衢州市体育中心“一场三馆”中的体育场及附属设施包含体育场、停车场、草坡、检录处及训练场,总建筑面积约9万平米,建筑高度45米,下部混凝土结构采用框架剪力墙结构,上部钢结构罩棚采用空间悬挑钢桁架结构,体育场外的草坡将体育场、停车楼、检录处连为一个整体。本工程集合了国内最大面积清水混凝土结构、国内首个双层膜结构体系场馆,以及世界最大覆土建筑群等多个桂冠,挑战全球及国内多项“最”难点,极大激发了建设者的匠心热情和挑战豪情。通过六百多天的攻坚奋战,宝冶的建设者完美呈现了马岩松团队“山水建筑+运动主题+生态低碳”的设计理念,让建筑回归自然,将城市建筑与自然紧密结合,融合了竞技与自然之美,打造出置身于大地景观的艺术品。
国内最大面积清水混凝土结构:“清水”出“素颜”,天然去雕饰
体育场下部主体结构60块片墙、8个大跨度出入口和栏板、密肋梁板均以清水混凝土呈现,片墙表面更采用了木纹压制,当你漫步在体育场馆中,随处可见天然去雕饰的“素颜”之美。
这60个承重构件为不规则异型曲面片墙,单个最大的构件重达70吨,片墙柱模板展开面积为14万平米,为国内之最。另有396个尺寸、弧度各异的构件组成的密肋梁,这些片墙和密肋梁均由清水混凝土为一次性浇筑成型,施工难度非常大。
保证质量,控制原材料是关键。项目管理团队通过把关骨料的来源,砂子的级配、含泥量确保原材料的质量;严控砂子、石子、胶凝材料,以及减水剂、缓凝剂、保塌剂之间细微的比例;在搅拌站定制专用水泥储存罐大量水泥,使水泥温度可缓慢下降至大体积混凝土浇筑要求,保证现场浇筑时,时间和空间上色差一致。
工欲善其事,必先利其器。项目部引进了全自动化模板数控雕刻机,以保证异型模板加工以及模板拼缝小于2毫米。异型梁底弧形施工时,项目部经过试验计算后,采用“面板+木质背楞+槽钢”的方式进行加固,片墙侧面侧增加一道“几字梁”的加固措施。根据造型需要,可加工3条18毫米厚的背楞,拼装一起作为小梁进行加固,接着在背楞“牛腿”处,安放槽钢,保证其受力均匀的传递到盘扣架上,最后增加钢管斜撑保持稳定。为了保证浇筑效果,每道片墙设有专门的振捣手,按照1.5米进行分层振捣,泵车再对其他片墙进行浇筑,形成流水线作业。振捣时,以快插慢拔30秒方式对片墙的每一块浇筑区域仔细振捣到位,采用不同频率的振捣棒在浇筑和初凝前二次振捣。
清水工艺焕新颜,利用清水混凝土的易成型性,选择木纹效果来装饰建筑,因每一块木纹模板的纹理不尽相同,使得浇筑出的每一道墙都是独一无二的,这种“不确定性”的装饰效果使得木纹清水混凝土成为了最具质感的装饰手法。
杳霭“祥云”起,飘飏“钢骨”新:国内首个双层膜结构场馆
体育场首次采用异形柱结构支撑起体育场上方双层膜结构屋盖,打造火山口上漂浮的“祥云”效果。整个体育场平面形状为近似椭圆形,钢结构外轮廓长轴 267米,短轴最大宽度231米,罩棚最宽处58米,最高点44米。同时采用框架式张拉膜结构,外膜和内膜均约2.7万余平米,采用PTFE 防水网格膜。
实现悬空漂浮效果。为实现体育场罩棚轻盈如云的效果,项目团队反复推敲花足了心思。最终罩棚与看台顶部的结构落点减至9个,以接触点最少、最小,点与点间的最大跨度实现罩棚悬空漂浮之感。罩棚的轻盈感对材质要求很高,项目团队选用了国内首个罩棚双层膜体系,采用国外进口的法拉利PTFE膜来实现“祥云”般的效果。整个罩棚的钢结构精密如同编织的鸟巢,采用大跨度支座径向立体主桁架+环向平面次桁架+端部环向立体桁架+径向系杆结构体系,约用1万多吨钢结构一一拼接、焊接而成。
优化龙骨结构和罩膜安装工序。5万平方米的膜结构既要拉出与钢结构完美结合的精确造型,又要兼顾在风的作用下具有稳定结构更是施工的关键。为了加快施工进度,管理团队充分利用现场条件,按照对称布局原则,将施工现场划分为6个区域,每一个区域从两端往中间施工,避免相互干扰。每一个施工区域安排相应的钢结构和膜结构施工队伍穿插施工。钢构施工期间,每个区域安排先1个钢构施工班12人小队,在钢构完成1/3之后,膜结构队伍开始进场。膜安装前,需要对膜的二次钢构节点进行测量,根据测量数据进行裁剪和安装以确保安装精度。每一施工区域膜安装安排1个膜结构施工8人小队,开始安装顶面外膜,顶面外膜安装完成后,在外膜的保护下开始安装内膜和其余部位膜单元,整个钢构和膜结构交叉施工,有序进行。2020年8月5日罩棚钢结构首吊,10月18日封顶,用74天完成万吨罩棚钢结构安装。2021年4月30日膜结构次龙骨吊装完成,9月16日膜结构安装完成,用159天完成6万平米双层张拉膜结构安装。
罩棚至看台顶部实现跨度最大化,让观众在观看比赛时仍能感受身处自然环境之中。视觉效果突出的罩棚,除了满足实用功能外,亦如云朵轻盈、飘动在看台之上,杳霭流玉,动静皆宜。
世界最大覆土建筑群:丘峦“隐”艺殿,绿“腰”几道斜
衢州体育中心一场三馆用地总面积32.7万多平米,约50个足球场大小,为实现建筑主体的“隐”身,整个场馆都将进行覆土绿化。据统计覆土面积将达到28万平方米,建成后将成为世界上最大的覆土建筑群。
在施工过程中,为达到山丘起伏变化的效果,山体最大坡度达到1:3,覆土最厚达3米,如何防止大体量的覆土滑移?种植草的根系不发达抓不住土壤,容易造成水土流失;根系太发达则可能“穿”入覆土下的混凝土中,成为建筑结构的安全隐患。这是一个世界性的难题。
在体育场草坡施工前,项目管理团队开展了草坡实验,在综合落地性、可行性和经济性的前提下对土壤、草种、施工方式不断进行组合试验,确定最适合的土壤、草种。在施工阶段,通过应用BIM+智慧工地、物联网技术、5G和视觉AI等系统,将现场系统数据和模型数据汇总,通过设计师驻场指导,对所有选用的材料和每道工序严格把关。项目团队提前测定每个部位标高,再对材料进行设定尺寸的加工,以减少施工误差,整个覆土草坡工程严格按13道工序施工,最后铺满了中华结缕草,完美呈现了山丘自然起伏的状态。
三万人体育场的巨大看台建筑立面被绿植所覆盖,成为景观本身。夜幕降临时,近2万盏灯熠熠生辉,在夜晚氛围的烘托下,罩棚内的照明以“光”消“影”,内部钢结构也得以隐藏。草坡上白色线条雕刻出新的曲线,其实是几条弯弯斜斜的人行步道。立面坡度成为市民运动、攀爬、登高的新场所,缓坡处的草坪也可供人们运动之余在此休憩,这里成为了城市里新的公共空间。
上海宝冶的建设者以高于合同的创优目标、严谨高效的组织管理、雄厚的科技实力、丰富的施工经验,统筹推进工程施工,打出抓进度、攻难点、控制量、保目标一系列“组合拳”,解决了施工途中层出不穷的“拦路虎”。同类别体育建筑工期一般要30个月,受新冠肺炎疫情影响,本项目实际施工工期仅有21个月,彰显了宝冶品牌与建设实力。
这是一座“隐身”的体育场,也是一件艺术和技术结合的建筑作品。清水“素颜”、“祥云”出岫、覆土造“山”等师法自然的手法,让建筑自身和建造技艺都“隐藏”在人的行为及更高的精神追求中,让体育竞技专用的场所也成为人们日常生活的休闲活动场地,让建筑融于公园,变成景观,超越实用性、功能性并且表达审美的诉求,是竞技、是生活,也是艺术。(杨江华)