大地景觀體育公園的技術(shù)實現(xiàn)
——以衢州體育公園為例

楊永剛 初騰飛

CCDI 悉地國際

我們把體育場館做成了一個公園，建筑都埋在土里，形體消失，變成大地景觀。

——馬巖松

1 項目概況

衢州體育公園位于衢州市西北部、高鐵新城核心區(qū)，項目用地北至三江西路、東至養(yǎng)生大道、西至橘林大道、南側(cè)接快樂小鎮(zhèn)二期項目，公園占地57萬m2，包含一座30 000人體育場、10 000人體育館、游泳館、綜合館建筑群、室外附屬訓(xùn)練場、運動員服務(wù)中心和體驗中心，以及科技館和少年宮。其中，體育場總建筑面積88 350m2，建成后將用于舉辦2021年浙江省體育大會開幕式。

衢州是一個有著悠久歷史的文化名城，風(fēng)景秀美，森林覆蓋率高，建筑師希望將衢州體育公園打造成一個關(guān)于體育和生態(tài)的城市空間，與城市的山水歷史建立一種文化傳承關(guān)系。

2 設(shè)計策略

衢州體育公園的外觀與其他常規(guī)體育建筑相比差別巨大，項目覆土屋面的規(guī)模之大、坡度之陡、形體之“自由”在國內(nèi)外的建成案例中都“無可企及”，因此本項目無論是交通流線、平面布置、消防設(shè)計還是結(jié)構(gòu)設(shè)計、機(jī)電設(shè)計都不是常規(guī)操作。項目組不但面臨技術(shù)上的巨大挑戰(zhàn)，還面臨全專業(yè)的協(xié)同配合，設(shè)計策略在一次次的嘗試、探討、研究、碰撞、論證中逐步形成。

2.1 精細(xì)化的交通流線設(shè)計

為實現(xiàn)體育公園的設(shè)計理念，衢州體育公園的流線設(shè)計充分考慮賽時、賽后、消防、運營等交通需求，在滿足消防疏散、集會、賽時安檢等各種需求的前提下，園區(qū)流線以人行道為主，車行道、停車位“隱藏”在綠坡下，南北疏散廣場劃整為零、尺度宜人。精細(xì)化的交通流線將更多的用地歸還自然。

2.2 “山”下的功能布局和消防設(shè)計

項目打破了傳統(tǒng)體育場凸顯結(jié)構(gòu)力量的建筑形態(tài)，將其轉(zhuǎn)化為一種更內(nèi)在、含蓄的表達(dá)方式與公園景觀融為一體。為了實現(xiàn)“山”的概念，設(shè)計用綠坡遮蓋體育場的巨大看臺，上層看臺頂部與綠坡之間會形成巨大的三角形空間，如何利用該空間解決建筑的功能動線和消防問題是設(shè)計的關(guān)鍵。首先在綠坡下方插入合適的功能體塊，根據(jù)綠坡高度在西側(cè)插入一個4層高的停車樓、南北側(cè)插入公共停車場、東側(cè)插入運營用房，各建筑與體育場通過環(huán)形車道隔開，在解決機(jī)動車流線問題的同時滿足消防間距。

此外，在環(huán)形機(jī)動車道頂部的綠坡上，設(shè)置間距不大于15m的洞口，將此環(huán)形空間定性為室外安全區(qū)，體育場和停車樓可以通過洞口采光，也可以通過此區(qū)域進(jìn)行疏散，“山”下的建筑就變?yōu)榱说厣辖ㄖ?/p>

2.3 各專業(yè)協(xié)同設(shè)計的“云”

體育場的罩棚被白色的PTFE膜材覆蓋，罩棚像“云朵”一樣漂浮于建筑之上，與綠色的山體交相輝映，形成一種“未來”的景象。為實現(xiàn)“云”漂浮的效果，罩棚僅通過9個落地點與看臺連接，其“自由”的形態(tài)是建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電有機(jī)整合的結(jié)果。

1 全景鳥瞰效果圖

2 東西向剖面圖

3 南北向剖面圖

4 實景鳥瞰

5 綠坡底板

6 綠坡下部環(huán)形洞口

7 罩棚三維模型示意圖

8 罩棚剖面示意圖

9 罩棚被白色PTFE 膜材覆蓋

10 罩棚與看臺連接

業(yè)主：衢州寶冶體育建設(shè)運營有限公司

建設(shè)地點：浙江省衢州市

建筑方案設(shè)計：MAD 建筑事務(wù)所

方案深化、初步設(shè)計、施工圖設(shè)計：CCDI 悉地國際

項目負(fù)責(zé)人：初騰飛

CCDI 設(shè)計團(tuán)隊：鄭倬華、楊永剛、郭曉曜、龍雋、錢浩、曹陽、閆婷、冉萌萌、劉子熠、賈雷、閆石（建筑）；楊想兵、高穎、廖新軍、劉慧欣、楊冬冬、王濤、席向宇、吳輝、王紅梅（結(jié)構(gòu)）；趙志勇、李云山、韓科昌、金曉龍、高建昆（給排水）；馬爽、沈錫騫、張士花、李靜軒（暖通）；劉軒、王猛、關(guān)力禹（電氣）；任尚龍（智能化）；馬一鳴、王君、楊彥鈴（室內(nèi)）；王彥龍、王黎明（照明）；陸貴雪（標(biāo)識）

景觀顧問：PWP Landscape Architecture、EADG 泛亞國際、北京云海天成景觀設(shè)計咨詢有限公司

幕墻顧問：RFR Asia

照明顧問：北京寧之境照明設(shè)計有限公司

標(biāo)識顧問：原研哉（日本設(shè)計中心）

膜結(jié)構(gòu)顧問：碩勃空間結(jié)構(gòu)

結(jié)構(gòu)顧問：Schlaich Bergermann Partner

機(jī)電顧問：SC Consultant Limited

鋼結(jié)構(gòu)屋蓋懸挑跨度大，考慮到屋蓋鋼結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性，上部鋼結(jié)構(gòu)罩棚采用大跨度支座徑向立體主桁架+環(huán)向平面次桁架+端部環(huán)向立體桁架+徑向系桿結(jié)構(gòu)體系。罩棚內(nèi)部有大量機(jī)電設(shè)備，機(jī)電設(shè)計與下層膜材的完整性息息相關(guān)，結(jié)合場心體育照明和擴(kuò)聲設(shè)備的要求，需在下層膜材的前端開一個環(huán)向槽，作為體育場的照明和擴(kuò)聲通道。為使環(huán)向槽盡量窄，在設(shè)計前期需要結(jié)合照明深化設(shè)計和擴(kuò)聲深化設(shè)計對機(jī)電設(shè)備進(jìn)行整合，在滿足機(jī)電設(shè)備要求后，再在膜材上開孔。

與常規(guī)項目相比，本項目的罩棚設(shè)計相當(dāng)于進(jìn)行了一次綜合天花設(shè)計，其難度在于體育照明和擴(kuò)聲設(shè)備、膜排布均需要廠家進(jìn)行深化設(shè)計，在綜合機(jī)電末端的設(shè)計完成后再進(jìn)行膜材開孔，這就需要設(shè)計指引、總包牽頭、各分包協(xié)同完成才能達(dá)能預(yù)期效果。

2.4 大地景觀屋面的技術(shù)路線

大地景觀屋面是衢州體育公園的最大亮點，同時也包含了最多的技術(shù)難點。首先是規(guī)模大，體育場部分的種植屋面面積約4萬m2，為防水體系、排水體系、維護(hù)運維等帶來了難度；其次是坡度大，為追求綠坡的自然形態(tài)，種植屋面的坡度在15°～40°之間，且變化較為“自由”，整個屋面的“找形”、固土措施異常重要；再次是大地景觀屋面設(shè)計了步道、綠坡洞口、記憶線、出入口、機(jī)電洞口等諸多元素，加大了種植屋面的施工難度；最后是綠坡下清水混凝土異形空間為各專業(yè)的設(shè)計及協(xié)作帶了巨大挑戰(zhàn)。

（1）綠坡構(gòu)造設(shè)計

為使綠坡下的公共空間干凈、簡潔，將綠坡設(shè)計為反梁結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)底板為一個平滑的曲面，飾面為清水混凝土。受反梁尺寸和綠坡形狀的影響，綠坡底板至種植土層之間的較高空間需要填充，通過多方案比較，采用EPS土工泡沫作為填充層，其基本作用是將反梁填充平整并完成初步找形。設(shè)計階段利用參數(shù)化工具按照一定密度的點位，根據(jù)綠坡頂部形態(tài)和綠坡標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)造確定填充層頂標(biāo)高，并根據(jù)EPS模數(shù)要求進(jìn)行有理化設(shè)計，通過BIM工具模擬EPS砌塊的排布方式；在施工階段根據(jù)模擬結(jié)果及控制點標(biāo)高確保EPS填充層達(dá)到預(yù)期效果。填充層上為細(xì)石混凝土找平層，為防止滑移，找平層的配筋需要與固土的金屬錨桿有效連接。找平層上為耐根穿刺防水層，綠坡的異形結(jié)構(gòu)多，坡度大，設(shè)計選用的防水材料應(yīng)服帖、不易滑移，以滿足工程的結(jié)構(gòu)需求，保證工程防水質(zhì)量。種植屋面耐根穿刺防水層選用雙層1.3mm厚聚合物水泥防水膠結(jié)材料+0.8mm厚聚乙烯丙綸復(fù)合耐根穿刺防水卷材。綠坡頂板滿鋪一層2mm厚的聚氨酯防水涂料作為底層防水保障。防水層上部為30mm高的排水板+200mm厚技術(shù)保障層+土工格室固土構(gòu)造+250mm厚種植土。本項目的固土措施為金屬錨桿+鋼絞線+土工格室體系，金屬錨桿的高度根據(jù)EPS填充層標(biāo)高確定。

（2）排水體系設(shè)計

對如此大規(guī)模的種植屋面而言，有效、合理的排水體系對結(jié)構(gòu)的安全、可靠起著至關(guān)重要的作用。首先對綠坡的坡度進(jìn)行分析，通過參數(shù)化設(shè)計，量化屋面在不同區(qū)域的坡度；其次對整個屋面進(jìn)行排水分區(qū)，并結(jié)合步道、洞口、GE線、出入口等設(shè)置排水溝；最后根據(jù)不同排水分區(qū)的排水面積、坡度確定排水溝的尺寸，排水管放置在種植土下的技術(shù)保障層中。為了防止水滲入反梁內(nèi)部，在每個反梁格內(nèi)設(shè)置兩個排水孔，以便將滲入水及時排除。

（3）形態(tài)“自由”的出入口

11 綠坡坡度分析圖

12 綠坡元素示意圖

13 綠坡反梁示意圖

14 施工中的體育場看臺

15 二層平臺R8 出入口

16 二層平臺步道

17 四層平臺步道

18 施工中的R1 出入口

19 施工中的R5 出入口

20 施工現(xiàn)場鳥瞰

體育場綠坡共有8個出入口，每個出入口的功能、形狀都不相同。出入口是綠坡設(shè)計中技術(shù)難度最大、效果要求最高的地方，其上承載著高度變化巨大的綠坡，下部為形態(tài)自由需一次現(xiàn)澆成型的出入口頂板。每個出入口都經(jīng)過了結(jié)構(gòu)找形、結(jié)構(gòu)體系確定、完成面調(diào)校、參數(shù)化定位、施工可行性研究等反復(fù)交互的過程。R1、R2出入口為弧形梁加斜梁結(jié)構(gòu)體系，梁板一體化現(xiàn)澆成型，結(jié)構(gòu)面即為完成面，因此結(jié)構(gòu)找形和完成面調(diào)校，需經(jīng)過反復(fù)多次實驗才能確定最終的形態(tài)。整個區(qū)域的照明被設(shè)計在地面和柱子上，確保出入口整體干凈、整潔。R3和R8出入口為拱形結(jié)構(gòu)，拱形梁間距為3m，跨度約35.4m，拱頂由外往場心方向逐漸升高，拱的水平推力由3.8m標(biāo)高的預(yù)應(yīng)力拉梁承擔(dān)。為減少覆土厚度，在拱頂兩側(cè)局部位置設(shè)置了雙層結(jié)構(gòu)板，由于拱形內(nèi)壁變化較為劇烈、自由，因此拱形結(jié)構(gòu)板需根據(jù)造型在每一個跨間位置進(jìn)行異形出挑，使拱形內(nèi)壁一次現(xiàn)澆成形。R4-R7出入口頂部綠坡坡度較緩，下部完成面為變化較為劇烈的拱形，因此根據(jù)效果要求上層為框架結(jié)構(gòu)體系，下層的完成面為一次現(xiàn)澆混凝土掛板體系，雙層板的設(shè)計完美地解決了上層綠坡形態(tài)和下層出入口頂板形態(tài)之間的矛盾。

3 結(jié)語

衢州體育公園自從項目公布以來就受到了業(yè)界廣泛關(guān)注。大地景觀屋面、清水混凝土效果、定制化非標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)節(jié)設(shè)計成為本項目的亮點，也為本項目的技術(shù)實施帶來了極大的挑戰(zhàn)。體育場及附屬設(shè)施作為整個項目的“排頭兵”，承擔(dān)著為整個項目的技術(shù)方案“開山辟路”的作用，眾多的技術(shù)難點并無先例、規(guī)范可遵循。設(shè)計團(tuán)隊打破傳統(tǒng)的設(shè)計流程，通過一體化、精細(xì)化的設(shè)計方法，聯(lián)合方案方、專項顧問、建設(shè)單位、施工單位，在長達(dá)兩年多的時間里邊研究、邊論證、邊設(shè)計、邊深化、邊試驗，逐個攻破項目難題，確保整個項目的技術(shù)落地。