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1 細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)的重要性
作為重要的城市建筑節(jié)點(diǎn)，體育建筑具有許多非常清晰的特點(diǎn)。在這里僅從建筑外立面造型設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)處理方面進(jìn)行一些探討。
體育建筑體量宏大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜。作為大型活動(dòng)的人員集散場(chǎng)所，體育建筑內(nèi)外均具有超大規(guī)模空間，其造型設(shè)計(jì)受其結(jié)構(gòu)、空間特點(diǎn)影響，與常見(jiàn)其他類(lèi)型公共建筑有明顯的不同。為滿(mǎn)足超大空間的需求，體育場(chǎng)館大量應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)和多種幕墻體系(包括玻璃、聚碳酸酯板、石材、預(yù)制（詞條“預(yù)制”由行業(yè)大百科提供）混凝土板、金屬板等)構(gòu)成其外立面及屋面系統(tǒng)。
幕墻系統(tǒng)猶如罩在建筑外面的一層“面紗”，這層“面紗”與鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的組合設(shè)計(jì)是決定建筑成敗的關(guān)鍵之一。鋼結(jié)構(gòu)不同于混凝土結(jié)構(gòu)，幾乎可以在其完成面上進(jìn)行任意的安裝、固定施工。鋼結(jié)構(gòu)由非常精確的桿件組成，所有的幕墻系統(tǒng)均需要進(jìn)行精確的效果設(shè)計(jì)、造型設(shè)計(jì)、尺寸設(shè)計(jì)、構(gòu)造設(shè)計(jì)、定位和安裝設(shè)計(jì)，還要充分考慮原材料的生產(chǎn)、加工、切割工藝，研究材料的力學(xué)特性、聲學(xué)特性、保溫性能、加工表現(xiàn)力、耐久性、抗老化、噴涂工藝等多方面的性能。這涉及到整個(gè)系統(tǒng)的大量細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)，所有的細(xì)節(jié)組合在一起，才能夠創(chuàng)造出富于表現(xiàn)力的整體建筑形象。
2 天津團(tuán)泊湖國(guó)際網(wǎng)球中心概況
天津團(tuán)泊湖國(guó)際網(wǎng)球中心坐落于天津市靜海縣團(tuán)泊新城西區(qū)，是現(xiàn)代化的專(zhuān)用網(wǎng)球比賽場(chǎng)地，同時(shí)也是2013年?yáng)|亞運(yùn)動(dòng)會(huì)的主場(chǎng)館之一(圖1，2)。項(xiàng)目包括一座可開(kāi)啟屋蓋的10 000人決賽場(chǎng)、一座4 000座覆蓋罩篷的半決賽場(chǎng)、一座多功能體育會(huì)所以及一些室外比賽及練習(xí)場(chǎng)地。
3棟建筑的外立面設(shè)計(jì)均采用整體設(shè)計(jì)的手法。在混凝土結(jié)構(gòu)外，通過(guò)鋼結(jié)構(gòu)來(lái)支撐屋面和罩篷，采用略微傾斜的造型，增強(qiáng)建筑的趣味性(圖3)。鋼結(jié)構(gòu)外部的半透明陽(yáng)光板百葉將觀眾大廳界定為一個(gè)半室外空間，在為觀眾遮光擋雨的同時(shí)，引入了自然通風(fēng)，加強(qiáng)了主體建筑與室外空間之間的過(guò)渡，充分體現(xiàn)了現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)與建筑造型設(shè)計(jì)的有機(jī)結(jié)合(圖4，5)。
3 網(wǎng)球中心幕墻系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)邏輯
中心賽場(chǎng)是一座具備可開(kāi)啟屋蓋的現(xiàn)代化多功能場(chǎng)館。屋面的開(kāi)啟方式如圖6所示。兩片半葉形的屋面各自沿著一個(gè)圓形軌道運(yùn)動(dòng)，運(yùn)行180°后完全開(kāi)啟，同向再運(yùn)行180°后關(guān)閉。
建筑鋼結(jié)構(gòu)（詞條“建筑鋼結(jié)構(gòu)”由行業(yè)大百科提供）設(shè)計(jì)全部以“開(kāi)啟屋蓋”為核心，通過(guò)重復(fù)兩個(gè)圓形軌道得到屋面鋼結(jié)構(gòu)的上下弦連接桿件系統(tǒng)，并采取類(lèi)似邏輯將鋼柱體系進(jìn)行分解，得到內(nèi)外兩套傾斜鋼柱系統(tǒng)，用螺旋上升的桁架進(jìn)行連接，最終形成整體外部的鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)(圖7)。
3.2 結(jié)構(gòu)與幕墻系統(tǒng)體量生成分析
鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的生成除了遵循“可開(kāi)啟屋蓋”的設(shè)計(jì)原則之外，仍然需要一套可以數(shù)據(jù)化控制的系統(tǒng)來(lái)描述其生成邏輯，以幫助所有的構(gòu)件進(jìn)行定位，并將外表面的幕墻系統(tǒng)模數(shù)化、系統(tǒng)化，保證所有幕墻構(gòu)件的生產(chǎn)、加工以及安裝，最終實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖。
如圖8所示的一系列分析圖詳細(xì)描述了建筑造型的生成過(guò)程。首先，量化設(shè)計(jì)結(jié)果。建筑的上、下表面均為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的圓形，它們的圓心在平面上相差5m，然后將兩個(gè)圓形的邊緣連接成面，得到建筑的立面。單純從這一結(jié)果來(lái)看，顯然無(wú)法對(duì)系統(tǒng)的其他構(gòu)件進(jìn)行精確定位和描述。第二，尋找體量。連接上下圓心得到某個(gè)體量的軸線(xiàn)，并通過(guò)向其做垂線(xiàn)得到一個(gè)半徑，加上圓形的半徑，可以清晰地得到設(shè)計(jì)所需的體量，它實(shí)際上是橢圓形柱體的一部分。通過(guò)精細(xì)的計(jì)算，可以將切面控制為一個(gè)設(shè)計(jì)需要的圓形。最后，按照一定的間距提取橢圓形柱體上的一系列橢圓線(xiàn)(這些橢圓都是可以描述的且完全相同)得到幕墻系統(tǒng)的龍骨系統(tǒng)，并在此基礎(chǔ)上得到幕墻陽(yáng)光板（詞條“光板”由行業(yè)大百科提供）的標(biāo)準(zhǔn)單元。
3.3 幕墻設(shè)計(jì)分析
在推理出建筑的體量之后，大量的分析和推敲工作就集中在這個(gè)環(huán)節(jié)。設(shè)計(jì)需要對(duì)幕墻系統(tǒng)的尺度、效果等進(jìn)行反復(fù)的推敲和測(cè)試，來(lái)獲得最好的效果。這包括幕墻單元的長(zhǎng)度、寬度、顏色、透明度、安裝角度、安裝間距、組合方式等多維度的評(píng)價(jià)和視覺(jué)測(cè)試，以及電腦模型和手工模型的組合運(yùn)用等。
3.4 幕墻系統(tǒng)構(gòu)件設(shè)計(jì)
幕墻系統(tǒng)的構(gòu)件設(shè)計(jì)是最容易被忽視的“細(xì)節(jié)”。很多建筑師在初次接觸幕墻系統(tǒng)工程時(shí)認(rèn)為整體效果得到認(rèn)可了，整套幕墻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)就可以告一段落了。恰恰相反，真正出色的幕墻系統(tǒng)設(shè)計(jì)最重要的正是它的安裝構(gòu)造設(shè)計(jì)。只有真正關(guān)注到構(gòu)件的尺度、材質(zhì)、安裝方式，才能控制最后的成品效果。在這里設(shè)計(jì)需要關(guān)注但不限于如下要點(diǎn)：
(1)材料的加工、運(yùn)輸尺寸。涉及到在幕墻單元中材料是否需要被切割，是否會(huì)出現(xiàn)不可預(yù)料的安裝縫以及如何處理安裝縫等問(wèn)題。
(2)材料的各方面特性。涉及到材料能否滿(mǎn)足造型要求，是否需要進(jìn)行二次加工，是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)的顏色要求，是否滿(mǎn)足最后的質(zhì)量要求等。
(3)安裝的復(fù)雜性。在一個(gè)大型項(xiàng)目的施工現(xiàn)場(chǎng)，不可能要求所有的施工人員都能夠理解設(shè)計(jì)圖紙，很多人只是某一方面的精通者，無(wú)法了解建筑師對(duì)于全局的控制目標(biāo)。所以，應(yīng)該盡可能將所有的安裝構(gòu)造都通過(guò)最簡(jiǎn)單的邏輯表述清楚，并采取最有效的設(shè)計(jì)來(lái)降低出現(xiàn)誤差的幾率。
天津團(tuán)泊湖國(guó)際網(wǎng)球中心采用了標(biāo)準(zhǔn)的龍骨、檁條、安裝件、幕墻單元的構(gòu)造層次(圖9)，并通過(guò)前面提到的結(jié)構(gòu)及幕墻生成分析，對(duì)幕墻系統(tǒng)安裝所需的龍骨系統(tǒng)進(jìn)行了精確定位，這就意味著檁條系統(tǒng)也可以被精確地安裝到位(圖10)。如圖11所示，主鋼結(jié)構(gòu)桿件與槽鋼龍骨之間的可調(diào)節(jié)連接件非常重要，對(duì)于保證所有的龍骨都能夠被控制在設(shè)計(jì)要求的體量上，同時(shí)消解鋼結(jié)構(gòu)施工所產(chǎn)生的誤差，起到了關(guān)鍵的作用。
為了有效地控制造價(jià)，并滿(mǎn)足抵抗當(dāng)?shù)?a target='_blank' style='font-size:1em; border-bottom:1px dotted blue;'>風(fēng)壓的要求，設(shè)計(jì)將陽(yáng)光板單元進(jìn)行了折邊處理。這一簡(jiǎn)單的構(gòu)造處理達(dá)到了有效增加板材（詞條“板材”由行業(yè)大百科提供）的抗風(fēng)壓性能、降低板材厚度、控制造價(jià)、保證設(shè)計(jì)效果的目的。
由于立面上的各層陽(yáng)光板從設(shè)計(jì)效果上要求被扭轉(zhuǎn)成不同的角度，因此設(shè)計(jì)了14種不同角度的連接件。施工人員無(wú)需關(guān)注到底需要將幕墻單元扭轉(zhuǎn)多少，他們只需按照立面圖紙所示的分區(qū)，將不同的連接件安裝至檁條上，然后將每一塊幕墻單元與連接件連接即可達(dá)到設(shè)計(jì)要求(圖12)。
4 結(jié)語(yǔ)
通過(guò)天津團(tuán)泊湖國(guó)際網(wǎng)球中心的設(shè)計(jì)，筆者對(duì)于大型體育建筑的幕墻設(shè)計(jì)有以下幾點(diǎn)心得：
(1)盡可能地將建筑體量通過(guò)設(shè)計(jì)手段進(jìn)行邏輯化、數(shù)據(jù)化處理，為后續(xù)設(shè)計(jì)工作提供一個(gè)良好的基礎(chǔ)，畢竟類(lèi)似“鳥(niǎo)巢”的工程是不具備可復(fù)制性的;
(2)深入了解選用材料的特性，挖掘其內(nèi)在潛力，并嘗試進(jìn)行創(chuàng)新應(yīng)用，在控制造價(jià)的前提下，創(chuàng)造新的設(shè)計(jì)效果;
(3)充分了解施工工藝，盡可能將復(fù)雜的設(shè)計(jì)圖紙轉(zhuǎn)變?yōu)楹?jiǎn)單而便于控制的施工手段，避免不可預(yù)測(cè)的結(jié)果出現(xiàn)，以保證項(xiàng)目的最終完成度。
作者簡(jiǎn)介
呂強(qiáng)，CCDI中建國(guó)際設(shè)計(jì)副總經(jīng)理、設(shè)計(jì)總監(jiān)。主要作品：國(guó)家游泳中心、北京奧林匹克公園網(wǎng)球中心、老撾萬(wàn)象2009年第25屆東南亞運(yùn)動(dòng)會(huì)主場(chǎng)館群、天津團(tuán)泊新城國(guó)際網(wǎng)球中心、天津團(tuán)泊新城多功能體育館、福州海峽奧林匹克體育中心、天津西青區(qū)體育中心、唐山曹妃甸體育休閑公園、天津西青張家窩小學(xué)等。
