鄧洪波，馮 晶

（1.重慶杰地建筑設(shè)計有限公司，重慶 401123；2.重慶市設(shè)計院有限公司，重慶 400015）

1 項目背景

1.1 規(guī)劃條件

賽事中心項目位于城市新區(qū)，用地性質(zhì)為A4體育用地；總用地面積19.86hm2，其中：專業(yè)足球場用地約15.9hm2，體育館用地約3.94hm2。

1.2 區(qū)位與環(huán)境

項目基地距離主城區(qū)中心約28km，四周均為城市道路所圍合，南、北、東三個方向道路中部均規(guī)劃有下穿道路；東面是快速路，規(guī)劃有軌道交通線并在基地東南角設(shè)有出站口，是主要的交通及人流來向；基地周邊規(guī)劃有多個公交站點，交通便捷。

基地東西寬約550m、南北寬約470m，位于規(guī)劃中的體育小鎮(zhèn)東端；小鎮(zhèn)規(guī)劃了“一軸、一心、一帶、四區(qū)”的空間格局，賽事中心是整個體育小鎮(zhèn)的東門戶和主要城市展示面，位置十分重要。

1.3 工程概況

本項目總建筑面積12.4萬m2（其中體育場9.45萬m2，體育館2.95萬m2）。地面建筑功能為體育場館，包括一座4.68萬座專業(yè)足球場、一座8000座體育館（籃球館），為甲級大型體育建筑（圖1）。

圖1 大型體育建筑整體鳥瞰圖

2 設(shè)計概念及原則

2.1 設(shè)計概念

“公園里漂浮的云”，這里包含了一個設(shè)計的故事。

正如杭州奧林匹克體育中心設(shè)計者說的“這個體育場外殼的幾何形狀取自于生長在杭州西湖岸邊的安詳?shù)闹参锶簣D解，旨在沿著快速發(fā)展的錢塘江濱江區(qū)域建造一個強烈的、獨一無二的建筑形象”[1]。

（1）公園意為將基地整體作為一座開放的休閑體育公園來打造。筑土為山，引水成湖，用山水呼應(yīng)城市的風貌。綠色生態(tài)的體育公園為城市和周邊居民提供環(huán)境優(yōu)美的休閑活動場所，融合多元體育產(chǎn)業(yè)和設(shè)施，使之成為充滿活力的區(qū)域核心，提升城市價值。

（2）“漂浮的云”包含輕質(zhì)、邊界模糊、互聯(lián)共享三個含義?！拜p質(zhì)”意為建筑結(jié)構(gòu)的輕盈與高效；“邊界模糊”意為建筑外邊界的開放性，陽光、空氣、景觀能夠自由流動，滲透融合；“互聯(lián)共享”是體育公園和場館的設(shè)計導(dǎo)向，讓開放、智能、共享的賽事中心成為城市活力的引擎（圖2）。

圖2 足球場鳥瞰圖

2.2 設(shè)計原則

（1）賽事中心遵循上位規(guī)劃，延續(xù)其結(jié)構(gòu)脈絡(luò)和空間格局。

（2）平整場地，自然堆坡，消解土石方。

（3）結(jié)合軌道交通站點留出大面積觀眾集散場地，建筑退讓場地，與周邊城市環(huán)境構(gòu)成和諧的關(guān)系。

（4）集散場地公園化，引入山水綠化，植入多種活動內(nèi)容和設(shè)施，打造高差豐富、環(huán)境優(yōu)美的休閑運動公園。

（5）訓(xùn)練設(shè)施沿基地西北兩面布置，形成清晰的前后區(qū)布局。

（6）基地西、南、北三個方向分別設(shè)置不同的機動車出入口，流線清晰互不交叉。分區(qū)設(shè)置停車和賽時服務(wù)場地，滿足賽事組織要求，非賽時可轉(zhuǎn)換為社會公共停車場。

（7）立體規(guī)劃地下空間，下穿城市道路和建筑地下室分層設(shè)置并設(shè)車道連通，足球場和體育館地下連通成為一個整體，靈活高效利用。

（8）以觀眾全過程體驗感為設(shè)計導(dǎo)向，沿觀眾入場流線打造步行友好、儀式感強烈的球迷大道，足球場設(shè)計人行坡道作為為主要的豎向交通方式，觀眾通過坡道漫步進入看臺層，觀賽氛圍由外到內(nèi)逐漸到達高潮。

（9）建筑通透的外表皮，讓風、陽光、景觀都能夠自然流動，室內(nèi)外緊密聯(lián)系成為一個整體。

3 建筑設(shè)計

3.1 總圖及豎向設(shè)計

設(shè)計因地制宜，尊重原有地形，避免土石方大開挖。入口結(jié)合道路標高，良好接駁，充分發(fā)揮其人流引入性；打造公園式景觀，營造建筑與環(huán)境的有機融合。

基地西、南、北三個方向分別設(shè)置不同的機動車出入口，流線清晰互不交叉；分區(qū)設(shè)置停車和賽時服務(wù)場地，滿足賽事組織要求，非賽時可轉(zhuǎn)換為社會公共停車場。

在南側(cè)設(shè)置主要觀眾人行出入口，在西側(cè)設(shè)置運動員、技術(shù)官員、VIP出入口，在北側(cè)設(shè)置媒體出入口。

地下車庫出入口的設(shè)置與道路銜接良好，在南側(cè)道路與北側(cè)道路均設(shè)置車庫出入口；另在下穿道設(shè)置有兩處地下車庫出入口。

3.2 建筑單體設(shè)計（功能分析、平面布局、交通流線）

（1）運動員、貴賓、競賽官員、新聞媒體、競賽管理、酒店等主要功能出入口位于一層（半地下層），與基地各個交通出入口功能對應(yīng)，流線清晰便捷，停車和電視轉(zhuǎn)播等功能場地可在賽時平時狀態(tài)靈活轉(zhuǎn)換。

（2）二層為觀眾入場層，觀眾看臺分為上、下兩個大區(qū)，下區(qū)通過入場層直接進入，上區(qū)通過入場層內(nèi)均勻分布的坡道漫步至上部入場層，再通過各入口進入對應(yīng)看臺區(qū)域?？磁_分區(qū)之間設(shè)透明分隔屏障，下層看臺與比賽場地之間設(shè)防暴溝，滿足賽時管理和安保要求。

（3）各功能分區(qū)流線清晰并有效分隔管理。三層為貴賓區(qū)，設(shè)不同級別的貴賓包間和貴賓席，平時可結(jié)合酒店作為餐飲等商業(yè)經(jīng)營。比賽場地、賽時轉(zhuǎn)播綜合區(qū)及后勤服務(wù)用房，平時也可作為商業(yè)和各類體育產(chǎn)業(yè)經(jīng)營空間使用。

（4）體育場內(nèi)各功能區(qū)域均成獨立系統(tǒng)，各區(qū)域通過門廳和內(nèi)走廊、樓梯等相互連系、貫通形成整體，使各區(qū)域做到布局合理，分區(qū)明確，在不同時段能夠更好的使用，避免交叉干擾。

（5）看臺整體設(shè)計追求垂直向度的經(jīng)濟高效和水平向度的分布韻律。根據(jù)體育場4.68萬座的觀眾規(guī)模，設(shè)計首先確定較為高效的剖面形式，即東西視線良好的部位設(shè)分為上部和下部看臺，中間通過設(shè)置包廂層進行過渡。上部看臺采用中行式疏散原則，在看臺的中段區(qū)域設(shè)置觀眾休息區(qū)，既保證了觀眾到各個休息區(qū)的最短路徑，又保證了休息區(qū)服務(wù)空間的高效使用?？磁_設(shè)計根據(jù)疏散時間、內(nèi)場圍合感、觀眾行走舒適程度等方面統(tǒng)籌布置臺口，縱向過道與之相匹配，做到臺口和下部過道均勻布置，在內(nèi)場形成有韻律的環(huán)形分布（圖3）。

圖3 足球場剖面圖

3.3 立面設(shè)計、材料及結(jié)構(gòu)選型

足球場罩棚結(jié)構(gòu)采用高效的輪輻式環(huán)索張拉結(jié)構(gòu)體系，輕盈、通透，充滿結(jié)構(gòu)美感和表現(xiàn)力。球場中央吊掛大型顯示屏，結(jié)合最先進的轉(zhuǎn)播技術(shù)，帶來最震撼的觀賽體驗。

體育館頂棚采用單層雙向正交索網(wǎng)結(jié)構(gòu)體系，其用鋼量約為常規(guī)結(jié)構(gòu)形式的25%，極致輕薄，結(jié)合屋面采用的ETFE膜結(jié)構(gòu)，讓自然光可漫射進入賽場室內(nèi)，帶來舒適節(jié)能的觀賽體驗。

4 結(jié)構(gòu)設(shè)計

建筑體結(jié)構(gòu)上的異曲同工、相仿的造型手法以及類似的材質(zhì)選用刻畫出建筑群整體的簡潔感與秩序感[2]。結(jié)構(gòu)設(shè)計遵循著秩序感，沿著“高效-規(guī)律-重復(fù)”的路徑，為看臺、體育場罩棚、體育館屋蓋尋求簡潔而理性的方案。

盡量采取高效的大跨度跨越方式，體育場罩棚采用輪輻式張拉整體結(jié)構(gòu)體系，體育館屋蓋采用雙向單層張拉索網(wǎng)體系，充分發(fā)揮高強鋼材的抗拉性能，節(jié)省材料用量的同時，達到更輕盈的建筑效果。

盡量采用標準化可重復(fù)的結(jié)構(gòu)單元，如歸類并重復(fù)出現(xiàn)的看臺混凝土結(jié)構(gòu)、沿環(huán)向歸類標準化的體育場罩棚索桿單元、可歸類標準化的體育館單層雙向張拉索網(wǎng)體系等；提升構(gòu)件標準化制作和施工的經(jīng)濟性及便捷性。

體育場及體育館看臺，采用鋼筋混凝土框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，結(jié)合建筑功能布局在局部設(shè)置適量剪力墻抵抗地震作用及支撐屋蓋所必須的水平剛度。

4.1 體育場罩棚

體育場罩棚采用輪輻式張拉整體結(jié)構(gòu)體系。該體系類似于自行車輪輻構(gòu)造，由截面較薄的輪輞結(jié)構(gòu)，大量輻條和一個中央輪軸組合而成。剛度很小的輪輞通過輻條的預(yù)張拉后，輪輞的剛度得到了極大的加強，并形成一個不需要外加錨固而自平衡的系統(tǒng)。對于大跨度屋頂來說，這種體系既充分發(fā)揮了高強拉索的材料性能，又不需要看臺結(jié)構(gòu)提供過多的外錨固支撐，是一種非常高效的大跨度跨越體系，也是結(jié)構(gòu)自重最輕、比較經(jīng)濟的系統(tǒng)。

本項目的輪輻式張拉整體結(jié)構(gòu)，采用兩個受拉內(nèi)環(huán)、一個受壓內(nèi)環(huán)組成，內(nèi)外環(huán)之間由徑向索桁架連接。外環(huán)輪廓依照體育場整體造型，同看臺外輪廓，接近倒角矩形，內(nèi)環(huán)接近橢圓形。罩棚外環(huán)長軸約200m，短軸約160m，內(nèi)環(huán)長軸約115m，短軸約75m；布置40道徑向索桁架。

罩棚結(jié)構(gòu)外形根據(jù)建筑找形控制點及相關(guān)條件確定，并采用參數(shù)化設(shè)計手段。采用Rhino軟件對建筑造型曲線進行處理，并通過Grasshopper在曲線的基礎(chǔ)上獲取結(jié)構(gòu)線型模型，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)幾何模型參數(shù)化設(shè)計。利用Midas Gen和3D3S軟件對結(jié)構(gòu)進行初步找形分析，獲取罩棚結(jié)構(gòu)合理的預(yù)應(yīng)力初始態(tài)，并在初始態(tài)的基礎(chǔ)上進行各工況荷載下的線性分析、非線性分析、整體穩(wěn)定性分析及施工過程分析。

體育場罩棚屋面覆蓋PTFE膜材，PTFE膜材是在超細玻璃纖維織物上涂以聚四氟乙烯樹脂而成的材料。這種膜材最大的特點是：重量輕、強度高、防火難燃、自潔性好、耐老化、透光率高，同時也滿足明亮輕盈的建筑效果。

4.2 體育館屋蓋

體育館屋蓋平面呈153m×108m的橢圓形，由環(huán)桁架、馬鞍形單層雙向正交索網(wǎng)組成，屋面短軸呈下懸拋物線形主要為承重索，長軸呈上拱拋物線形主要為穩(wěn)定索。網(wǎng)格平面投影間距為4m，采用1570級髙釩封閉索。該結(jié)構(gòu)體系可以實現(xiàn)低于傳統(tǒng)大跨結(jié)構(gòu)（例如桁架或網(wǎng)架結(jié)構(gòu)）的材料用量和更為輕盈的建筑效果。

確定環(huán)桁架最高最低點等標高、平面輪廓等條件，通過找形分析得到索網(wǎng)體系的初始態(tài)；并以初始態(tài)模型為基礎(chǔ)，進行后續(xù)的荷載態(tài)及施工過程分析。

5 結(jié)語

大型體育場館建筑設(shè)計，涉及多學科知識、專業(yè)特性鮮明、技術(shù)體系復(fù)雜、外延廣泛。通過賽事中心項目的設(shè)計實踐，從設(shè)計概念、總體規(guī)劃、平面布局、交通流線、立面設(shè)計、材料及結(jié)構(gòu)選型等維度，對于大型體育場館設(shè)計策略進行深入探討，力圖在空間、形式、材料、結(jié)構(gòu)等均有一定突破。

人們必須清楚地認識到，體育建筑的形態(tài)表現(xiàn)途徑應(yīng)堅持適宜的“量體裁衣”和真實的“表里如一”，設(shè)計者應(yīng)把握體育建筑功能空間所限定的幾何原型，忠實于其結(jié)構(gòu)理性和符合邏輯的美學拓展，即可以自然地生成優(yōu)化形體[3]。

大型體育場館作為現(xiàn)代都市中聚集大量人群的基礎(chǔ)設(shè)施及公共空間，既組織著公眾的生活，也影響著城市的空間布局，更作為地標符號進入公眾視野。體育建筑和城市的關(guān)聯(lián)是多維度的，與城市生長相互呼應(yīng)，并與城市開發(fā)的關(guān)系越來越緊密。在新時代下，和城市的不同生活場景結(jié)合、為市民提供更多服務(wù)，是大型體育場館持續(xù)發(fā)展的前提；在承辦專業(yè)賽事的同時，也將承載更多元的功能。