玻璃之家讯:号称“世界首创湖上体育场”的“水滴”,建筑“皮肤”是由金属和玻璃为主要材料,这个呈不规则椭圆形的“大水滴”屋架是钢结构,据说屋盖和钢结构是施工难度最大的两块,到底难在何处?
“水滴屋盖造型设计时是在计算机上建立的模型,但从设计图纸落实到施工图纸时,计算机模拟图在实际施工时根本操作不了,我们等于要手工作业。‘水滴’屋盖每条曲线都是圆弧,但这些圆弧不能由一个统一的数字方程来概括,屋盖包括外弧里弧共有896条圆弧,我们测了近万个节点拟合成整个曲面。”
王士淳的另一个身份是天津奥林匹克中心规划设计总负责人,在他的办公桌上,堆满了厚厚的设计图纸,说话间他从暖气片后又抽出几卷设计图纸,“实际上我们仅屋面的设计图纸就超过2000张,而其中最难的计算部分就是水滴抻出来的那部分。”
“水滴”的设计周期前后总共花了两年多时间,天津建筑设计院曾召集全国专家论证,证明此设计在国内建筑界是最复杂的。“2005年有一个体育建筑学术研讨会,全国知名专家论证:‘水滴’的曲线、造型、利用的材料都是最复杂的。”
王士淳证实,“水滴”施工的复杂性佐藤也是没有预料到。“在施工过程当中,我们做的大部分工作,他们基本上不过问,在施工过程中我们要不断修改设计上的问题,这么大屋面有金属、玻璃等这么多性质不同的建筑材料,每一种膨胀系数都不同,将来会不会出现温差变形?自然条件下不可预测的特殊情况会不会发生?都有待时间检验。”
“水滴”屋面板材覆盖面积达7.7619万平方米,到目前为止是国内最大的体育场,这么大屋盖面积在世界上也是少有的。王士淳说,“佐藤只提到一句话——这个建筑很特别,要精心设计,不能让业内人士,比如参加招标的设计师挑出毛病来。”
对于这个备受国际国内建筑界关注的项目,2007年9月10日女足世界杯将是它迎来的第一次实战演练。
看台超长无缝不切“西瓜瓣” 外露混凝柱梁板“原汁原味”
水滴在建筑结构上有两大特点:一个是土建看台“超长结构无缝设计”与施工,另一个是大悬挑屋盖钢结构设计。
作为具有国际标准的现代化体育场,“水滴”总建筑面积158000平方米,相当于24个标准足球场大。其中地上6层为钢筋混凝土框架结构,其面积最大的首层楼盖(楼板)长约470米,宽约370米,这样大型的体育场土建看台,若按常规每隔40米到50米设置伸缩缝,就会将外周长1038米的结构分成很多“西瓜瓣”式独立框架,这不仅给施工带来麻烦,更给建筑后期使用带来不便,比如很多体育用房的分隔。
对此设计人员采用了“超长结构无缝设计”。
目前国际上对于建筑结构变形作用导致裂缝发生,客观上存在两类学派:第一类,对伸缩缝和沉降缝的设置基本采取“裂了就堵,堵不住就排”的处理方法,采用此类设计的有日、英、美等;第二类主要按规范每隔一段距离留一条伸缩缝,即留缝就不裂的设计原则,采用此原理的有前苏联、前东欧和中国等。
“大量的工程实践证明,留缝与否并不是决定结构变形与否的唯一条件,留缝不一定不裂,不留缝不一定裂。综上我们认为控制裂缝重点在防。”天津建筑设计院副总工程师宋彻告诉记者。
看台土建施工的“超长结构”,按国家规定室外结构30米长就应断缝,室内结构55米长断一个缝,“‘水滴’1038米外周长没有断缝,在长江以北建筑结构里是最长的,这个技术难度被我们攻克。”
另外,“水滴”看台施工采用的是预置看台板方式,即预先在生产车间完成看台的浇筑和制作,然后运到施工现场安装。“水滴”内所有外露的混凝土柱、梁、板一律采用清水混凝土浇筑,后期加工无须再粉刷,使看台板呈现混凝土的“原汁原味”。记者在现场看到,空阔的看台区板面平整、色泽一致、线条顺滑,既有现代体育场的简洁明快,又显得质朴素雅。
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