天津奧林匹克中心體育場

王士淳　趙　敏

天津奧林匹克中心體育場是以2008年北京奧運會三大理念“綠色奧運”、“科技奧運”、“人文奧運”為主題創作構思的屋面造型，是以具有自然形態的“水滴”為題，從水滴入水寓意了人類回歸自然的理想，為塑造“水滴”形體，通過計算機模擬“水滴”形態，建立了建筑形體模型。該模型是一個非常復雜的三維空間曲面，可在建立的模型上任意一點求得該點的三相坐標。屋面面積約78000m²(見圖1)，其經線方向最大曲率半徑由約340m過渡到最小曲率半徑約30m，緯線方向最大曲率半徑由約210m過渡到最小曲率半徑約35m。經過對曲面形體的分析，將整個屋面分成上、中、下三部分，其上部表面可視為一個環形橢圓形平面，比較簡單，曲率也較為平緩，屋面材料采用6mm厚實心PC板，用鋁合金框式連接。其下部表面曲率也較為平緩，屋面材料采用12mm+1．5PVB+10mm夾膠彩軸玻璃。其中部表面最為復雜，屋面各部位曲率均為非高程曲線，只能用模型上各點的三相坐標點連線確定屋面曲線，屋面材料采用金屬板，設計重點考慮以下幾個問題：

圖1～圖５

(1)為實現復雜的空間曲面采用多層次、三維空間自由調整結構，確保曲面平滑過渡，取得圓潤和諧的藝術效果。

(2)采用先進可靠的結構體系解決好安裝工藝，伸縮變形、密封排水等問題。

(3)按照屋面風洞實驗報告測量數據應用ANSYN有限元軟件分析計算屋面體系構件的強度、剛度、變形等各項技術指標。

(4)充分考慮結構構造的先進性、安裝施工的可行性、便捷性、經濟性。

屋面系統施工

因該項屋面工程中部為最復雜部位，所以簡要介紹中間部位的施工方案，這部分屋面材料采用金屬板，其中底板為0．5mm厚條形(加肋穿孔)鍍鋁鋅鋼板，孔徑φ2．0mm，穿孔率19％。底板上鋪50mm，帶鋁泊玻璃棉作為吸音隔熱層，上部防水板采用0．6mm條形鍍鋁鋅鋼板，壓形后寬度為400mm，高直立鎖邊式構造連接，防水板上部鋪設裝飾板，裝飾板選用25mm厚鋁合金蜂窩板，施工方案是考慮以下幾個問題：

圖7～圖8

1．屋面板底板

因為屋面緯線方向曲率遠小于經線方向的曲率，而且底板沒有防水功能的要求，所以底板采用沿緯線方向的排板方案，既美觀、整潔，動感流暢，同時也可隱藏鋼結構主檁以上的構件，以達到視覺美觀的要求(見圖2)。

2．副檁條布置

為達到屋面曲線的要求，副檁條布置分上下兩層，下層副檁條以鋼結構主檁條為支撐，按照三維空間曲面緯線坐標要求進行調節安裝為主，同時兼顧經線方向的要求，上層副檁以下層副檁為支撐，按照三維空間曲面經線坐標要求進行調節安裝為主，同時也兼顧曲面緯線方向的要求。上、下層副檁條的調節均采用可調節的檁托來完成(見圖3、4、5、6)，經過上、下層檁條的組合調節基本形成屋面模型的輪廓。

3．防水板布置

在已經安裝的上層副檁條上安裝防水板固定支座，安裝固定支座時再按照屋面模型的三維坐標要求對固定支座進行最后一次調節，最終由固定支座點組成的曲線形成準確的三維空間曲面。將整個屋面分為56個分區，每個分區沿曲面的經線方向鋪設防水板，采用直立鎖邊的構造形式與固定支座連接(見圖7)。

4．裝飾板布置

為保證屋面外外表面的平滑圓潤達到預想的質感效果，在防水板層上安裝裝飾板，裝飾板采用平板以縱、橫向分格拉縫方式圍合成曲面屋面，經過對屋面模型模擬分析，平面板基本板塊尺寸長2500mm～3000mm，寬700mm，經線方向拉縫100mm，緯線方向50mm(相鄰平面板塊轉角均在3°以內)，裝飾板采用可調節連接體系，與防水板直立鎖邊肋相連接，完全可以達到光滑過渡的曲面效果(見圖8)。