋面不曲不行（如波浪形），柱子不斜不好等等都值得思考。
      
凡此種種，都是作為一名從事結構工作的人經(jīng)常遇到的現(xiàn)象，有些是難以理解的，也可能解決不了，現(xiàn)提出來供大家思考。 
      

      
參考文獻
      
1.劉錫良主編：第一至四屆全國現(xiàn)代結構工程學術研討會論文集．《工業(yè)建筑》增刊．
      
2.中國建設報、中華建筑報及建筑時報有關文章和報道．
      
          
		  
      				
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