亚运会新建运动场馆
广州亚运会新建运动场馆
赵西安
（ 中国建筑科学研究院，北京100013）
提 要：本文介绍了2010年广州亚洲运动会一些新建运动场馆的结构、建筑、屋面和幕墙的设计，这些场馆体现了近年
来我国场馆工程钢结构设计施工技术的新发展。
关键词：亚运会 场馆工程 大跨钢结构 金属屋面 幕墙 设计
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）。
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
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。
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）。
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
屋面大梁跨度超过70m ，截面为H1100X500X18X12。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，1100X500X20X30；外环桁架上弦为299X12钢管，下弦为351X16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）。
屋面大梁通过万向球支座与混凝土柱顶连接（图9）。
图8 高强钢拉杆与屋面主要钢构件拉接 图9 万向球形支座
1.2 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
图10 体操馆结构平面布置 图11 钢结构轴测图
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450X250X14X14。钢结构分析采用ANSYS 、MIDAS 等软件。用钢量6548t 。
图12 体操馆钢结构剖面 图13 训练区正交钢管桁架 训练区采用正交平面桁架，杆件为箱形截面，弦杆300X200X12X12；腹杆200X200X8X8（图13） 。 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
1.3 历史博物馆
历史博物馆陈列亚运史料，平面68mX44m ，高度25.4m ，建筑面积2130m2。一、二层为钢筋混凝
图16 博物馆竖向剖面 图17 悬挑部分钢结构布置
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）。
39000m2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，防锈性能较高，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）。
1.4
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
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
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）。
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 33 完整的屋盖钢结构系统 图 34 主体网壳的杆件布置
图35 屋盖钢结构安装 图36 钢屋架内观和300年实木跑道
钢屋盖外形为半椭球面，水平投影144mX120m ，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D559X8~D610X12，斜撑D325X6。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D508X10~D599X14，腹杆D325X6~D356X10。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。
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39 蓝色的海螺 图40 开敞亮丽的室内空间
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）。
图41 屋盖的中心圆形部分和周边螺旋形部分
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。
屋面钢结构分为三部分：
图42 两重整体张弦穹顶
1. 中部圆形张弦结构
幅射形布置18榀张弦梁，上弦箱形250mmX10mm ，支座处加厚至14mm 。下弦D5X109拉索。中央拉力环4根D5X91拉索。拉索强度1670MPa 。
辐射形布置36榀张弦梁，上弦箱形400mmX12mm ，支座初加厚至16mm 。
下弦D5X127拉索。环索4根D5X187。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147mX124m ，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 （图
45）。金属屋面做法是（图46）：
主 馆 训 练 馆
3mm 单层铝板 3mm 单层铝板
TPO 防水卷材 铝锰镁刚性防水
9mm 隔音水泥板 TPO 防水卷材
200mm 酚醛泡沫保温板 100mm 酚醛泡沫保温板
0.3mmPE 隔汽层 9mm 隔音水泥板
9mm 隔音水泥板 1mm 压型钢板
1mm 压型钢板 100mm 吸音层
1mm 穿孔铝板
图45 钢结构布置 图46 主馆屋面金属板以下各层作法
六、海心沙
海心沙原是珠江上的一个荒岛，作为亚运会举行开幕式和闭幕式的主会场，建造了大型看台和罩棚，罩棚为悬挑式钢管桁架结构，覆盖张拉膜（图47~图48）。
图47 海心沙观众台拉索悬挑罩棚 图48 钢管桁架支承薄膜屋面
七、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。而根据比赛的结果，它们的使用质量都达到或超过了相应奥运场馆的水平。