衢州体育中心 展示当代建筑工艺的高超水平

发布时间:2021-10-19 来源:中达伟业

世界上最大覆土建筑群——衢州体育中心在10月迎来首秀。这座“隐身”建筑,以结构复杂、设计精美著称,诸多新工艺、新材质的创新应用,展示了当代建筑技术驾驭复杂工艺的高超水平。

场馆覆土实现建筑“隐”身

浙江衢州体育中心是一座“隐形”的体育场馆。由“一场三馆”组成:3万座体育场、1万座体育馆、2000座游泳馆和综合训练馆,是世界上最大的覆土建筑群,并作为主会场承接将于10月22日举办的浙江省第四届体育大会开幕式。

建筑大师马岩松运用“山水建筑+运动主题+生态低碳”三者融合的设计理念,将体育场馆“隐”于起伏的山丘下。山丘小路交错相通,人们可在步道上散步,欣赏自然风光。山丘的顶峰及山腰处还设计了平台或天窗使自然光直达室内,也可实现建筑的自然通风。

为实现建筑主体的“隐”身,设计师将整个“一场三馆”都进行了覆土绿化。覆土面积将达到28万平方米,是世界上最大的覆土建筑群。为达到山丘起伏变化的效果,施工首先要解决坡度陡、覆土厚的问题。上海宝冶投资控制公司衢州项目公司总经理董标说:“山体最大坡度将达到1:3,覆土最厚可达3米,如何防止这么大体量的覆土滑移,是一个世界性的难题。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。”

为了克服难题,项目团队深入剖析建造过程中技术和管理的重点与难点,通过草坡实验,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,确定最适合的土壤、草种。在施工阶段,设计师驻场指导,对所有选用的材料和每道工序严格执行质量三检制。运用BIM(建筑信息模型)建模将每个部位标高测定,对材料进行定尺加工,减少施工误差,力求整个覆土草坡结构所包含的13道工序按照图纸施工,最终呈现山丘自然起伏的效果。

清水“素颜”一次成型

除了填土造山建筑亮点以外,该场馆主体建筑结构还采用了大量的清水混凝土工艺。清水混凝土,即一次性浇筑成型、不做任何二次装饰的混凝土浇筑效果,以“素颜”呈现,其配比、生产和浇筑工艺较普通混凝土要求更为严格。体育场中的60块片墙、8个大跨度出入口和栏板、小构件都用清水混凝土一次成型,片墙表面更采用了木纹压制。漫步在体育场馆中,随处可见天然去雕饰的“素颜”之美。

然而,为达到这来之不易的“素颜”效果,施工途中遭遇到不少“拦路虎”。该场馆总工程师蔡鲜平介绍说,该项目有60块片墙,都是不规则的异形曲面。密肋梁由396个构件组成,每个构件尺寸、弧度都不一样,其中单个最大的构件重达70吨,都要求清水混凝土浇筑。体育馆有8个异形出入口,最大的跨度达42米,远大于常见的6米跨度。

由于对清水混凝土配合比设计、施工工艺等接触较少,为满足施工要求,项目部成立了清水混凝土试配试验设计组,从基础试验数据开始进行试验,组织技术人员外出考察,外出做试验时一待就是一整天。从清水混凝土配合比设计开始至确定样板试验墙配合比,共耗时2个月,初步拟定C50清水混凝土配合比来制作试验块。经业主、设计单位交流沟通,该项目清水混凝土颜色拟定为浅青灰色。

在此基础上,项目部进行了5面试验墙的浇筑,旨在验证施工过程中模板体系选择、振捣工艺、浮浆处理以及浇筑成型后混凝土强度、成型颜色、是否产生水波纹、是否产生裂缝等。经历过三次样板直墙、L型墙浇筑的失败后,技术人员不断优化改进配合比,陆续解决了墙底烂根、拆模后气孔较多、有水波纹等缺陷,最终浇筑成功。

多个不规则的大面积异形曲面,对项目部清水浇筑的“绣花”功夫构成巨大考验。蔡鲜平回忆道,在模板深化设计环节,工作人员制造出两块高7.5米、横长12.5米、厚度分别为0.8米和2米的试验片墙。同时,充分考虑工程结构形式和特点及现场施工条件,确定模板选用的形式、平面布置、纵横龙骨规格、数量、排列尺寸、间距、支撑间距、重要节点等,并验算模板和支撑的强度、刚度及稳定性。在施工过程中,以BIM技术进行模型建模放样,各种尖端设备齐上阵,实现优化排版,快速加工开料,彻底“驯服”了难以把控的异形曲面模板加工,在速度与精度方面实现双赢。

编织混凝土“鸟巢”穹顶

深入体育馆内部,其穹顶为跨度130米、重量达1.3万吨的预制清水混凝土密肋梁结构,是世界上跨度最大的密肋梁薄壳结构。穹顶内部不进行包裹,呈现其自然的纹理效果,人们抬头就能看见编织式的“鸟巢”结构。光影从梁与梁之间的“缝隙”预留孔射进场馆,配合室内灯光,效果如同置身浩瀚星海。

因混凝土的属性要比钢结构脆弱得多,同时要考虑到结构外部还要浇筑混凝土壳体并覆大量覆土,这就加大了混凝土结构的施工难度。为了克服这一施工技术难点,项目团队与专家进行了数轮探讨,方案经过数次推翻,最终敲定采用“雷达扫描”式满堂胎架安装与内部吊装的模式进行密肋梁施工。蔡鲜平介绍说,整个穹顶由468个密肋梁构件组成,最重的达105吨,为此需要设置大量支撑胎架,同时利用大吨位的履带吊进行吊装。为避免大量的支撑塔架与吊车碰撞,项目团队将整个穹顶按经线弧度分为36个单元,一个单元中由上至下的6个单元、一个单元中由上至下的6个构件作为一个整体进行验算复核胎架稳定性,然后进行支撑塔架安装和构件吊装,完成后将支撑拆除,直至旋转一周完成所有36个单元的吊装施工,如同雷达扫描一般编制完所有“鸟巢”结构。

经过项目团队的反复推敲实验以及2年多时间紧锣密鼓的施工,从一片荒芜中诞生的衢州体育中心,将在浙江省第四届体育大会开幕式上精彩亮相。



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