广州亚运会新建场馆外观及结构

赵西安

2010年广州亚运会新建12座运动场馆，其中最大的四大新场馆为亚运城综合体育馆、自行车和极限运动馆、游泳跳水馆和南沙体育馆。此外体育演艺中心 （NBA馆）、网球馆、篮球馆等新场馆也很有特色。

一、综合体育馆

综合体育馆是广州亚运会最大的新建场馆，建筑面积达65000m2，它由台球壁球馆、体操馆和历史博物馆三馆一体，连为一座完整的建筑，覆盖在连续一片、面积达39000m2的共同屋面下 （图1～图 4）。

综合馆的设计灵感来自体操运动员飞舞的彩带，让连续舞动的建筑景观曲线与珠江的流水融合为一体。它象征一艘巨船——亚运和平之舟漂浮在碧水之上。又如两条银色的锦鲤衔住水清岸绿、风景如画的莲花湾。大面积的金属屋面和玻璃幕墙使建筑明朗通透，阳光下如双鱼戏水，令人陶醉。

图1 三馆一体，双鱼戏水

图2 创意来自体操运动员的飘带

图3 两条银色的锦鲤衔住水清岸绿的莲花湾

图4 流动的曲线与水体融合在一起

1.台球壁球馆

台球壁球馆，简称台球馆，建筑面积11993m2，长230m，宽80m。内外两圈钢筋混凝土柱和钢管混凝土柱作为屋面钢结构的支承。屋面钢梁连同混凝土支柱构成大跨度排架，台球馆8榀，沿圆形平面的周边布置；壁球馆11榀，按矩形平面布置 （图5～图7）。

屋面大梁跨度超过70m，截面为H1100×500×18×12。为保证排架的侧向稳定和屋面的面内稳定，在柱顶设置了内环梁和外加强桁架。内环梁截面为箱形，1100×500×20×30； 外环桁架上弦为299×12钢管，下弦为351×16钢管。钢材材质均为345B。

此外，屋面面内还设置了35CrMo高铬钼不锈钢交叉拉杆，拉杆强度为650级 （图8）。

图5 台球馆支柱和加强桁架布置

图6 台球馆屋面钢结构

图7 支承结构剖面

图8 高强钢拉杆与屋面主要钢构件拉接

屋面大梁通过万向球支座与混凝土柱顶连接（图 9）。

图9 万向球形支座

2.体操馆

体操馆长220m，宽120m，高34m。建筑面积31400m2，屋面面积22000m2。分为训练区和比赛区两大部分，此外周边还有飘带区 （图10）。

图10 体操馆结构平面布置

比赛区有8000座位。屋盖采用双向直腹杆桁架，主跨99m，矢高5m～10m，矢距比为1/20～1/10（图12）。中央区桁架由边缘外环立体桁架支承。比赛区外侧有16m～23m的大悬挑屋面，为单层网壳结构。屋面空腹桁架的弦拱截面为箱形450×250×14×14。 钢结构分析采用 ANSYS、 MIDAS 等软件。用钢量6548t。

训练区采用正交平面桁架，杆件为箱形截面，弦杆 300×200×12×12； 腹杆 200×200×8×8（图 13） 。

图11 钢结构轴测图

图12 体操馆钢结构剖面

图13 训练区正交钢管桁架

飘带区采用单层网壳，最大跨度64m，主要钢管直径600mm，次要钢管直径400mm。部分地区为提高承载力和稳定性，覆盖了厚度5mm的钢板作为蒙皮，参加结构工作 （图14、图15）。

图14 飘带区钢结构布置和钢板蒙皮

图15 蒙皮钢板和钢桁架的连接

3.历史博物馆

历史博物馆陈列亚运史料，平面68m×44m，高度25.4m，建筑面积2130m2。一、二层为钢筋混凝土框架结构，三层为钢结构 （图16、图17）。

图16 博物馆竖向剖面

图17 悬挑部分钢结构布置

4.金属屋面和幕墙

综合馆周边玻璃幕墙面积15000m2，包括构件式幕墙、点支幕墙、拉索幕墙，采用蓝灰色夹胶玻璃 （图 18）。

39000 m2的屋面板为宝山钢铁公司生产的中高铬铁素体不锈钢板，具有国际先进水平，防锈性能超群，用量达400t。屋面自上而下为：不锈钢板、防水层、保温层、吸音层、金属托板 （图19～图 21）。

图18 拉索玻璃幕墙 （远）和点支幕墙 （近）

图19 不锈钢屋面板和不锈钢幕墙板

图20 不锈钢屋面板在安装

图21 不锈钢板幕墙

二、游泳跳水馆

白云山和珠江是广州的象征， “云山珠水”是亚运游泳跳水馆的主题。它作为主场馆飘带的延续，采用双色螺旋的曲线造型，由40个不同的四边形切边组成了象征DNA双螺旋结构。蓝白二色相错，水云两者交融，充分体现了广州的地域特色 （图 22、 图 23）。

图22 蓝白相间，云山珠水

图23 双螺旋曲线

为了组成这一独特的建筑外形，33榀相互交叉的轻型钢管桁架支承整个屋面，覆盖面积为30140m2，4500座位 （图 24～图 26）。

图24 33榀立体桁架高低错落

图25 交叉布置的屋面桁架

图26 屋面桁架内观

33片蓝白双色铝板，给屋面带来轻盈活泼的动感氛围。本工程大量采用实体墙面，尽量少用幕墙，达到最大的节能效果。

由于优化设计，本工程造价仅2.78亿元，用水立方1/5的钱，完成水立方的全部功能。游泳馆真正实现了又好又省的要求。

三、自行车和极限运动馆

自行车馆的平面为椭圆形，适应跑道的形状，同时椭球穹顶恰似运动员的头盔，结合亚运会徽五羊火炬，体现出本场馆的特点，曲线流畅，造型舒展 （图 27～图 29）。

图27 象征自行车运动员的头盔

图28 白蓝波纹相间，云水一体

图29 落地椭球穹顶，突显亚运五羊火炬

遮阳挡雨的 “骑楼”是老广州适应热带气候特点的建筑特色，本工程的屋面四周向外挑出“骑楼”，使观众更为舒适。建筑面积23710m2，屋面结构最大跨度达147.6m （图30、图31）。

图30 立面和剖面

图31 楼面整体布置

采用单层椭球面网壳，局部双层加强 （图32～图34）。球壳用钢量仅1500t，整个屋面结构总用钢量为2800t。

图32 由屋盖主体网壳(左)和周边加劲桁架、中央构架（右）组成屋架整体

图33 完整的屋盖钢结构系统

图34 主体网壳的杆件布置

钢屋盖外形为半椭球面，水平投影144m×120m，面积14200m2。由24根钢筋混凝土柱支承。钢屋盖跨度达102m～126m。网壳双向杆件D559×8～D610×12，斜撑 D325×6。由于矢高仅为 1/9～1/10，设置刚性环桁架承受水平推力，桁架弦杆D508×10～D599×14，腹杆 D325×6～D356×10。 并且在周边设置双层壳体加强 （图35、图36）。

结构分析采用MIDAS、ANSYS软件。

屋面面层自上而下为：金属屋面板，屋面钢架，保温层，防水层，吸音层，金属托板。采光天窗为PVC板。

跑道铺300年树龄的进口实木板，性能优于北京老山自行车馆。

图35 屋盖钢结构安装

图36 钢屋架内观和300年实木跑道

四、南沙体育馆

南沙体育馆进行武术和手球比赛，建筑风格体现武术 “阴阳俱合、天人合一”的精神境界。平面接近于太极，由中心的圆形部分和周边的螺旋部分组成 （图37～图40）。外围螺旋壳9片，分为南北两组。

图37 南沙体育馆的平面像一个太极

图38 体现天人合一的武术最高境界

南沙体育馆的太极形平面可分为中心圆形和外周螺旋形两大部分 （图41）。

中心圆形部分是比赛大厅，8000座。跨度为96m的圆顶是由中心圆和边环两个整体张弦穹顶联合而成 （图42）。屋顶上分布大面积PVC采光天窗和电动遮阳帘。

图39 蓝色的海螺

图40 开敞亮丽的室内空间

图41 屋盖的中心圆形部分和周边螺旋形部分

图42 两重整体张弦穹顶

屋面钢结构分为三部分：

1.中部圆形张弦结构

幅射形布置18榀张弦梁，上弦箱形250mm×10mm，支座处加厚至14mm。下弦D5×109拉索。中央拉力环4根D5×91拉索。拉索强度1670MPa。

2.中部环形张弦结构

辐射形布置36榀张弦梁，上弦箱形400mm×12mm，支座初加厚至16mm。

下弦 D5×127拉索。 环索 4根 D5×187。拉索强度1670MPa。

3.外围结构

9个独立单元，钢框架。上端铰接于钢筋混凝土圈梁上，下端支承在钢筋混凝土平台上。

钢结构分析采用3D3S、STRAND7软件。设计中考虑抗震7度设防，8度抗震措施。温度变化考虑正负30度。

五、体育演艺中心

体育演艺中心集体育、演艺、文化娱乐为一体，是一个建筑面积达13.4万m2的大型公共建筑（图43）。地下一层，地上四层，高度34.5m。平面147m×124m，屋面主桁架跨度达104m （图44）。

图43 体育演艺中心 （NBA馆）

图44 剖面，可以看到跨度为104m的桁架

主体为钢筋混凝土框架剪力墙结构，屋面布置了10榀主桁架和2榀次桁架。主桁架高度13m。

金属屋面做法是 （图45）：

图45 主馆屋面金属板以下各层作法

钢结构采用TN-LB薄型防火涂料，耐火时间：柱3小时；梁和桁架2小时。

六、小结

这次广州亚运会新建场馆形式新颖，构思巧妙，在建筑艺术上是非常成功的；钢结构采用许多新的结构体系，满足了复杂建筑外形的要求，技术达到了一个新高度；金属屋面和玻璃幕墙也采用了新材料、新工艺、新技术。这些工程的完工表明，我国大型公共建筑设计和施工水平又一次得到提升。

尤其值得称道的是，与北京奥运会工程相比，广州亚运工程真正做到了又好又省钱，综合馆造价仅3.3亿，自行车馆为3.6亿，而游泳馆的造价只是水立方的1/5，为2.78亿元。根据试比赛的结果，它们的使用质量都达到或超过了相应奥运场馆的水平。