天津奥林匹克中心体育场

王士淳　赵　敏

天津奥林匹克中心体育场是以2008年北京奥运会三大理念“绿色奥运”、“科技奥运”、“人文奥运”为主题创作构思的屋面造型，是以具有自然形态的“水滴”为题，从水滴入水寓意了人类回归自然的理想，为塑造“水滴”形体，通过计算机模拟“水滴”形态，建立了建筑形体模型。该模型是一个非常复杂的三维空间曲面，可在建立的模型上任意一点求得该点的三相坐标。屋面面积约78000m²(见图1)，其经线方向最大曲率半径由约340m过渡到最小曲率半径约30m，纬线方向最大曲率半径由约210m过渡到最小曲率半径约35m。经过对曲面形体的分析，将整个屋面分成上、中、下三部分，其上部表面可视为一个环形椭圆形平面，比较简单，曲率也较为平缓，屋面材料采用6mm厚实心PC板，用铝合金框式连接。其下部表面曲率也较为平缓，屋面材料采用12mm+1．5PVB+10mm夹胶彩轴玻璃。其中部表面最为复杂，屋面各部位曲率均为非高程曲线，只能用模型上各点的三相坐标点连线确定屋面曲线，屋面材料采用金属板，设计重点考虑以下几个问题：

图1～图５

(1)为实现复杂的空间曲面采用多层次、三维空间自由调整结构，确保曲面平滑过渡，取得圆润和谐的艺术效果。

(2)采用先进可靠的结构体系解决好安装工艺，伸缩变形、密封排水等问题。

(3)按照屋面风洞实验报告测量数据应用ANSYN有限元软件分析计算屋面体系构件的强度、刚度、变形等各项技术指标。

(4)充分考虑结构构造的先进性、安装施工的可行性、便捷性、经济性。

屋面系统施工

因该项屋面工程中部为最复杂部位，所以简要介绍中间部位的施工方案，这部分屋面材料采用金属板，其中底板为0．5mm厚条形(加肋穿孔)镀铝锌钢板，孔径φ2．0mm，穿孔率19％。底板上铺50mm，带铝泊玻璃棉作为吸音隔热层，上部防水板采用0．6mm条形镀铝锌钢板，压形后宽度为400mm，高直立锁边式构造连接，防水板上部铺设装饰板，装饰板选用25mm厚铝合金蜂窝板，施工方案是考虑以下几个问题：

图7～图8

1．屋面板底板

因为屋面纬线方向曲率远小于经线方向的曲率，而且底板没有防水功能的要求，所以底板采用沿纬线方向的排板方案，既美观、整洁，动感流畅，同时也可隐藏钢结构主檩以上的构件，以达到视觉美观的要求(见图2)。

2．副檩条布置

为达到屋面曲线的要求，副檩条布置分上下两层，下层副檩条以钢结构主檩条为支撑，按照三维空间曲面纬线坐标要求进行调节安装为主，同时兼顾经线方向的要求，上层副檩以下层副檩为支撑，按照三维空间曲面经线坐标要求进行调节安装为主，同时也兼顾曲面纬线方向的要求。上、下层副檩条的调节均采用可调节的檩托来完成(见图3、4、5、6)，经过上、下层檩条的组合调节基本形成屋面模型的轮廓。

3．防水板布置

在已经安装的上层副檩条上安装防水板固定支座，安装固定支座时再按照屋面模型的三维坐标要求对固定支座进行最后一次调节，最终由固定支座点组成的曲线形成准确的三维空间曲面。将整个屋面分为56个分区，每个分区沿曲面的经线方向铺设防水板，采用直立锁边的构造形式与固定支座连接(见图7)。

4．装饰板布置

为保证屋面外外表面的平滑圆润达到预想的质感效果，在防水板层上安装装饰板，装饰板采用平板以纵、横向分格拉缝方式围合成曲面屋面，经过对屋面模型模拟分析，平面板基本板块尺寸长2500mm～3000mm，宽700mm，经线方向拉缝100mm，纬线方向50mm(相邻平面板块转角均在3°以内)，装饰板采用可调节连接体系，与防水板直立锁边肋相连接，完全可以达到光滑过渡的曲面效果(见图8)。