大地景观体育公园的技术实现——以衢州体育公园为例

杨永刚 初腾飞

CCDI 悉地国际

我们把体育场馆做成了一个公园，建筑都埋在土里，形体消失，变成大地景观。

——马岩松

1 项目概况

衢州体育公园位于衢州市西北部、高铁新城核心区，项目用地北至三江西路、东至养生大道、西至橘林大道、南侧接快乐小镇二期项目，公园占地57万m2，包含一座30 000人体育场、10 000人体育馆、游泳馆、综合馆建筑群、室外附属训练场、运动员服务中心和体验中心，以及科技馆和少年宫。其中，体育场总建筑面积88 350m2，建成后将用于举办2021年浙江省体育大会开幕式。

衢州是一个有着悠久历史的文化名城，风景秀美，森林覆盖率高，建筑师希望将衢州体育公园打造成一个关于体育和生态的城市空间，与城市的山水历史建立一种文化传承关系。

2 设计策略

衢州体育公园的外观与其他常规体育建筑相比差别巨大，项目覆土屋面的规模之大、坡度之陡、形体之“自由”在国内外的建成案例中都“无可企及”，因此本项目无论是交通流线、平面布置、消防设计还是结构设计、机电设计都不是常规操作。项目组不但面临技术上的巨大挑战，还面临全专业的协同配合，设计策略在一次次的尝试、探讨、研究、碰撞、论证中逐步形成。

2.1 精细化的交通流线设计

为实现体育公园的设计理念，衢州体育公园的流线设计充分考虑赛时、赛后、消防、运营等交通需求，在满足消防疏散、集会、赛时安检等各种需求的前提下，园区流线以人行道为主，车行道、停车位“隐藏”在绿坡下，南北疏散广场划整为零、尺度宜人。精细化的交通流线将更多的用地归还自然。

2.2 “山”下的功能布局和消防设计

项目打破了传统体育场凸显结构力量的建筑形态，将其转化为一种更内在、含蓄的表达方式与公园景观融为一体。为了实现“山”的概念，设计用绿坡遮盖体育场的巨大看台，上层看台顶部与绿坡之间会形成巨大的三角形空间，如何利用该空间解决建筑的功能动线和消防问题是设计的关键。首先在绿坡下方插入合适的功能体块，根据绿坡高度在西侧插入一个4层高的停车楼、南北侧插入公共停车场、东侧插入运营用房，各建筑与体育场通过环形车道隔开，在解决机动车流线问题的同时满足消防间距。

此外，在环形机动车道顶部的绿坡上，设置间距不大于15m的洞口，将此环形空间定性为室外安全区，体育场和停车楼可以通过洞口采光，也可以通过此区域进行疏散，“山”下的建筑就变为了地上建筑。

2.3 各专业协同设计的“云”

体育场的罩棚被白色的PTFE膜材覆盖，罩棚像“云朵”一样漂浮于建筑之上，与绿色的山体交相辉映，形成一种“未来”的景象。为实现“云”漂浮的效果，罩棚仅通过9个落地点与看台连接，其“自由”的形态是建筑、结构、机电有机整合的结果。

1 全景鸟瞰效果图

2 东西向剖面图

3 南北向剖面图

4 实景鸟瞰

5 绿坡底板

6 绿坡下部环形洞口

7 罩棚三维模型示意图

8 罩棚剖面示意图

9 罩棚被白色PTFE 膜材覆盖

10 罩棚与看台连接

业主：衢州宝冶体育建设运营有限公司

建设地点：浙江省衢州市

建筑方案设计：MAD 建筑事务所

方案深化、初步设计、施工图设计：CCDI 悉地国际

项目负责人：初腾飞

CCDI 设计团队：郑倬华、杨永刚、郭晓曜、龙隽、钱浩、曹阳、闫婷、冉萌萌、刘子熠、贾雷、闫石（建筑）；杨想兵、高颖、廖新军、刘慧欣、杨冬冬、王涛、席向宇、吴辉、王红梅（结构）；赵志勇、李云山、韩科昌、金晓龙、高建昆（给排水）；马爽、沈锡骞、张士花、李静轩（暖通）；刘轩、王猛、关力禹（电气）；任尚龙（智能化）；马一鸣、王君、杨彦铃（室内）；王彦龙、王黎明（照明）；陆贵雪（标识）

景观顾问：PWP Landscape Architecture、EADG 泛亚国际、北京云海天成景观设计咨询有限公司

幕墙顾问：RFR Asia

照明顾问：北京宁之境照明设计有限公司

标识顾问：原研哉（日本设计中心）

膜结构顾问：硕勃空间结构

结构顾问：Schlaich Bergermann Partner

机电顾问：SC Consultant Limited

钢结构屋盖悬挑跨度大，考虑到屋盖钢结构的经济性，上部钢结构罩棚采用大跨度支座径向立体主桁架+环向平面次桁架+端部环向立体桁架+径向系杆结构体系。罩棚内部有大量机电设备，机电设计与下层膜材的完整性息息相关，结合场心体育照明和扩声设备的要求，需在下层膜材的前端开一个环向槽，作为体育场的照明和扩声通道。为使环向槽尽量窄，在设计前期需要结合照明深化设计和扩声深化设计对机电设备进行整合，在满足机电设备要求后，再在膜材上开孔。

与常规项目相比，本项目的罩棚设计相当于进行了一次综合天花设计，其难度在于体育照明和扩声设备、膜排布均需要厂家进行深化设计，在综合机电末端的设计完成后再进行膜材开孔，这就需要设计指引、总包牵头、各分包协同完成才能达能预期效果。

2.4 大地景观屋面的技术路线

大地景观屋面是衢州体育公园的最大亮点，同时也包含了最多的技术难点。首先是规模大，体育场部分的种植屋面面积约4万m2，为防水体系、排水体系、维护运维等带来了难度；其次是坡度大，为追求绿坡的自然形态，种植屋面的坡度在15°～40°之间，且变化较为“自由”，整个屋面的“找形”、固土措施异常重要；再次是大地景观屋面设计了步道、绿坡洞口、记忆线、出入口、机电洞口等诸多元素，加大了种植屋面的施工难度；最后是绿坡下清水混凝土异形空间为各专业的设计及协作带了巨大挑战。

（1）绿坡构造设计

为使绿坡下的公共空间干净、简洁，将绿坡设计为反梁结构，结构底板为一个平滑的曲面，饰面为清水混凝土。受反梁尺寸和绿坡形状的影响，绿坡底板至种植土层之间的较高空间需要填充，通过多方案比较，采用EPS土工泡沫作为填充层，其基本作用是将反梁填充平整并完成初步找形。设计阶段利用参数化工具按照一定密度的点位，根据绿坡顶部形态和绿坡标准构造确定填充层顶标高，并根据EPS模数要求进行有理化设计，通过BIM工具模拟EPS砌块的排布方式；在施工阶段根据模拟结果及控制点标高确保EPS填充层达到预期效果。填充层上为细石混凝土找平层，为防止滑移，找平层的配筋需要与固土的金属锚杆有效连接。找平层上为耐根穿刺防水层，绿坡的异形结构多，坡度大，设计选用的防水材料应服帖、不易滑移，以满足工程的结构需求，保证工程防水质量。种植屋面耐根穿刺防水层选用双层1.3mm厚聚合物水泥防水胶结材料+0.8mm厚聚乙烯丙纶复合耐根穿刺防水卷材。绿坡顶板满铺一层2mm厚的聚氨酯防水涂料作为底层防水保障。防水层上部为30mm高的排水板+200mm厚技术保障层+土工格室固土构造+250mm厚种植土。本项目的固土措施为金属锚杆+钢绞线+土工格室体系，金属锚杆的高度根据EPS填充层标高确定。

（2）排水体系设计

对如此大规模的种植屋面而言，有效、合理的排水体系对结构的安全、可靠起着至关重要的作用。首先对绿坡的坡度进行分析，通过参数化设计，量化屋面在不同区域的坡度；其次对整个屋面进行排水分区，并结合步道、洞口、GE线、出入口等设置排水沟；最后根据不同排水分区的排水面积、坡度确定排水沟的尺寸，排水管放置在种植土下的技术保障层中。为了防止水渗入反梁内部，在每个反梁格内设置两个排水孔，以便将渗入水及时排除。

（3）形态“自由”的出入口

11 绿坡坡度分析图

12 绿坡元素示意图

13 绿坡反梁示意图

14 施工中的体育场看台

15 二层平台R8 出入口

16 二层平台步道

17 四层平台步道

18 施工中的R1 出入口

19 施工中的R5 出入口

20 施工现场鸟瞰

体育场绿坡共有8个出入口，每个出入口的功能、形状都不相同。出入口是绿坡设计中技术难度最大、效果要求最高的地方，其上承载着高度变化巨大的绿坡，下部为形态自由需一次现浇成型的出入口顶板。每个出入口都经过了结构找形、结构体系确定、完成面调校、参数化定位、施工可行性研究等反复交互的过程。R1、R2出入口为弧形梁加斜梁结构体系，梁板一体化现浇成型，结构面即为完成面，因此结构找形和完成面调校，需经过反复多次实验才能确定最终的形态。整个区域的照明被设计在地面和柱子上，确保出入口整体干净、整洁。R3和R8出入口为拱形结构，拱形梁间距为3m，跨度约35.4m，拱顶由外往场心方向逐渐升高，拱的水平推力由3.8m标高的预应力拉梁承担。为减少覆土厚度，在拱顶两侧局部位置设置了双层结构板，由于拱形内壁变化较为剧烈、自由，因此拱形结构板需根据造型在每一个跨间位置进行异形出挑，使拱形内壁一次现浇成形。R4-R7出入口顶部绿坡坡度较缓，下部完成面为变化较为剧烈的拱形，因此根据效果要求上层为框架结构体系，下层的完成面为一次现浇混凝土挂板体系，双层板的设计完美地解决了上层绿坡形态和下层出入口顶板形态之间的矛盾。

3 结语

衢州体育公园自从项目公布以来就受到了业界广泛关注。大地景观屋面、清水混凝土效果、定制化非标准的细节设计成为本项目的亮点，也为本项目的技术实施带来了极大的挑战。体育场及附属设施作为整个项目的“排头兵”，承担着为整个项目的技术方案“开山辟路”的作用，众多的技术难点并无先例、规范可遵循。设计团队打破传统的设计流程，通过一体化、精细化的设计方法，联合方案方、专项顾问、建设单位、施工单位，在长达两年多的时间里边研究、边论证、边设计、边深化、边试验，逐个攻破项目难题，确保整个项目的技术落地。