王士淳　趙　敏

天津奧林匹克中心體育場是以2008年北京奧運(yùn)會三大理念“綠色奧運(yùn)”、“科技奧運(yùn)”、“人文奧運(yùn)”為主題創(chuàng)作構(gòu)思的屋面造型，是以具有自然形態(tài)的“水滴”為題，從水滴入水寓意了人類回歸自然的理想，為塑造“水滴”形體，通過計(jì)算機(jī)模擬“水滴”形態(tài)，建立了建筑形體模型。該模型是一個(gè)非常復(fù)雜的三維空間曲面，可在建立的模型上任意一點(diǎn)求得該點(diǎn)的三相坐標(biāo)。屋面面積約78000m²(見圖1)，其經(jīng)線方向最大曲率半徑由約340m過渡到最小曲率半徑約30m，緯線方向最大曲率半徑由約210m過渡到最小曲率半徑約35m。經(jīng)過對曲面形體的分析，將整個(gè)屋面分成上、中、下三部分，其上部表面可視為一個(gè)環(huán)形橢圓形平面，比較簡單，曲率也較為平緩，屋面材料采用6mm厚實(shí)心PC板，用鋁合金框式連接。其下部表面曲率也較為平緩，屋面材料采用12mm+1．5PVB+10mm夾膠彩軸玻璃。其中部表面最為復(fù)雜，屋面各部位曲率均為非高程曲線，只能用模型上各點(diǎn)的三相坐標(biāo)點(diǎn)連線確定屋面曲線，屋面材料采用金屬板，設(shè)計(jì)重點(diǎn)考慮以下幾個(gè)問題：

圖1～圖５

(1)為實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的空間曲面采用多層次、三維空間自由調(diào)整結(jié)構(gòu)，確保曲面平滑過渡，取得圓潤和諧的藝術(shù)效果。

(2)采用先進(jìn)可靠的結(jié)構(gòu)體系解決好安裝工藝，伸縮變形、密封排水等問題。

(3)按照屋面風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)報(bào)告測量數(shù)據(jù)應(yīng)用ANSYN有限元軟件分析計(jì)算屋面體系構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度、變形等各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。

(4)充分考慮結(jié)構(gòu)構(gòu)造的先進(jìn)性、安裝施工的可行性、便捷性、經(jīng)濟(jì)性。

屋面系統(tǒng)施工

因該項(xiàng)屋面工程中部為最復(fù)雜部位，所以簡要介紹中間部位的施工方案，這部分屋面材料采用金屬板，其中底板為0．5mm厚條形(加肋穿孔)鍍鋁鋅鋼板，孔徑φ2．0mm，穿孔率19％。底板上鋪50mm，帶鋁泊玻璃棉作為吸音隔熱層，上部防水板采用0．6mm條形鍍鋁鋅鋼板，壓形后寬度為400mm，高直立鎖邊式構(gòu)造連接，防水板上部鋪設(shè)裝飾板，裝飾板選用25mm厚鋁合金蜂窩板，施工方案是考慮以下幾個(gè)問題：

圖7～圖8

1．屋面板底板

因?yàn)槲菝婢暰€方向曲率遠(yuǎn)小于經(jīng)線方向的曲率，而且底板沒有防水功能的要求，所以底板采用沿緯線方向的排板方案，既美觀、整潔，動感流暢，同時(shí)也可隱藏鋼結(jié)構(gòu)主檁以上的構(gòu)件，以達(dá)到視覺美觀的要求(見圖2)。

2．副檁條布置

為達(dá)到屋面曲線的要求，副檁條布置分上下兩層，下層副檁條以鋼結(jié)構(gòu)主檁條為支撐，按照三維空間曲面緯線坐標(biāo)要求進(jìn)行調(diào)節(jié)安裝為主，同時(shí)兼顧經(jīng)線方向的要求，上層副檁以下層副檁為支撐，按照三維空間曲面經(jīng)線坐標(biāo)要求進(jìn)行調(diào)節(jié)安裝為主，同時(shí)也兼顧曲面緯線方向的要求。上、下層副檁條的調(diào)節(jié)均采用可調(diào)節(jié)的檁托來完成(見圖3、4、5、6)，經(jīng)過上、下層檁條的組合調(diào)節(jié)基本形成屋面模型的輪廓。

3．防水板布置

在已經(jīng)安裝的上層副檁條上安裝防水板固定支座，安裝固定支座時(shí)再按照屋面模型的三維坐標(biāo)要求對固定支座進(jìn)行最后一次調(diào)節(jié)，最終由固定支座點(diǎn)組成的曲線形成準(zhǔn)確的三維空間曲面。將整個(gè)屋面分為56個(gè)分區(qū)，每個(gè)分區(qū)沿曲面的經(jīng)線方向鋪設(shè)防水板，采用直立鎖邊的構(gòu)造形式與固定支座連接(見圖7)。

4．裝飾板布置

為保證屋面外外表面的平滑圓潤達(dá)到預(yù)想的質(zhì)感效果，在防水板層上安裝裝飾板，裝飾板采用平板以縱、橫向分格拉縫方式圍合成曲面屋面，經(jīng)過對屋面模型模擬分析，平面板基本板塊尺寸長2500mm～3000mm，寬700mm，經(jīng)線方向拉縫100mm，緯線方向50mm(相鄰平面板塊轉(zhuǎn)角均在3°以內(nèi))，裝飾板采用可調(diào)節(jié)連接體系，與防水板直立鎖邊肋相連接，完全可以達(dá)到光滑過渡的曲面效果(見圖8)。