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中国体育馆的设计理念

中国体育馆的设计理念
发布时间:2014-12-19 点击次数:0 次

国家体育馆总建筑面积约8.1万平方米(由主体建筑和与之相连的热身馆以及室外环境组成),主体建筑是迄今为止中国空间跨度最大的双向张弦钢屋架结构体系,南北长144米,东西宽114米,尽管波浪式造型赋予了灵动之美,却为施工出了一道道难题,有些甚至是国内外建筑史上未曾遇到过的。来自中国钢结构协会、北京市政府专业顾问团等单位的10多位知名专家一直为破解这些技术难关而煞费苦心。
制定一个经济合理的张拉施工方案是一个非常复杂的分析决策过程。除了考虑结构应力应变之外,还要考虑其形态、就位及在不同施工状态下可能出现的问题。专家和工程技术人员先后提出4套方案,经反复比较筛选,确定了一套相对可行的施工方案,可是,如此大跨度双向张拉施工方法在国内外尚无先例,能否保证施工中和投入使用后的安全呢?
多方研究论证后,有关方面建造了一个1:10的缩尺实物模型进行试验。钢屋架模型上共设置了300个数据采集点,可以随时采集张拉各个阶段产生的数据,就像人体周身神经系统把外界各种刺激传递给大脑一样。结果使大家松了一口气–模型试验数据和理论计算数据基本吻合,印证了该屋架体系不但是合理的,而且是先进的,其中一项专项试验反映出该屋架结构抗突发事件能力比较强,最终确定张拉方案符合施工要求。
技术人员还通过三维设计技术对高度复杂的节点进行仿真设计,将施工中的问题在设计阶段提前充分解决。
9名“机器人”(爬行器)被重用。在液压作用下,它们好比蜗牛背着大贝壳行走一样,使重几百吨钢屋架行走到设定位置,总重量达到2800吨。据介绍,这是中国第一次采用机器人进行滑移施工。施工者先在地面对钢屋架进行组装,然后把组装好的每部分钢屋架吊上屋顶进行拼装,并严格控制钢屋架焊接点位置。安装在钢屋架与轨道之间的9个机器人用一台电脑进行控制,统一编成行进程序,控制滑移的时间和行程。
由于其地下室埋深约8米,抗浮水位负1米,需向地下回填2至4米厚的配重物,以增加分量,抵抗地下水的浮力。以往工程采用砂石、混凝土等材料进行回填,这就要大量开采天然砂石料,白白消耗许多自然资源,也不利于环境保护。而此次则全部以废钢渣所代替。“这些钢渣全部取材于‘首钢’炼钢过程中产生的废弃多年、堆积如山的钢渣,经过加工处理,按照试验配比参和少量水泥及其它辅料配制而成,密度、含水率、放射性等各项技术指标均符合国家规范要求。”北京城建设计研究总院国家体育馆结构项目部工程师陈金科表示,使用钢渣回填既满足了施工需要,又变废为宝,且价格低廉,加工周期短,节约工期,为解决困扰人们多年的钢渣这一固体废弃物的处理问题开辟了一条新的途径,“尤其在‘绿色施工’和环境保护上具有广泛的示范效应,为今后类似工程施工提供了借鉴。”
总安装容量为102.5千瓦的太阳能光伏发电设备,分别安装在体育馆金属屋顶和南面玻璃幕墙中,其安装方式与安装角度都经过优化设计,不会破坏体育馆的整体建筑风格和外观。它是中国第一个用于体育场馆的太阳能发电项目。太阳能电池方阵将吸收到的太阳辐射能转化为直流电,由专项线路统一输送到地下一层太阳能发电控制室,通过逆变器把直流电转化为交流电,再经专用设备并网输送到低压配电系统。这套太阳能光伏发电系统累计发电232万度,每年可提供9.7万千瓦时电量,设计使用寿命为25年。按火力发电1度电能平均消耗390克标准煤计算,该光伏发电系在寿命期内可累计节约标准煤近1000吨左右,减排二氧化碳约2352.5吨、二氧化硫约21.7吨和氮氧化物约6.3吨。
国家体育馆全部采用中空LOW-E玻璃,它可以保温、隔热、防紫外线,保证场馆内人员不受外面气候影响,正常进行比赛等活动。
10月份,这一作为明年北京三大主要比赛场馆之一的重要场所将竣工并交付使用。赛时它可容纳观众约1.8万人。奥运会体操比赛、蹦床、手球决赛和残奥会轮椅篮球比赛被安排在这里进行。今年11月,将举行体操及蹦床国际邀请赛等两场测试赛。
据了解,其西侧和北侧各设置了“地下广场”,赛时选手、媒体、贵宾等人员可以通过它们直接进入场馆。而在体育馆东侧和南侧,设置了缓坡式观众聚散广场,观众和赞助商可直接从城市道路通过那里进入体育馆的观众层,避免与运动员、媒体、贵宾和车辆的交叉。
奥运会赛后,国家体育馆将变成高档文艺演出的舞台,因此要特别考虑隔音降噪和吸音等因素。“我们对屋顶在大雨及暴雨两种雨量下所产生的雨噪声进行了严格实验测试,检测结果达到预期效果–下大雨时,场馆内根本听不到声音。”工程项目经理张国强介绍说,体育馆屋面采用了9层多功能金属复合材料,厚度足有25厘米,解决了大多数体育建筑普遍存在的屋面雨点噪声问题。“我们还专门针对空调、制冷设备进行了消音减噪设计,大大提高了体育馆的声学设计品质。”
国家体育馆也将成为能够提供多功能服务的一个普通市民活动中心。“为了满足大流量人群人民健身的需要以及今后大型会展集会的要求,国家体育馆木地板被设计成活动式的–需要时,只须提前半天就可以组装完毕。”国家体育馆设计师之一的王兵补充道

 
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