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| 上海東方體育中心的設(shè)計創(chuàng)新 |
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2011年第14屆國際泳聯(lián)世界錦標(biāo)賽即將隆重開幕，屆時，來自180多個國家和地區(qū)的運動員、教練員將匯聚上海，在上海東方體育中心這座新近落成的建筑大顯身手。
上海東方體育中心是進入新世紀(jì)后上海市建成的第一個功能性、綜合性重大體育設(shè)施，由綜合體育館、游泳館、室外跳水池、新聞中心等單體組成。據(jù)現(xiàn)代設(shè)計集團上海建筑設(shè)計研究院有限公司負責(zé)該項目的人員介紹，東方體育中心嚴格按照規(guī)劃和設(shè)計理念建設(shè)，凸現(xiàn)功能、強調(diào)綠色，采用了已經(jīng)在世博會運用的節(jié)能和環(huán)保新技術(shù)。世游賽期間，綜合體育館內(nèi)搭建1個標(biāo)準(zhǔn)游泳池、1個熱身池，將先后進行游泳和花樣游泳項目比賽。場館設(shè)計固定和活動座位總數(shù)達18000個，搭建泳池后，固定座位12000個。游泳館內(nèi)包含10根泳道標(biāo)準(zhǔn)游泳池、熱身訓(xùn)練池、跳水池和戲水池各一個，設(shè)置座位5000個，將承擔(dān)水球項目比賽。室外跳水池包含1個跳水池和1個10根泳道標(biāo)準(zhǔn)游泳池，設(shè)置座位5000個，將舉行跳水項目比賽。除場館外，東方體育中心還建造了一座獨立的新聞服務(wù)中心，為采訪賽事的媒體提供高質(zhì)量的軟硬件工作條件。
作為市政府重大工程，上海東方體育中心項目具有技術(shù)難度大、科技含量高的特點，在設(shè)計施工過程中必須不斷地技術(shù)革新、技術(shù)創(chuàng)新、技術(shù)攻關(guān)。上海建筑設(shè)計研究院有限公司充分發(fā)揮大院的技術(shù)優(yōu)勢，推廣運用先進技術(shù)，創(chuàng)新科技、大膽運用，確保工程設(shè)計更加科學(xué)化、合理化、先進化。如為了給整個體育中心的建筑群體創(chuàng)建出具有統(tǒng)一性和標(biāo)志性的形態(tài)，各體育場館根據(jù)不同大小和幾何形體要求，通過一致的材料及幾何形態(tài)構(gòu)成原則，將建筑群體構(gòu)建為一個統(tǒng)一的組群；在鋼結(jié)構(gòu)支座設(shè)計中，選用盆式球鉸支座代替外方提出的球形支座，既滿足受力要求，又降低支座的高度和制作難度，推進了工程的進度；又如在空調(diào)冷源的采用方式上，放棄傳統(tǒng)的冷卻塔設(shè)計，大膽嘗試采用人工湖水體冷卻的方式提供空調(diào)冷源，既減少噪音污染，又使冷水機組耗電量節(jié)約10%以上；再如觀眾席采用座椅下送風(fēng)方式，不僅送風(fēng)效果好，還節(jié)省空調(diào)運行能耗。
創(chuàng)新點之一：建筑造型構(gòu)成體系的邏輯化，作為各專項設(shè)計的支點
為了給整個體育中心的建筑群體創(chuàng)建出具有統(tǒng)一性和標(biāo)志性的形態(tài)，重要的是給各個體育設(shè)施一個統(tǒng)一的表現(xiàn)形式。各體育場館根據(jù)不同的大小和幾何形體要求，將通過一致的材料及幾何形態(tài)構(gòu)成原則，將建筑群體構(gòu)建為一個統(tǒng)一的組群。
每個建筑單體的形體是根據(jù)綜合體育館、游泳館舉辦比賽的標(biāo)準(zhǔn)以及特殊的空間形體需求而發(fā)展衍生出的各自不同的形態(tài)與體量。具有大跨度需求的建筑將在大跨度的方面以拱的形式予以表現(xiàn)，如綜合體育館的形態(tài)是一層層向上拋起的波浪；游泳館則由一個個拱形形體的排列構(gòu)成，猶如層層波浪沖刷在平緩的沙灘上。拱形構(gòu)件以排列的形式構(gòu)成，在它們排列之間的立面空間由透明的玻璃元素構(gòu)成，使這些動感而簡潔的拱形構(gòu)件盡顯它的優(yōu)雅。
在建筑概念形成的前提下，通過計算機建立各建筑單體的三維模型，并在三維模型上推敲各拱架元素在建筑體量上變化的邏輯關(guān)系，最終建立一個符合建筑外觀要求的函數(shù)關(guān)系并以此作為各專項設(shè)計的依據(jù)性支點。比如：在函數(shù)關(guān)系的控制下，鋼結(jié)構(gòu)的布置可以完全貼合建筑造型的趨勢，使建筑屋面系統(tǒng)和屋面裝飾系統(tǒng)的實施可以完全符合建筑要求；在建筑造型函數(shù)關(guān)系的控制下，建筑屋面直立鎖邊建筑系統(tǒng)可以完全按照參數(shù)計算出排水坡度進行排版，并且也可以經(jīng)濟的進行屋面板的排版設(shè)計，避免扇形板的大量使用；同樣的，與之相關(guān)的幕墻設(shè)計、屋面虹吸排水系統(tǒng)、防雷系統(tǒng)也可以在函數(shù)關(guān)系的指導(dǎo)原則下進行專項設(shè)計。
創(chuàng)新點之二：多項先進前沿結(jié)構(gòu)技術(shù)的綜合應(yīng)用
體育中心在初步設(shè)計階段由境外結(jié)構(gòu)事務(wù)所主導(dǎo)，并主抓鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計，上海建筑設(shè)計研究院則為顧問，并主抓混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計。但在擴初階段的抗震專項審查中，由外方提出的交叉拉索的抗側(cè)力體系被專家一致認為理念先進，但不適合國內(nèi)的抗震設(shè)計，抗震專項審查未能通過，工程設(shè)計陷入被動。在工程指揮部的同意下，該院提出自己完全可以完成整體結(jié)構(gòu)設(shè)計。項目組提出用剛性的屈曲約束支撐(BRB)替代柔性的拉索，并形成上下疊合的雙人字形抗側(cè)力體系，改善了結(jié)構(gòu)抗震性能。在十天后再次召開的抗震專項審查會上，專家對上海建筑設(shè)計研究院提出的這個同樣先進但更貼近國內(nèi)抗震設(shè)計要求的方案大加贊賞，審批一次通過。
在接下來的設(shè)計工作中，項目組大量應(yīng)用先進而又切合實際的技術(shù)。在鋼結(jié)構(gòu)支座設(shè)計中，選用了盆式球鉸支座代替了外方提出的球形支座，既滿足了受力要求，又降低了支座的高度和制作難度，推進了工程的進度。在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計中，項目組同樣銳意進取，采用了多項先進技術(shù)。綜合館北側(cè)的訓(xùn)練館屋頂樓面大梁跨度達41.5米，項目組均采用了縱向后張有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力結(jié)合橫向后張無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)，并輔以后澆帶的合理設(shè)置，大大減小了次應(yīng)力，改善了結(jié)構(gòu)受力特性。為配合該先進技術(shù)，項目組聯(lián)合施工單位就這一技術(shù)進行了結(jié)構(gòu)試驗，試驗結(jié)果表明效果顯著。
為平衡拱形屋蓋鋼結(jié)構(gòu)支座處的巨大水平推力，綜合館在樓面處通過調(diào)整原有框架梁的截面尺寸，形成了環(huán)向閉合水平桁架，充分利用了樓面的剛度，減小了柱體尺寸，經(jīng)濟性佳。而游泳館則直接利用了原有的地下室底板做平衡體，效果極佳。
創(chuàng)新點之三：空調(diào)冷源部分采用湖水冷卻的方式
空調(diào)冷源的采用方式上，從美學(xué)角度考慮到幾個體育建筑單體位于黃浦江畔，傳統(tǒng)冷卻塔設(shè)計大體型的設(shè)置會直接影響建筑及視覺效果。從環(huán)境角度考慮到冷卻塔的噪音一般在65分貝以上，塔內(nèi)漂水又可能傳播軍團菌，影響衛(wèi)生條件。設(shè)計人員放棄了傳統(tǒng)的冷卻塔設(shè)計，大膽嘗試采用人工湖水體冷卻的方式提供空調(diào)冷源。采用人工湖水冷卻的方式，可減少噪音的污染，改善建筑的視覺效果，無運行衛(wèi)生條件之憂。經(jīng)科學(xué)論證，在水中冷卻，江水溫度一般不會高于28℃。與冷卻塔傳統(tǒng)冷卻方式相比，冷水機組運行效率高，冷水機組耗電量可節(jié)約10%以上，通過此項，達到了業(yè)主初期預(yù)想的節(jié)能目標(biāo)，目標(biāo)只有一個，即“節(jié)能減排”。
設(shè)計中，還采用了許多創(chuàng)新技術(shù)，如空調(diào)冷水、空調(diào)熱水分別采用6℃、12℃大溫差，可節(jié)省水泵和管道系統(tǒng)投資，并可節(jié)省運行費用。空調(diào)一、二次冷水泵均采用變頻控制(屬技術(shù)創(chuàng)新)，適應(yīng)系統(tǒng)負荷變化，節(jié)省運行能耗。空調(diào)二次熱水泵亦采用變頻控制。部分空調(diào)風(fēng)機和通風(fēng)機采用變頻控制，適應(yīng)系統(tǒng)負荷變化，變風(fēng)量運行，節(jié)省運行能耗。部分經(jīng)常性運行的新風(fēng)和排風(fēng)間設(shè)熱回收裝置，回收排風(fēng)余熱，節(jié)省燃氣消耗。比賽大廳、觀眾休息廳等高大空間，采用下送風(fēng)等分層空調(diào)方式，節(jié)省空調(diào)運行能耗。觀眾席采用座椅下送風(fēng)方式，送風(fēng)效果好，并可節(jié)省空調(diào)運行能耗。游泳館觀眾席等部分空調(diào)系統(tǒng)，采用新風(fēng)供冷，節(jié)省空調(diào)運行費用等等，使工程項目更具有時代感和創(chuàng)新感。
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