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上海东方体育中心的设计创新
作者:建筑时报    来源:333cn.com   :

  2011年第14届国际泳联世界锦标赛即将隆重开幕,届时,来自180多个国家和地区的运动员、教练员将汇聚上海,在上海东方体育中心这座新近落成的建筑大显身手。



  上海东方体育中心是进入新世纪后上海市建成的第一个功能性、综合性重大体育设施,由综合体育馆、游泳馆、室外跳水池、新闻中心等单体组成。据现代设计集团上海建筑设计研究院有限公司负责该项目的人员介绍,东方体育中心严格按照规划和设计理念建设,凸现功能、强调绿色,采用了已经在世博会运用的节能和环保新技术。世游赛期间,综合体育馆内搭建1个标准游泳池、1个热身池,将先后进行游泳和花样游泳项目比赛。场馆设计固定和活动座位总数达18000个,搭建泳池后,固定座位12000个。游泳馆内包含10根泳道标准游泳池、热身训练池、跳水池和戏水池各一个,设置座位5000个,将承担水球项目比赛。室外跳水池包含1个跳水池和1个10根泳道标准游泳池,设置座位5000个,将举行跳水项目比赛。除场馆外,东方体育中心还建造了一座独立的新闻服务中心,为采访赛事的媒体提供高质量的软硬件工作条件。

  作为市政府重大工程,上海东方体育中心项目具有技术难度大、科技含量高的特点,在设计施工过程中必须不断地技术革新、技术创新、技术攻关。上海建筑设计研究院有限公司充分发挥大院的技术优势,推广运用先进技术,创新科技、大胆运用,确保工程设计更加科学化、合理化、先进化。如为了给整个体育中心的建筑群体创建出具有统一性和标志性的形态,各体育场馆根据不同大小和几何形体要求,通过一致的材料及几何形态构成原则,将建筑群体构建为一个统一的组群;在钢结构支座设计中,选用盆式球铰支座代替外方提出的球形支座,既满足受力要求,又降低支座的高度和制作难度,推进了工程的进度;又如在空调冷源的采用方式上,放弃传统的冷却塔设计,大胆尝试采用人工湖水体冷却的方式提供空调冷源,既减少噪音污染,又使冷水机组耗电量节约10%以上;再如观众席采用座椅下送风方式,不仅送风效果好,还节省空调运行能耗。

  创新点之一:建筑造型构成体系的逻辑化,作为各专项设计的支点

  为了给整个体育中心的建筑群体创建出具有统一性和标志性的形态,重要的是给各个体育设施一个统一的表现形式。各体育场馆根据不同的大小和几何形体要求,将通过一致的材料及几何形态构成原则,将建筑群体构建为一个统一的组群。

  每个建筑单体的形体是根据综合体育馆、游泳馆举办比赛的标准以及特殊的空间形体需求而发展衍生出的各自不同的形态与体量。具有大跨度需求的建筑将在大跨度的方面以拱的形式予以表现,如综合体育馆的形态是一层层向上抛起的波浪;游泳馆则由一个个拱形形体的排列构成,犹如层层波浪冲刷在平缓的沙滩上。拱形构件以排列的形式构成,在它们排列之间的立面空间由透明的玻璃元素构成,使这些动感而简洁的拱形构件尽显它的优雅。

  在建筑概念形成的前提下,通过计算机建立各建筑单体的三维模型,并在三维模型上推敲各拱架元素在建筑体量上变化的逻辑关系,最终建立一个符合建筑外观要求的函数关系并以此作为各专项设计的依据性支点。比如:在函数关系的控制下,钢结构的布置可以完全贴合建筑造型的趋势,使建筑屋面系统和屋面装饰系统的实施可以完全符合建筑要求;在建筑造型函数关系的控制下,建筑屋面直立锁边建筑系统可以完全按照参数计算出排水坡度进行排版,并且也可以经济的进行屋面板的排版设计,避免扇形板的大量使用;同样的,与之相关的幕墙设计、屋面虹吸排水系统、防雷系统也可以在函数关系的指导原则下进行专项设计。

  创新点之二:多项先进前沿结构技术的综合应用

  体育中心在初步设计阶段由境外结构事务所主导,并主抓钢结构设计,上海建筑设计研究院则为顾问,并主抓混凝土结构设计。但在扩初阶段的抗震专项审查中,由外方提出的交叉拉索的抗侧力体系被专家一致认为理念先进,但不适合国内的抗震设计,抗震专项审查未能通过,工程设计陷入被动。在工程指挥部的同意下,该院提出自己完全可以完成整体结构设计。项目组提出用刚性的屈曲约束支撑(BRB)替代柔性的拉索,并形成上下叠合的双人字形抗侧力体系,改善了结构抗震性能。在十天后再次召开的抗震专项审查会上,专家对上海建筑设计研究院提出的这个同样先进但更贴近国内抗震设计要求的方案大加赞赏,审批一次通过。

  在接下来的设计工作中,项目组大量应用先进而又切合实际的技术。在钢结构支座设计中,选用了盆式球铰支座代替了外方提出的球形支座,既满足了受力要求,又降低了支座的高度和制作难度,推进了工程的进度。在混凝土结构设计中,项目组同样锐意进取,采用了多项先进技术。综合馆北侧的训练馆屋顶楼面大梁跨度达41.5米,项目组均采用了纵向后张有粘结预应力结合横向后张无粘结预应力混凝土技术,并辅以后浇带的合理设置,大大减小了次应力,改善了结构受力特性。为配合该先进技术,项目组联合施工单位就这一技术进行了结构试验,试验结果表明效果显著。

  为平衡拱形屋盖钢结构支座处的巨大水平推力,综合馆在楼面处通过调整原有框架梁的截面尺寸,形成了环向闭合水平桁架,充分利用了楼面的刚度,减小了柱体尺寸,经济性佳。而游泳馆则直接利用了原有的地下室底板做平衡体,效果极佳。

  创新点之三:空调冷源部分采用湖水冷却的方式

  空调冷源的采用方式上,从美学角度考虑到几个体育建筑单体位于黄浦江畔,传统冷却塔设计大体型的设置会直接影响建筑及视觉效果。从环境角度考虑到冷却塔的噪音一般在65分贝以上,塔内漂水又可能传播军团菌,影响卫生条件。设计人员放弃了传统的冷却塔设计,大胆尝试采用人工湖水体冷却的方式提供空调冷源。采用人工湖水冷却的方式,可减少噪音的污染,改善建筑的视觉效果,无运行卫生条件之忧。经科学论证,在水中冷却,江水温度一般不会高于28℃。与冷却塔传统冷却方式相比,冷水机组运行效率高,冷水机组耗电量可节约10%以上,通过此项,达到了业主初期预想的节能目标,目标只有一个,即“节能减排”。

  设计中,还采用了许多创新技术,如空调冷水、空调热水分别采用6℃、12℃大温差,可节省水泵和管道系统投资,并可节省运行费用。空调一、二次冷水泵均采用变频控制(属技术创新),适应系统负荷变化,节省运行能耗。空调二次热水泵亦采用变频控制。部分空调风机和通风机采用变频控制,适应系统负荷变化,变风量运行,节省运行能耗。部分经常性运行的新风和排风间设热回收装置,回收排风余热,节省燃气消耗。比赛大厅、观众休息厅等高大空间,采用下送风等分层空调方式,节省空调运行能耗。观众席采用座椅下送风方式,送风效果好,并可节省空调运行能耗。游泳馆观众席等部分空调系统,采用新风供冷,节省空调运行费用等等,使工程项目更具有时代感和创新感。

本文相关关键字: 上海东方体育中心 | 空调冷源 | 黄浦江畔 | 结构技术 | 建筑概念
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