衢州市體育中心“一場三館”中的體育場及附屬設施包含體育場、停車場、草坡、檢錄處及訓練場,總建築面積約9萬平米,建築高度45米,下部混凝土結構採用框架剪力墻結構,上部鋼結構罩棚採用空間懸挑鋼桁架結構,體育場外的草坡將體育場、停車樓、檢錄處連為一個整體。本工程集合了國內最大面積清水混凝土結構、國內首個雙層膜結構體系場館,以及世界最大覆土建築群等多個桂冠,挑戰全球及國內多項“最”難點,極大激發了建設者的匠心熱情和挑戰豪情。通過六百多天的攻堅奮戰,寶冶的建設者完美呈現了馬岩松團隊“山水建築+運動主題+生態低碳”的設計理念,讓建築回歸自然,將城市建築與自然緊密結合,融合了競技與自然之美,打造出置身於大地景觀的藝術品。
國內最大面積清水混凝土結構:“清水”出“素顏”,天然去雕飾
體育場下部主體結構60塊片墻、8個大跨度出入口和欄板、密肋梁板均以清水混凝土呈現,片墻表面更採用了木紋壓制,當你漫步在體育場館中,隨處可見天然去雕飾的“素顏”之美。
這60個承重構件為不規則異型曲麵片墻,單個最大的構件重達70噸,片墻柱模板展開面積為14萬平米,為國內之最。另有396個尺寸、弧度各異的構件組成的密肋梁,這些片墻和密肋梁均由清水混凝土為一次性澆築成型,施工難度非常大。
保證品質,控制原材料是關鍵。項目管理團隊通過把關骨料的來源,砂子的級配、含泥量確保原材料的品質;嚴控砂子、石子、膠凝材料,以及減水劑、緩凝劑、保塌劑之間細微的比例;在攪拌站定制專用水泥儲存罐大量水泥,使水泥溫度可緩慢下降至大體積混凝土澆築要求,保證現場澆築時,時間和空間上色差一致。
工欲善其事,必先利其器。項目部引進了全自動化模板數控雕刻機,以保證異型模板加工以及模板拼縫小于2毫米。異型梁底弧形施工時,項目部經過試驗計算後,採用“面板+木質背楞+槽鋼”的方式進行加固,片墻側面側增加一道“幾字梁”的加固措施。根據造型需要,可加工3條18毫米厚的背楞,拼裝一起作為小梁進行加固,接著在背楞“牛腿”處,安放槽鋼,保證其受力均勻的傳遞到盤扣架上,最後增加鋼管斜撐保持穩定。為了保證澆築效果,每道片墻設有專門的振搗手,按照1.5米進行分層振搗,泵車再對其他片墻進行澆築,形成流水線作業。振搗時,以快插慢拔30秒方式對片墻的每一塊澆築區域仔細振搗到位,採用不同頻率的振搗棒在澆築和初凝前二次振搗。
清水工藝煥新顏,利用清水混凝土的易成型性,選擇木紋效果來裝飾建築,因每一塊木紋模板的紋理不盡相同,使得澆築出的每一道墻都是獨一無二的,這種“不確定性”的裝飾效果使得木紋清水混凝土成為了最具質感的裝飾手法。
杳靄“祥雲”起,飄飏“鋼骨”新:國內首個雙層膜結構場館
體育場首次採用異形柱結構支撐起體育場上方雙層膜結構屋蓋,打造火山口上漂浮的“祥雲”效果。整個體育場平面形狀為近似橢圓形,鋼結構外輪廓長軸 267米,短軸最大寬度231米,罩棚最寬處58米,最高點44米。同時採用框架式張拉膜結構,外膜和內膜均約2.7萬餘平米,採用PTFE 防水網格膜。
實現懸空漂浮效果。為實現體育場罩棚輕盈如雲的效果,項目團隊反覆推敲花足了心思。最終罩棚與看臺頂部的結構落點減至9個,以接觸點最少、最小,點與點間的最大跨度實現罩棚懸空漂浮之感。罩棚的輕盈感對材質要求很高,項目團隊選用了國內首個罩棚雙層膜體系,採用國外進口的法拉利PTFE膜來實現“祥雲”般的效果。整個罩棚的鋼結構精密如同編織的鳥巢,採用大跨度支座徑向立體主桁架+環向平面次桁架+端部環向立體桁架+徑向係桿結構體系,約用1萬多噸鋼結構一一拼接、焊接而成。
優化龍骨結構和罩膜安裝工序。5萬平方米的膜結構既要拉出與鋼結構完美結合的精確造型,又要兼顧在風的作用下具有穩定結構更是施工的關鍵。為了加快施工進度,管理團隊充分利用現場條件,按照對稱佈局原則,將施工現場劃分為6個區域,每一個區域從兩端往中間施工,避免相互干擾。每一個施工區域安排相應的鋼結構和膜結構施工隊伍穿插施工。鋼構施工期間,每個區域安排先1個鋼構施工班12人小隊,在鋼構完成1/3之後,膜結構隊伍開始進場。膜安裝前,需要對膜的二次鋼構節點進行測量,根據測量數據進行裁剪和安裝以確保安裝精度。每一施工區域膜安裝安排1個膜結構施工8人小隊,開始安裝頂面外膜,頂面外膜安裝完成後,在外膜的保護下開始安裝內膜和其餘部位膜單元,整個鋼構和膜結構交叉施工,有序進行。2020年8月5日罩棚鋼結構首吊,10月18日封頂,用74天完成萬噸罩棚鋼結構安裝。2021年4月30日膜結構次龍骨吊裝完成,9月16日膜結構安裝完成,用159天完成6萬平米雙層張拉膜結構安裝。
罩棚至看臺頂部實現跨度最大化,讓觀眾在觀看比賽時仍能感受身處自然環境之中。視覺效果突出的罩棚,除了滿足實用功能外,亦如雲朵輕盈、飄動在看臺之上,杳靄流玉,動靜皆宜。
世界最大覆土建築群:丘巒“隱”藝殿,綠“腰”幾道斜
衢州體育中心一場三館用地總面積32.7萬多平米,約50個足球場大小,為實現建築主體的“隱”身,整個場館都將進行覆土綠化。據統計覆土面積將達到28萬平方米,建成後將成為世界上最大的覆土建築群。
在施工過程中,為達到山丘起伏變化的效果,山體最大坡度達到1:3,覆土最厚達3米,如何防止大體量的覆土滑移?種植草的根系不發達抓不住土壤,容易造成水土流失;根系太發達則可能“穿”入覆土下的混凝土中,成為建築結構的安全隱患。這是一個世界性的難題。
在體育場草坡施工前,項目管理團隊開展了草坡實驗,在綜合落地性、可行性和經濟性的前提下對土壤、草種、施工方式不斷進行組合試驗,確定最適合的土壤、草種。在施工階段,通過應用BIM+智慧工地、物聯網技術、5G和視覺AI等系統,將現場系統數據和模型數據匯總,通過設計師駐場指導,對所有選用的材料和每道工序嚴格把關。項目團隊提前測定每個部位標高,再對材料進行設定尺寸的加工,以減少施工誤差,整個覆土草坡工程嚴格按13道工序施工,最後鋪滿了中華結縷草,完美呈現了山丘自然起伏的狀態。
三萬人體育場的巨大看臺建築立面被綠植所覆蓋,成為景觀本身。夜幕降臨時,近2萬盞燈熠熠生輝,在夜晚氛圍的烘托下,罩棚內的照明以“光”消“影”,內部鋼結構也得以隱藏。草坡上白色線條雕刻出新的曲線,其實是幾條彎彎斜斜的人行步道。立面坡度成為市民運動、攀爬、登高的新場所,緩坡處的草坪也可供人們運動之餘在此休憩,這裡成為了城市裏新的公共空間。
上海寶冶的建設者以高於合同的創優目標、嚴謹高效的組織管理、雄厚的科技實力、豐富的施工經驗,統籌推進工程施工,打出抓進度、攻難點、控制量、保目標一系列“組合拳”,解決了施工途中層出不窮的“攔路虎”。同類別體育建築工期一般要30個月,受新冠肺炎疫情影響,本項目實際施工工期僅有21個月,彰顯了寶冶品牌與建設實力。
這是一座“隱身”的體育場,也是一件藝術和技術結合的建築作品。清水“素顏”、“祥雲”出岫、覆土造“山”等師法自然的手法,讓建築自身和建造技藝都“隱藏”在人的行為及更高的精神追求中,讓體育競技專用的場所也成為人們日常生活的休閒活動場地,讓建築融于公園,變成景觀,超越實用性、功能性並且表達審美的訴求,是競技、是生活,也是藝術。(楊江華)