體育建筑設(shè)計(jì)中的加減法
——以2019年武漢第七屆世界軍人運(yùn)動(dòng)會(huì)比賽場(chǎng)館為例

陸曉明 范天宸 郭雷 LU Xiaoming,FAN Tianchen,GUO Lei

中信建筑設(shè)計(jì)研究總院有限公司

成熟的設(shè)計(jì)來(lái)自于方法而非手法。手法帶有個(gè)性化色彩，方法則表現(xiàn)為某種邏輯的推演。加減法這種數(shù)學(xué)的方法被我們嘗試運(yùn)用于建筑設(shè)計(jì)之中：“加法”泛指設(shè)計(jì)要素的積集聚合，“減法”則指對(duì)基本設(shè)計(jì)元素的減少消融。如法國(guó)哲學(xué)家德勒澤所言：“建筑之藝術(shù)性就存在于建筑構(gòu)件之間的聚合關(guān)系之中”。

體育建筑，這一在20世紀(jì)80年代才開始在我國(guó)嶄露頭角的建筑類型，其發(fā)展大概經(jīng)歷了體育建筑—體育中心—體育綜合體三段歷程。在這其中，加和減的設(shè)計(jì)方法主要用于功能用房的組合，如在每一個(gè)體育單體設(shè)施中增加面積、增加功能，或者把體育本身無(wú)關(guān)的功能和可運(yùn)營(yíng)的面積全都抽離。相比之下，國(guó)外建筑師已經(jīng)在體育建筑的多個(gè)方面進(jìn)行了加減法的嘗試，積累了很好的經(jīng)驗(yàn)，為我們帶來(lái)了啟迪：如德國(guó)慕尼黑體育公園將體育建筑與公園結(jié)合，取得了良好的社會(huì)效益；同樣在慕尼黑的安聯(lián)球場(chǎng)則在建筑表皮的運(yùn)用上融合了造型、結(jié)構(gòu)、泛光等要素；英國(guó)威爾士千禧球場(chǎng)大膽地減掉了觀眾入口平臺(tái)，將建筑、水景、廣場(chǎng)、城市交通集約在一起，解決了用地緊張的矛盾等。在武漢第七屆世界軍人運(yùn)動(dòng)會(huì)舉辦之際，結(jié)合我們?cè)O(shè)計(jì)的三個(gè)場(chǎng)館，探討加減法在體育建筑設(shè)計(jì)中的運(yùn)用。

1 武漢體育中心改造工程的新與舊——有機(jī)更新

武漢體育中心位于武漢市經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)，包括體育場(chǎng)、體育館和游泳館（一場(chǎng)兩館）及其附屬建筑，于2002～2007年陸續(xù)建成。此次改造工程包括主體育場(chǎng)綜合改造，體育館、游泳館更新升級(jí)，以及總體景觀整體提升。改造工程于2019年軍運(yùn)會(huì)前竣工，作為七軍會(huì)主會(huì)場(chǎng)，承擔(dān)運(yùn)動(dòng)會(huì)開、閉幕式以及排球、游泳等比賽任務(wù)。

1 武漢體育中心全景

武漢體育中心改造是基于建筑形式與視覺層次營(yíng)造的有機(jī)更新。主體育場(chǎng)改造最重要的任務(wù)是增加貴賓區(qū)，用于接待大會(huì)領(lǐng)導(dǎo)人、各國(guó)元首等，彌補(bǔ)原有場(chǎng)館接待功能不足的問(wèn)題。主體育場(chǎng)自2002年8月建成以來(lái)，其“蓮花”般的建筑形象已深入人心。于是我們最先嘗試“加”的策略，在體育場(chǎng)西側(cè)增加一座貴賓樓，但實(shí)際建模后發(fā)現(xiàn)形體突兀，效果并不理想。于是把設(shè)計(jì)由加法變?yōu)闇p法，將貴賓區(qū)融入原有建筑體量中，貴賓區(qū)由原來(lái)8 000m2擴(kuò)建為19 000m2，以滿足開幕式接待的功能需求。

為了使新增部分能與原有建筑合為一體，改造區(qū)域以“和”為基調(diào)，在原有蓮花狀雨篷造型之下，增加了三條水平狀曲線飄帶，將新增的貴賓區(qū)隱藏在飄帶之后，起伏的形態(tài)富有行云流水的韻律，體現(xiàn)了武漢獨(dú)特的水文化，與體育場(chǎng)頂部的蓮花造型相得益彰。白天壁立的玻璃與流暢的金屬飄帶刻畫出精致空透的感覺，體現(xiàn)與原造型“和而不同”的形態(tài)；夜間利用飄帶上的孔洞與LED點(diǎn)燈的結(jié)合，變成360。的媒體屏，幻化出多種動(dòng)態(tài)的色彩和圖案，靈動(dòng)的曲面圍繞體育場(chǎng)四周，塑造成完整統(tǒng)一的流動(dòng)畫卷。

“點(diǎn)火儀式”歷來(lái)作為開幕式演出的點(diǎn)睛環(huán)節(jié)，火炬塔的設(shè)計(jì)也成為改造工程的重點(diǎn)。我們同樣采用“利舊為新”的方式，在原體育場(chǎng)東北角結(jié)構(gòu)井筒的形體上做加法。火炬塔造型新穎、獨(dú)特，7片花瓣暗合“第七屆世界軍人運(yùn)動(dòng)會(huì)”的主題，七條上下貫通的主體鋼結(jié)構(gòu)象征著“絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶”，主鋼結(jié)構(gòu)之間交織成網(wǎng)則隱喻了“21世紀(jì)海上絲綢之路”。白色的鋼結(jié)構(gòu)與體育場(chǎng)屋蓋大懸挑預(yù)應(yīng)力索桁-整體張拉式索膜結(jié)構(gòu)渾然一體；為了克服新舊結(jié)構(gòu)之間相互穿插且互不干擾的難題，更好地實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)創(chuàng)意，我們運(yùn)用Rihno、Grasshopper等參數(shù)化軟件完成了三維空間精準(zhǔn)定位，實(shí)現(xiàn)了建筑藝術(shù)、空間結(jié)構(gòu)、點(diǎn)火裝置、機(jī)械控制、舞臺(tái)美術(shù)、水景平臺(tái)、泛光亮化等一系列高新技術(shù)的完美結(jié)合，使獨(dú)特的“水火交融”的點(diǎn)火形式成為這屆軍運(yùn)會(huì)開幕式的亮點(diǎn)。

武漢體育中心改造工程還有一個(gè)加法就是增加綠量，綠色的增加著眼于后軍運(yùn)會(huì)時(shí)代給城市提供一處綠意盎然的體育公園。新增綠化以大型喬木為主，同時(shí)梳理園區(qū)以前雜亂的景觀和植被。以林帶、高低起伏的綠化緩坡結(jié)合原有的山體形式，完成師法自然的空間布局，建筑融入綠色之中，創(chuàng)造出人與自然和諧共存的新型體育中心。

2 武漢體育中心總平面圖

3 武漢體育中心主體育場(chǎng)

4 武漢體育中心貴賓區(qū)局部

5 武漢體育中心楚紅色桿件節(jié)點(diǎn)

6 武漢體育中心飄帶節(jié)點(diǎn)

7 五環(huán)體育中心全景

2 武漢五環(huán)體育中心的融與顯——城市織補(bǔ)

五環(huán)體育中心位于武漢市東西湖區(qū)，包含體育場(chǎng)、體育館、游泳館及配套設(shè)施等，是承辦 2019年第七屆世界軍人運(yùn)動(dòng)會(huì)比賽的主賽場(chǎng)，也是滿足賽事升級(jí)并兼顧賽后利用的多功能、綜合性甲級(jí)體育中心。

基地西側(cè)毗鄰城市公園，東側(cè)面向城市主干道，北側(cè)面對(duì)規(guī)劃中的文化中心。在總體布局上，我們思考如何運(yùn)用加法，通過(guò)增加體育公園完成城市公園到城市沿街界面由西至東的空間過(guò)渡，進(jìn)而完成被體育中心隔斷的城市空間體系的織補(bǔ)。

針對(duì)基地范圍狹小的問(wèn)題，總體規(guī)劃選取整體集約緊湊的布局方案，北側(cè)對(duì)應(yīng)文化中心布置了集散廣場(chǎng)，在東西兩側(cè)留出開闊的場(chǎng)地；西側(cè)將馬投潭公園引伸進(jìn)體育中心，通過(guò)覆土塑造為高低起伏、自然流暢的室外景觀，并與觀眾入口平臺(tái)的綠化融為一體，既規(guī)整有序又不乏活潑自由；公園緩坡之下設(shè)置了體育中心的地面停車場(chǎng)，將公園與停車兩種功能合二為一，節(jié)約了用地和造價(jià)?；貣|側(cè)臨城市主干道的界面則采用配套商業(yè)內(nèi)街的形式，與室外籃球、門球、足球等各類體育運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地有機(jī)結(jié)合，配套用房通過(guò)流暢的形體沿東側(cè)城市道路布置，試圖形成有序、有趣的城市界面。東西兩側(cè)一動(dòng)一靜的處理手法，滿足了市民的健身需求，增加了人氣，同時(shí)也融入了城市公園，給今后的運(yùn)營(yíng)提供了造血功能。

在建筑空間形體上采用減法的策略，探索將體育館、游泳館建筑屋面的梭形天窗的造型與結(jié)構(gòu)體系融為一體。我們沿梭形天窗之下布置了一組具有韻律的龍骨形的主受力結(jié)構(gòu)構(gòu)件，并以鋼索將其繃緊在周邊的弧形環(huán)梁上，形成量身定制的獨(dú)特的預(yù)應(yīng)力張弦網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)真實(shí)地回應(yīng)了樹葉狀的屋頂與梭形條狀的天窗，實(shí)現(xiàn)了建筑結(jié)構(gòu)的一體化設(shè)計(jì)。天窗下增加了全遮蔽電動(dòng)遮陽(yáng)百葉系統(tǒng)，將采光、遮陽(yáng)、結(jié)構(gòu)融為一體，營(yíng)造出簡(jiǎn)潔純粹、渾然天成的室內(nèi)空間；自然光線的引入能夠節(jié)約大量人工照明費(fèi)用，也能夠?yàn)槿藗兲峁┬那橛鋹偟慕∩憝h(huán)境，全遮蔽的遮陽(yáng)滿足了賽事轉(zhuǎn)播的需要，為比賽和日常多功能使用的需求提供了條件。

8 五環(huán)體育中心公園緩坡剖面

9 五環(huán)體育中心體育館二層平面圖

10 五環(huán)體育中心鳥瞰

11 五環(huán)體育中心體育館室內(nèi)

12 五環(huán)體育中心局部

13 電動(dòng)百葉節(jié)點(diǎn)

體育館和游泳館的建筑表皮系統(tǒng)追求盡可能簡(jiǎn)潔通透的效果，我們采用了減的策略。兩館表皮主要由玻璃和穿孔鋁板兩種材料組成，前者保證了建筑室內(nèi)外的通透，后者提供了白天遮陽(yáng)及夜間燈光演繹的需要。如何實(shí)現(xiàn)最通透的效果，多方比選后采用單索幕墻體系。最初的受力體系分為單索玻璃和結(jié)構(gòu)柱支撐的穿孔鋁板兩套系統(tǒng)，顯然無(wú)法達(dá)到當(dāng)初追求的效果。我們與幕墻顧問(wèn)對(duì)支撐體系做了大量研究，共同攻克了難題，將穿孔鋁板系統(tǒng)整合在單索玻璃系統(tǒng)之上，玻璃、飄帶、遮陽(yáng)及泛光四位一體，實(shí)現(xiàn)了預(yù)想的通透純粹的效果，也反映出“恢宏與空靈”的荊楚建筑美學(xué)特征。飄帶采用雙層穿孔鋁板，融合泛光燈具的同時(shí)實(shí)現(xiàn)建筑內(nèi)外視覺效果的美觀統(tǒng)一。

14 光谷國(guó)際網(wǎng)球中心

3 武漢光谷國(guó)際網(wǎng)球中心的繁與簡(jiǎn)——場(chǎng)館合一

武漢光谷國(guó)際網(wǎng)球中心是為了承辦國(guó)際女子職業(yè)網(wǎng)聯(lián)“WTA超五巡回賽”而建的大型專業(yè)網(wǎng)球中心，2015年投入使用以來(lái)，已舉辦六屆WTA超五巡回賽和多場(chǎng)大型演唱會(huì)，2019 年承辦七軍會(huì)網(wǎng)球賽事。

武漢光谷國(guó)際網(wǎng)球中心設(shè)計(jì)之初，我們就將其定位為大型綜合性體育館，不僅能滿足世界女子職業(yè)網(wǎng)球賽WTA超五巡回賽，同時(shí)需考慮遠(yuǎn)期賽事升級(jí)和賽后綜合利用。因此考慮設(shè)置開合屋蓋，提供一種既能夠重歸自然的敞開式運(yùn)動(dòng)場(chǎng)，又能夠保證體育比賽不受自然天氣影響的新型體育場(chǎng)館，更能夠滿足遠(yuǎn)期賽事升級(jí)和賽后多功能的利用，實(shí)現(xiàn)場(chǎng)館合一。為此我們調(diào)研了國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的多個(gè)開合屋蓋體育場(chǎng)館的優(yōu)劣，最終決定采用平移式可開合屋頂體系，將復(fù)雜的活動(dòng)屋蓋機(jī)械系統(tǒng)整合為“屋面?zhèn)}”，使之融入網(wǎng)球館圓形的母題中；活動(dòng)屋蓋由四片獨(dú)立結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成，上下層各兩個(gè)單元，上層平面尺寸72m×16m、下層76m×16m，采用預(yù)應(yīng)力拱形空間鋼桁架結(jié)構(gòu)，通過(guò)布置在固定屋蓋內(nèi)邊緣鋼桁架上的軌道進(jìn)行水平滑移開啟，實(shí)現(xiàn)了近百米跨度的無(wú)柱大空間；驅(qū)動(dòng)方式采用了先進(jìn)的臺(tái)車自驅(qū)體系，10min即可完成屋蓋開啟或閉合的空間轉(zhuǎn)換；屋面?zhèn)}內(nèi)軌道與天溝結(jié)合在一起，同時(shí)在開合屋蓋的機(jī)構(gòu)單元之間首次采用了可升降式多道柔性密閉系統(tǒng)，利用可升降柔性材料與屋面板之間的自然封堵，進(jìn)而提升了開合屋蓋的密閉性能，有效避免屋面漏水這一困擾開合屋蓋場(chǎng)館的老問(wèn)題。

網(wǎng)球中心的造型則采用減法，試圖用簡(jiǎn)潔的鋼結(jié)構(gòu)演繹建筑造型語(yǔ)言，表達(dá)輕盈的具有張力的結(jié)構(gòu)美學(xué)。建筑外表皮以64根傾斜的雙曲豎向桿件構(gòu)筑出整個(gè)建筑向上飛揚(yáng)的動(dòng)勢(shì)，形成“旋風(fēng)”的造型意象。立柱又采取加的方法，其上附加了多種功能。它既是建筑的造型元素，也是結(jié)構(gòu)的承重體系，又作為外幕墻主支架，同時(shí)還融合了泛光裝飾燈帶的設(shè)計(jì)，集建筑造型、結(jié)構(gòu)體系、幕墻系統(tǒng)、泛光照明、遮陽(yáng)系統(tǒng)五位一體。這種基于減法的建筑空間營(yíng)造方法，使網(wǎng)球中心的門廳無(wú)柱且更加通透，給觀眾帶來(lái)了良好的使用體驗(yàn)，建筑外觀也顯得更晶瑩剔透，將建筑造型與形式美、功能美、裝飾美、結(jié)構(gòu)美融為一體。

15 光谷網(wǎng)球中心圍護(hù)體系示意圖

16 光谷國(guó)際網(wǎng)球中心鳥瞰

17 光谷國(guó)際網(wǎng)球中心內(nèi)景

18 光谷國(guó)際網(wǎng)球中心局部

同時(shí)這種減的方法也與綠色建筑的策略不謀而合：建筑外墻微微內(nèi)傾形成自遮陽(yáng)體系，并與球場(chǎng)看臺(tái)的形狀相吻合，玻璃幕墻外圍的鋼結(jié)構(gòu)起到了很好的外遮陽(yáng)效果。通過(guò)計(jì)算分析，自遮陽(yáng)加外遮陽(yáng)在夏至日全天能減少45%的熱輻射。

4 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)代體育建筑創(chuàng)作需要建筑師不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)方法和邏輯體系，進(jìn)行“有理化”設(shè)計(jì)，以保證其內(nèi)在的合理性。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步，體育建筑的復(fù)雜功能與形式相結(jié)合，使得體育建筑設(shè)計(jì)需要尋求和諧統(tǒng)一。體育建筑設(shè)計(jì)中的加減法是一個(gè)辯證的關(guān)系，回歸到建筑設(shè)計(jì)本身是通過(guò)此設(shè)計(jì)方法，尋求環(huán)境、造型、空間、結(jié)構(gòu)的和諧統(tǒng)一，創(chuàng)造富有活力的建筑，使體育建筑不再是凌駕于城市的龐然大物，而是連接城市、運(yùn)動(dòng)、生活和公眾的橋梁。

圖片來(lái)源

圖1，3，4，7，11，12由李揚(yáng)拍攝；圖10來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)；圖14，16～17由章勇拍攝；圖2，5，6，8，9，13，15均為設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)制作。