精编土木工程概论(高等院校土木工程专业“十三五”规划教材)
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3.5 体育运动场馆

体育运动场馆由于其使用功能的需要大都跨度和形体很大,属于特种结构的一种。

2008年,为了迎接北京奥运会,在我国建成了一批具有建筑特点甚至美学价值的体育场馆。另外2012年8月在伦敦举办的继北京之后的奥运会,因其建筑场馆独具特色,本节也将做介绍。

3.5.1 宏伟众多的奥运场馆

众所周知,几乎所有的体育场馆都是大跨结构,否则无法实现足够大的运动场地,也无法满足观众对视线没有任何遮挡的观赏需求。为了准备2008年的奥运会,北京先后新建了12个体育场馆,如国家体育场(鸟巢)、国家游泳中心(水立方)等。

历史事实表明,从1960年开始的几乎每一届奥运会,新的体育场馆都以其独特的设计成为所在城市的标志性建设。富有创新和极具魅力的场馆设计,不仅为这些城市和国家赢得了美誉,也极大地推动了现代体育建筑设计思想和建造技术的发展与演变,不少奥运场馆甚至成为20世纪的经典建筑。

这里简略介绍两个典型的北京奥运场馆和一个伦敦奥运场馆。

1.国家体育场——鸟巢

“鸟巢”可以说是北京奥运会的象征。一提到鸟巢,人们脑海中几乎都能将其与北京奥运会联系起来。

国家体育场钢结构由24榀门式桁架围绕着体育场内部碗状看台区旋转而成,其中22榀贯通或基本贯通。结构组件相互支撑,形成网格状构架,组成体育场整体的“鸟巢”造型。鸟巢结构平面呈椭圆形,长轴332.3m,短轴296.4m。建筑顶面为鞍形曲面,最高点高度68.5m,最低点高度40.1m。屋盖顶部的洞口尺寸是185.3m×127.5m。屋盖支承在24根桁架柱之上,柱距为37.9m。主看台采用钢筋混凝土框架剪力墙结构,与钢结构完全分开。

国家体育场钢结构的设计问题除了结构及构件静力、承载力校核外,主要是结构的抗震设计及抗震设计指标的确定。体育场的基本构件呈箱形截面形式,由4块板焊接而成。出于建筑效果的要求,其主桁架的截面尺寸最大为1200mm×1200mm,次桁架的截面尺寸为1000mm×1000mm和1200mm×1200mm,以保证主次桁架在建筑视觉上基本协调。

图3-29是北京“鸟巢”全面竣工后的外景。

图3-29 北京“鸟巢”外景

“鸟巢”在建设过程中,经过了一次号称“瘦身”的改动。原设计鸟巢上方有一个巨大的可以开启的顶盖,这个顶盖从使用上来看,只是为了开幕式碰上下雨时挡雨用的,而比赛过程中是一定要打开的。考虑到比赛时的使用功能,同时也为了降低造价,中国工程院发起了近乎全国有关学者的讨论,最后决定取消顶盖,使设计用钢量8万多t降为4.2万t,造价由招标时的40亿元人民币降为31亿元,这个“瘦身”改动受到业内人士的普遍欢迎和认可,也得到了中央发改委的大力支持。

2.国家游泳中心——水立方

水立方是专为游泳、跳水等比赛而建造的奥运场馆,结构上与普通钢结构没有太大差异,它的特点是从上到下有一层半透明的漂亮外衣,是一种化学材料。近代随着材料学科的进步,建设用材无论在品种还是质量上,都日益提高和改善。随着膜结构的发展,多种透明、半透明、全透明、折射性光彩透明的膜材料越来越多,花样也不断出新,“水立方”就是这种科技背景下的产物。这个事例足以说明土木行业与各行各业的不可分割性。图3-30所示为水立方的内部情况。

图3-30 北京国家游泳中心——水立方

3.济南奥体中心

2009年第十一届全国运动会在济南召开,为了迎接这次全国规模的盛会济南市在城区东部建设了颇具特色的运动场馆,见图3-31,其造型和结构堪称匠心独具。

图3-31 济南第十一届全国运动会主会场——济南奥体中心

4.英国伦敦奥运场馆

2012年8月在伦敦举行了继北京之后的奥运会,它的主场馆是一幢长方形、乳白色薄膜材料覆盖的篮球馆(见图3-32),在蓝天白云的映衬和明媚阳光的照耀下,像一块巨大的奶油蛋糕(俗称“伦敦碗”),格外吸引眼球。那看上去柔软、轻盈的外层材料,使整个篮球馆线条简洁、明快,即便在周围众多设计新颖、色彩夺目的场馆中也难以被埋没。这里举行了奥运会及残奥会的篮球、手球、轮椅篮球和轮椅橄榄球等赛事。

图3-3 22012年8月举办的伦敦奥运主场馆

伦敦奥运场馆是世界上修建过的最大临时体育设施,由一家苏格兰建筑公司中标承建。壮观的篮球馆高35m,长115m,1000t重的钢结构框上包裹着20000m2德国造可循环PVC薄膜材料,1.2万个观众座椅,电梯、卫生间、贵宾室等设施一应俱全。然而,所有这些在赛事结束后都要被拆除,从奥运园内消失得无影无踪,而在其他适宜地点重新使用。

“临时场馆”是伦敦奥组委与承办局在打造可持续发展的绿色奥运设计规划中实施的一个新理念。首先要尽可能多地就地取材,要避免或减少使用那些不可替代、不可再生和不可循环使用的材料。尽量使用可再生、可循环的替代建筑材料,这在伦敦奥运园的总体设计,从最初对整个奥运园场地的土地调查、土壤污染净化,直到临时场馆的设计上,都得到认真的落实。这是一个值得认真思考并学习的建筑设计理念。

3.5.2 建筑设计理念和宜居城市

1.建筑设计理念

建筑设计理念是一个比较难以下结论的题目,因为很多人都在争论或发表看法,尤其在学术界,各种观点应有尽有。“鸟巢”符合东方的建筑美学吗?为什么偏偏外国人(鸟巢的建筑设计方案是瑞士建筑师投标命中的)设计的就能中标?再联系奥运会前夕竣工的国家大剧院,意见就更多了,它也是外国人设计的(法国设计师安德鲁的方案),而且在天安门广场旁边,与天安门、故宫这些传统的独具特色的中国皇家大屋顶建筑如此不协调。还有那个“不伦不类”的假玻璃游泳馆——水立方(中澳联合设计)。众说纷纭,挺热闹,也挺有意思。笔者是学结构的,不是建筑师,不懂建筑学,无力更无权对这些观点和意见发表看法,这里只想提供一份人民网组织的网友评选结果,上述那些非议颇大的建筑竟然都选上了,真可谓“仁者见仁,智者见智”(图3-33)。如果联系2012年的伦敦奥运主场馆的设计理念,不仅有利于消除分歧,更重要的是对这种为了一次大型活动而建设的高标准设施在大型活动结束之后如何让它继续服务。伦敦已经是第三次举办奥运会了,原来那些场馆有的并没有很好地继续使用,把“伦敦碗”拆除易地使用是很正确的设计建设理念。我国举办了一次奥运会至今鸟巢也没有得到公认的合理使用,更不用说回收问题了。

图3-3 32008年11月人民网网友评选的结果图示(人民日报)

①—国家游泳中心;②—中央电视台新大楼;③—国家大剧院;④—首都机场新航站楼;⑤—国家体育场;

⑥—中华世纪坛;⑦—深圳地王大厦;⑧—上海东方明珠电视塔;⑨—深圳世界之窗;⑩—杭州湾跨海大桥

2.宜居城市

1976年,联合国召开了首届人居大会,提出“以持续发展的方式提供住房、基础设施服务”,相继成立了联合国人居委员会(CHS)和联合国人类住区委员会(UNCHS)。1989年开始创立全球最高规格的“联合国人居环境奖”。获该奖项的中国城市至今已有10余个。

2005年1月,国务院批复北京城市总体规划,首次出现宜居城市的概念。2007年5月建设部通过《宜居城市科学评价标准》。

《宜居城市科学评价标准》由社会文明度、经济富裕度、环境优美度、资源承载度、生活便宜度、公共安全度和综合评价七大部分构成,涉及23个子项、74个具体指标。在100分总分中,生态环境指标占比重最大,其次为城市住房、市政设施和城市交通。空气质量、人均可分配收入、平均寿命、政务公开、就业率及流动人口就业服务等都成为重要的评分指标。简单地说,宜居城市和城市规模无关,重点是看居住在这座城市里百姓的幸福指数。

截至2010年年底,全国共有100多个城市申报或准备申报中国宜居城市。