亞洲青年運(yùn)動(dòng)會(huì)主場(chǎng)館建筑與結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計(jì)

潘勇 易田 龐熙鎮(zhèn)

建開(kāi) ?李 瞰鳥(niǎo)

1 流動(dòng)的建筑，飛舞的浪花

亞洲青年運(yùn)動(dòng)會(huì)（以下簡(jiǎn)稱“亞青會(huì)”），是亞洲規(guī)模最大的綜合性青年運(yùn)動(dòng)會(huì)。第三屆亞青會(huì)原定于2022年12月在廣東省汕頭市舉行。亞青會(huì)主場(chǎng)館暨汕頭大學(xué)東校區(qū)項(xiàng)目（以下簡(jiǎn)稱“亞青會(huì)主場(chǎng)館”）包含了2.2萬(wàn)座體育場(chǎng)、6 000～8 000座多功能體育館、1.8萬(wàn)m多功能會(huì)議中心等場(chǎng)館，集體育競(jìng)技、健身、會(huì)議等功能于一體，是一座具有國(guó)際一流水準(zhǔn)的多功能體育綜合體，賽時(shí)將作為亞青會(huì)開(kāi)幕式場(chǎng)地、田徑和體操比賽訓(xùn)練場(chǎng)地及主媒體中心，賽后將作為汕頭大學(xué)東校區(qū)的一部分投入運(yùn)營(yíng)。

亞青會(huì)主場(chǎng)館設(shè)計(jì)充分結(jié)合汕頭獨(dú)特的海洋文化，以“飛舞的浪花”為主題，營(yíng)造出富有靈動(dòng)氣韻，與在地環(huán)境融為一體的流動(dòng)的建筑形象。

連續(xù)起伏的屋面將體育場(chǎng)館和會(huì)議中心連為一體，融合原本獨(dú)立的建筑體量，形成一系列內(nèi)外交織的城市公共空間。參觀者可在移步換景中，感受不同于一般建筑的豐富空間體驗(yàn)——流暢的建筑與空間相互滲透，超越了傳統(tǒng)意義上的建筑邊界。

2 建筑結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計(jì)

結(jié)構(gòu)作為建筑的骨架，是影響空間的重要元素。亞青會(huì)主場(chǎng)館設(shè)計(jì)與施工歷時(shí)僅兩年九個(gè)月，為確保設(shè)計(jì)效果及工期計(jì)劃的實(shí)現(xiàn)，從概念方案階段開(kāi)始，建筑與結(jié)構(gòu)專業(yè)就確定了一體化同步設(shè)計(jì)的工作模式。在建筑概念完成時(shí)，結(jié)構(gòu)專業(yè)便及時(shí)判定結(jié)構(gòu)合理性，減少反復(fù)，提升效率，并且為縮短工期，設(shè)置了一系列邊界條件，確保結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不超限，減少因超限審查所需的時(shí)間等。

建筑與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)最終確定，面向海面的拱桁架最大跨度達(dá)到118m（小于120m），鋼結(jié)構(gòu)單體長(zhǎng)度不超過(guò)300m。亞青會(huì)主場(chǎng)館的結(jié)構(gòu)體系為：體育場(chǎng)下部混凝土結(jié)構(gòu)采用“框架+減震支撐”，上部鋼屋蓋結(jié)構(gòu)采用“倒三角桁架+拱桁架”；體育館下部混凝土結(jié)構(gòu)采用“框架+BRB防屈曲減震支撐”，上部鋼屋蓋結(jié)構(gòu)采用“單層網(wǎng)殼+桁架”，單層網(wǎng)殼短軸方向結(jié)構(gòu)凈跨94.1m，矢跨比1/12。

除了主體框架性的配合，建筑結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計(jì)的亮點(diǎn)在各個(gè)層面都得到了展現(xiàn)。

2.1 精準(zhǔn)控制的外形擬合度

建筑的形體飛舞靈動(dòng)，流轉(zhuǎn)變化，仿佛浪花卷上海岸，瞬間凝固，一氣呵成。這樣復(fù)雜的形態(tài)需要建筑、結(jié)構(gòu)、屋面及幕墻專業(yè)的密切配合，才可完整還原設(shè)計(jì)概念。在建筑外形確定后，模型的外皮便被有理化地提交給結(jié)構(gòu)、屋面及幕墻專業(yè)進(jìn)行深化。與常規(guī)的建筑專業(yè)僅對(duì)屋面和外立面提資不同，亞青會(huì)主場(chǎng)館的提資不僅包括建筑的屋面，還包含與其連為一體的外幕墻、內(nèi)幕墻和天花。在屋面、幕墻專業(yè)完成深化并復(fù)核構(gòu)造厚度后，結(jié)構(gòu)專業(yè)按相應(yīng)厚度在模型中扣減，形成結(jié)構(gòu)完成面模型，再在此模型中將鋼結(jié)構(gòu)切分細(xì)化，形成最終的鋼結(jié)構(gòu)骨架。在與結(jié)構(gòu)專業(yè)的深化配合中，建筑專業(yè)通過(guò)全模型實(shí)時(shí)調(diào)整設(shè)計(jì)截面，平衡視覺(jué)效果或視差，靈活處理的方式保證了建筑中重要空間形態(tài)的輕巧性，最終將工藝品一般的建筑呈現(xiàn)在汕頭東海岸。

2.2 旋轉(zhuǎn)放射的體育館單層網(wǎng)殼

體育館的單層網(wǎng)殼鋼穹頂，是目前國(guó)內(nèi)已完工項(xiàng)目中跨度最大的單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)。為實(shí)現(xiàn)秩序中略帶動(dòng)感的效果，呼應(yīng)靈動(dòng)活潑的設(shè)計(jì)概念，整體穹頂徑向鋼架采用了非中心對(duì)稱的形式。因場(chǎng)地照明及聲場(chǎng)的需求，環(huán)向鋼梁的布置由中間的圓形過(guò)渡到橢圓，馬道也隨環(huán)形鋼梁設(shè)置。機(jī)電送風(fēng)、排煙等路由被設(shè)置在馬道頂部，天窗也按照結(jié)構(gòu)的節(jié)奏規(guī)律分布在穹頂周圍。其他可能在場(chǎng)中出現(xiàn)的設(shè)備末端均被協(xié)調(diào)至結(jié)構(gòu)圈之外，為比賽場(chǎng)地保留了整齊清晰的空間。

2.3 隨形就勢(shì)的混凝土景觀屋面

會(huì)議中心屋面為多形態(tài)三維曲面，從地面延伸而來(lái)，這樣多坡度、多變化的屋面，在國(guó)內(nèi)已建成項(xiàng)目中并不多見(jiàn)。設(shè)計(jì)采用了重型厚覆土綠化種植屋面結(jié)構(gòu)，并根據(jù)屋面波浪起伏的造型，選擇了鋼筋桁架樓層板結(jié)構(gòu)，通過(guò)二維平面擬合復(fù)雜的三維曲面。同時(shí)，設(shè)計(jì)也解決了不定形屋面的固土種植、防水排水、通行安全等系統(tǒng)性問(wèn)題，創(chuàng)造了獨(dú)一無(wú)二的城市觀海平臺(tái)。

2.4 數(shù)控的馬道參數(shù)化設(shè)計(jì)

場(chǎng)館的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)邏輯理性、比例精美，設(shè)計(jì)之初便考慮將結(jié)構(gòu)暴露。馬道需滿足上人檢修、聲光電布置及設(shè)備更換的要求，體育場(chǎng)馬道結(jié)合桁架設(shè)置，體育館馬道吊掛設(shè)置。為滿足建筑效果，馬道踏面與鋼結(jié)構(gòu)需高度一致，且環(huán)向與鋼結(jié)構(gòu)主梁對(duì)應(yīng)一致。由Grasshopper軟件定義鋼結(jié)構(gòu)底面，偏移找面后生成馬道踏面，并綜合考慮建筑屋面的外形。馬道在行走上不一定與規(guī)范要求的坡道完全適配，深化時(shí)將坡度超過(guò)8%的坡道調(diào)整為踏步，根據(jù)等高踢面、不等距踏面的參數(shù)設(shè)置生成階梯，再將此面進(jìn)行模型轉(zhuǎn)譯，以便結(jié)構(gòu)專業(yè)進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)深化。

2.5 富有韻律的清水混凝土看臺(tái)

體育建筑的看臺(tái)擁有重復(fù)的韻律，但看臺(tái)的背面卻常被當(dāng)作消極空間來(lái)處理?？紤]到體育場(chǎng)觀眾席的背面面向汕頭大學(xué)和海面，是重要的城市景觀面，在建筑、結(jié)構(gòu)專業(yè)的緊密配合下，我們?cè)诠δ苄耘c美觀性之間取得了平衡?？磁_(tái)由精細(xì)的現(xiàn)澆混凝土Y形柱及斜梁支撐，滿足受力及美觀要求。

2.6 極具節(jié)奏的體育場(chǎng)鋼柱陣列

體育場(chǎng)屋面尺寸最大約300m，整體荷載較大。由于其臨海（最近270m），且汕頭為強(qiáng)風(fēng)多發(fā)地區(qū)，因此在與結(jié)構(gòu)專業(yè)討論后，體育場(chǎng)屋面鋼結(jié)構(gòu)采用“預(yù)應(yīng)力柱內(nèi)拉索+彈簧阻尼復(fù)合減震支座”的組合，實(shí)現(xiàn)了西看臺(tái)區(qū)域鋼柱纖細(xì)、空間通透、屋面檐口輕薄的建筑效果。建筑外圍的鋼柱主要承受拉力，最小直徑只有600mm。鋼柱與鋼架有節(jié)奏地從屋面落地，形成良好的秩序感。

2.7 輕巧趣味的體育場(chǎng)看臺(tái)鋼梯

連接體育場(chǎng)西側(cè)看臺(tái)背面樓座與大平臺(tái)的疏散鋼梯，被輕巧地嵌入鋼筋混凝土柱列中，并充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)，將輕盈通透的特性展現(xiàn)得淋漓盡致。鋼梯上下兩端錨固在混凝土梁面，兩側(cè)僅通過(guò)兩根纖細(xì)的拉桿穩(wěn)固，底部采用TMD減振技術(shù)，實(shí)現(xiàn)懸挑飄逸的建筑效果，同時(shí)滿足人行舒適度要求。機(jī)電路由及設(shè)備提前預(yù)留穿孔，避免明顯外露。梯側(cè)的玻璃欄桿增加了構(gòu)件的通透性，保證了鋼梯面向城市界面一側(cè)較佳的展示效果。

3 結(jié)語(yǔ)

亞青會(huì)主場(chǎng)館在設(shè)計(jì)語(yǔ)言、建筑公共性、空間體驗(yàn)、地域特色、參數(shù)化設(shè)計(jì)、減震抗風(fēng)、綠化屋面等方面進(jìn)行了多項(xiàng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)，為確保其落地，全專業(yè)一體化的設(shè)計(jì)概念貫穿始終，建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電、裝修、屋面、幕墻、景觀、泛光等專業(yè)均由建筑專業(yè)統(tǒng)籌，通過(guò)全模型手段進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)計(jì)及施工建設(shè)的有效控制。建筑結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計(jì)是其中重要的一環(huán)，實(shí)踐證明，對(duì)于亞青會(huì)主場(chǎng)館這種復(fù)雜三維曲面及復(fù)合連續(xù)空間的設(shè)計(jì)而言，建筑與結(jié)構(gòu)專業(yè)同步共享模型信息，有利于提升設(shè)計(jì)效率、實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制，在設(shè)計(jì)階段乃至深化及現(xiàn)場(chǎng)施工配合階段，均是非常有效的系統(tǒng)性設(shè)計(jì)方法。

1 日景鳥(niǎo)瞰

1 葉果攝影

2-3,8-11 廣東省建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司提供

4-7,12-15 李開(kāi)建攝影

16 潘勇攝影

業(yè)主：汕頭市東部城市經(jīng)濟(jì)帶建設(shè)開(kāi)發(fā)管理中心

建設(shè)地點(diǎn)：廣東省汕頭市東海岸新區(qū)

建筑設(shè)計(jì)：廣東省建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司

方案設(shè)計(jì)：ADG 建筑創(chuàng)作工作室

主創(chuàng)建筑師：潘勇

設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)：潘勇、陳雄、龐熙鎮(zhèn)、易田、羅文、戴志輝、黃亦彬、孫家明、邵國(guó)偉、黃河清、袁峻豪、梁蕙茵、謝海彬

施工圖設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)：潘勇、陳雄、龐熙鎮(zhèn)、易田、羅文、戴志輝、張春靈、黃亦彬、孫家明、陳佳明、邵國(guó)偉、黃河清、袁峻豪、梁蕙茵、張成輝、謝海彬（建筑）；區(qū)彤、譚堅(jiān)、羅赤宇、張艷輝、李文生、石煦陽(yáng)、楊新、劉淼鑫、林全攀、戴朋森、張連飛、林松偉、劉思為（結(jié)構(gòu)）；莊孫毅、鐘世權(quán)、張文武、黃宇清、田立春、張洽、蘇俊勇、歐陽(yáng)奕鑫、肖幸懷、劉新月、艾煜桐（電氣）；劉福光、賴振貴、葉志良、李建俊、鐘可華、李東海、張愛(ài)洵（給排水）；郭勇、郭林文、屈永強(qiáng)、廖捷、陳小輝、許杰、廖勇坤（空調(diào)）；莊孫毅、鐘世權(quán)、周一鋒、黃宇清、田立春、甘臻、申雨佳、龔為瑜、肖幸懷（智能化）帷幕咨詢：廣東省建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司建筑幕墻設(shè)計(jì)中心

金屬屋面：北京維實(shí)萬(wàn)事達(dá)建筑科技有限公司

幕墻設(shè)計(jì)：深圳市大地幕墻科技有限公司

景觀設(shè)計(jì)：棕櫚設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司

室內(nèi)設(shè)計(jì)：ADG 建筑創(chuàng)作工作室、廣州市壹摯室內(nèi)設(shè)計(jì)有限公司

泛光照明：FLD 光照未來(lái)（廣州）照明創(chuàng)意設(shè)計(jì)有限公司

標(biāo)識(shí)設(shè)計(jì)：深圳市問(wèn)道標(biāo)識(shí)有限公司

綠建設(shè)計(jì)：廣東省建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司綠建研究中心

施工單位：中國(guó)建筑第八工程局有限公司

用地面積：16.3 萬(wàn)m

總建筑面積：14.7 萬(wàn)m

設(shè)計(jì)時(shí)間：2019.04—2019.12

建設(shè)時(shí)間：2019.07—2021.12

體育場(chǎng)下部混凝土結(jié)構(gòu)采用“框架+減震支撐”，上部鋼屋蓋結(jié)構(gòu)采用“倒三角桁架+拱桁架”；體育館下部混凝土結(jié)構(gòu)采用“框架+BRB防屈曲減震支撐”，上部鋼屋蓋結(jié)構(gòu)采用“單層網(wǎng)殼+桁架”。

The lower concrete structure of the stadium adopts frame and damping support,and the upper steel roof adopts inverted triangular truss and arch truss.The lower concrete structure of the gymnasium adopts a frame and BRB anti-buckling damping support,and the upper steel roof structure adopts single-layer mesh shell and truss.

2 建筑結(jié)構(gòu)拆分圖

會(huì)議中心屋面為多形態(tài)三維曲面，設(shè)計(jì)采用了重型厚覆土綠化種植屋面結(jié)構(gòu)，并根據(jù)屋面波浪起伏的造型，選擇了鋼筋桁架樓層板結(jié)構(gòu)，通過(guò)二維平面擬合復(fù)雜的三維曲面。

The roof of the conference center is a polymorphic three-dimensional curved surface.A heavy-duty thick cladding green planting roof structure is used.Based on the waving shape of the roof,a reinforced truss floor slab structure is chosen to fit the complex three-dimensional surface through a two-dimensional plane.

3 會(huì)議中心屋面大樣圖

4 會(huì)議中心景觀屋面5 會(huì)議中心屋面面海景觀階梯

6 東側(cè)日景

7 夜景鳥(niǎo)瞰

體育館馬道吊掛設(shè)置。為滿足建筑效果，馬道踏面與鋼結(jié)構(gòu)需高度一致，且環(huán)向與鋼結(jié)構(gòu)主梁對(duì)應(yīng)一致。由Grasshopper軟件定義鋼結(jié)構(gòu)底面，偏移找面后生成馬道踏面，并綜合考慮建筑屋面的外形。

The gymnasium walkway is set up in combination with the suspension of trusses.To meet the architectural expression,the walkway step must have the same height as the steel structure,and the ring direction must correspond to the main beam of the steel structure.The steel structure base is defined by Grasshopper,and the surface is offset to create the walkway step.The shape of the roof is also considered.

8 體育館鋼結(jié)構(gòu)及馬道軸測(cè)圖

9 體育館剖面圖

體育場(chǎng)屋面尺寸最大約300m，整體荷載較大。體育場(chǎng)屋面鋼結(jié)構(gòu)采用“預(yù)應(yīng)力柱內(nèi)拉索+彈簧阻尼復(fù)合減震支座”的組合，實(shí)現(xiàn)了西看臺(tái)區(qū)域鋼柱纖細(xì)、空間通透、屋面檐口輕薄的建筑效果。建筑外圍的鋼柱主要承受拉力，最小直徑只有600mm。

The maximum size of the stadium roof is about 300m and the overall load is large.The stadium roof steel structure adopts a combination of prestressed in-column ties and spring damped composite damping bearings to achieve the architectural expression.The steel columns on the perimeter of the building,which are mainly in tension and have a minimum diameter of 600 mm.

10 體育場(chǎng)西看臺(tái)墻身大樣

11 體育場(chǎng)剖面圖

12 體育館比賽場(chǎng)13 體育場(chǎng)內(nèi)場(chǎng)全景

14 西北入口夜景15 體育場(chǎng)看臺(tái)鋼梯

16 入口灰空間