中國建筑金屬結構協(xié)會(huì )
建筑鋼結構分會(huì )主辦
中國建筑金屬結構協(xié)會(huì )
建筑鋼結構分會(huì )主辦
為減少場(chǎng)館飾面過(guò)多裝修造成浪費，大運中心大量采用了清水混凝土工藝。深圳特區報記者 程海昆 攝
初夏時(shí)節，大運場(chǎng)館陸續交工，歷時(shí)三載，“綠水晶”、“春繭”、“竹林”驚艷亮相。這些一經(jīng)建成便成為特區新地標的國際水平建筑，不僅有著(zhù)時(shí)尚現代的外觀(guān)，演繹出建筑設計的精妙絕倫；而且忠實(shí)踐行了深圳承辦大運之初提出的“循環(huán)經(jīng)濟”和“以人為本”理念，高性?xún)r(jià)比地展示出綠色低碳的節儉之美與環(huán)保之利。
首創(chuàng )水晶石結構
難度不遜“鳥(niǎo)巢”
國際大體聯(lián)（ＦＩＳＵ）主席基里安，面對點(diǎn)亮燈火的大運中心三顆“晶石”，曾經(jīng)感嘆：“這是我在ＦＩＳＵ工作期間見(jiàn)過(guò)的最好、最美麗、最先進(jìn)的比賽場(chǎng)地，它們就像‘皇冠上的珍珠’。”
市建筑工務(wù)署有關(guān)負責人介紹，這種新穎結構是基于水晶石的造型構思設計而來(lái)，學(xué)名“空間折面網(wǎng)格結構”，經(jīng)清華大學(xué)、東南大學(xué)、華南理工大學(xué)共同進(jìn)行課題研究。這是一種世界上最新穎的結構形式，國際上首次應用于大型體育建筑，受力體系復雜，加工及安裝難度不亞于奧運“鳥(niǎo)巢”。
這種結構參考晶石構造，巧妙解決了鋼屋蓋的整體剛度、承重能力、動(dòng)力特性、節點(diǎn)性能等受力特性，使構建的斷面設計和節點(diǎn)形式設計達到了最優(yōu)化和安全可靠。簡(jiǎn)單解釋?zhuān)绻闷秸氖芰γ娉兄?，兩三層支撐結構的承受重量也就和單層的空間折面結構差不多，有點(diǎn)類(lèi)似拱橋的承重原理。
由于結構新穎、造型復雜，結構設計對于鑄鋼構件的質(zhì)量要求非常高，一個(gè)鑄鋼節點(diǎn)就達到９８噸，以前國內生產(chǎn)過(guò)最大的鑄鋼節點(diǎn)才４０噸，且至今沒(méi)有國家標準和驗收規范。市建筑工務(wù)署一方面督促中標企業(yè)在全國范圍內選擇最好的材料、最有實(shí)力的廠(chǎng)家，進(jìn)行研制開(kāi)發(fā)、加工生產(chǎn)；另一方面組織全國知名專(zhuān)家，對這些沒(méi)有國家標準和規范的工藝進(jìn)行會(huì )診和專(zhuān)題攻關(guān)，最終解決了鋼結構生產(chǎn)加工難題，填補了國內鋼結構體系中生產(chǎn)工藝和驗收規范的一項空白。
大運中心“一場(chǎng)兩館”鋼結構工程，全部獲得中國鋼結構質(zhì)量最高獎――鋼結構金獎和首批廣東省鋼結構金獎“粵鋼獎”。此外，體育場(chǎng)還被國家住建部評為深圳唯一“全國建筑施工安全質(zhì)量標準化示范工地”，并獲得國家ＡＡＡ級安全文明標準化誠信工地稱(chēng)號。
環(huán)保材料給力
隔熱隔音透光
大運會(huì )是在深圳最熱的８月份舉行，而且深圳全年一半時(shí)間屬于炎熱天氣，大運場(chǎng)館必須仔細考慮和采用高效的通風(fēng)、節能技術(shù)。
大運中心為了實(shí)現“水晶石”的建筑效果，外立面全部設計為全透明的圍護結構，給場(chǎng)館的隔熱節能帶來(lái)了巨大的考驗。
為解決這個(gè)難題，市建筑工務(wù)署同設計單位一起，對各種備選材料進(jìn)行實(shí)驗室檢測、計算機模擬和實(shí)體模型試驗，通過(guò)不斷比較論證，最后將外圍護結構設計為兩層，外層為ＸＩＲ?jiàn)A膠節能玻璃和聚碳酸酯板，內層為半透明的玻璃纖維張拉膜。
?。兀桑?jiàn)A膠節能玻璃是目前歐美廣泛應用的新型節能材料，具有通透、明亮、隔熱、隔音、環(huán)保、防炫光等特點(diǎn)，可見(jiàn)光透過(guò)率超過(guò)７０％，可見(jiàn)光反射率低于８％，可屏蔽９９．８％的紅外線(xiàn)及紫外線(xiàn)，在不影響可見(jiàn)光透過(guò)的前提下，可以提供很高的遮陽(yáng)系數，達到最大的遮陽(yáng)效果，在保證了建筑物通透性的同時(shí)，也保證了建筑的節能效果。
通過(guò)這兩層材料間形成空腔，可以將空腔間陽(yáng)光輻射造成的熱空氣全部由自然通風(fēng)系統帶走，其作用類(lèi)似呼吸幕墻，但比呼吸式幕墻更節約造價(jià)，施工更簡(jiǎn)單，較好地解決了透明圍護結構的節能問(wèn)題。
設計獨具匠心
海風(fēng)穿堂而過(guò)
大運中心的“綠晶石”用結構和材料乘涼；大運會(huì )開(kāi)幕式場(chǎng)館“春繭”則充分利用環(huán)境和自身結構的優(yōu)勢，引來(lái)深圳灣的海風(fēng)為觀(guān)眾和運動(dòng)員降溫。
深圳常年以東南風(fēng)為主，“春繭”設計師便在東南－西北朝向上設置了大量幕墻開(kāi)啟窗，以最大限度引入穿堂風(fēng)，使得南北朝向的體育館、游泳館、網(wǎng)球館和熱身館善用海風(fēng)，達到節能目的。
從海德三路望去，“春繭”地面比市政道路的地面高出兩層樓以上，深圳灣海風(fēng)可以輕易穿堂而過(guò)。位于“春繭”北面的熱身館和網(wǎng)球館，盡管被濱海大道和體育中心夾在中間，但由于地面高度達到２０米，整體高出濱海大道，自然通風(fēng)條件良好。
從外觀(guān)看，“春繭”狀的屋頂，只占全部外墻面積的１５％，屋頂透明部分也小于屋頂面積的２０％，可有效減少屋頂的陽(yáng)光直射面積，最大限度避免玻璃建筑“外面曬死人、里面熱死人”的情況出現。
進(jìn)入游泳館，抬頭可以看到，屋頂上方結合“春繭”網(wǎng)格，留出了屋頂１／１０左右的面積裝上了采光天窗，引入室外光。施工人員介紹，天窗玻璃采用的是彩釉中空夾膠玻璃，透光率小于１０％，在非采光的玻璃頂下，安裝了實(shí)體保溫層，起到自然采光和避免溫室效應的作用。
即便是在夏季氣溫最高的時(shí)候，“春繭”內部的自然降溫措施也十分細致。例如整體玻璃幕墻在光照最直接的部分設置了保溫層，與實(shí)體墻一樣隔熱。在無(wú)法設置保溫層的透明幕墻上，安裝了遮陽(yáng)卷簾系統，減少輻射熱影響。此外，場(chǎng)館的公共通道部分，大面積采用淺色外裝飾石材和屋面裝飾板，也是附加隔熱的主要措施。
空調：
智能之美
與家庭、辦公室不同，體育場(chǎng)館面積大、密封性較差，如何科學(xué)利用空調又不造成冷氣的隨意散失，這是大運場(chǎng)館的一門(mén)絕技。
據了解，空調系統節能方面，大運中心采用高能效冷水機組、ＶＲＶ智能化空調控制系統和環(huán)保制冷劑，采用變頻技術(shù)分區控制送風(fēng)，提高空調系統運行能效，降低運行費用；熱回收技術(shù)方面，使用了空調風(fēng)系統熱回收、冷水機組冷凝熱回收、制冰系統余熱回收技術(shù)，節約能源與后期運行費用。此外，重視自然通風(fēng)，在雙層皮的外圍護結構中，外表面設置多處開(kāi)口，通過(guò)對外圍護結構進(jìn)行合理的自然通風(fēng)和機械排風(fēng)優(yōu)化設計，降低夾層溫度和空調冷負荷。
根據“一場(chǎng)兩館”各自的建筑特征和使用要求，市建筑工務(wù)署在主體育場(chǎng)采用ＶＲＶ智能化空調控制系統，空調冷源分四區域設置，有利于經(jīng)濟運行，實(shí)現“集中與自由”相統一，效率提高４０％以上。
體育館中采用變風(fēng)量空調系統，可根據負荷變化調節場(chǎng)館送風(fēng)量，觀(guān)眾廳采用分層空調設計，無(wú)需冷卻高空較熱空氣，降低建筑能耗，比常規設備節能１０％以上。
游泳館采用目前空調領(lǐng)域最先進(jìn)的節能變頻技術(shù)及綠色環(huán)保的熱回收技術(shù)，可回收空調制冷主機冷凝熱，所產(chǎn)生熱水用于空調機組的再熱除濕處理，從而控制室內的溫濕度，不僅減少了污染，還有效利用了廢熱，提高了綜合能效。
照明：
低碳之美
大運中心美輪美奐的燈光效果有強大的硬件支持――全球最大的ＬＥＤ照明景觀(guān)系統。為解決耗電難題，各類(lèi)節能低碳設備和技術(shù)派上了用場(chǎng)。
大運中心照明景觀(guān)系統由成功實(shí)施了奧運“水立方”、“鳥(niǎo)巢”、上海世博會(huì )世博軸ＬＥＤ藝術(shù)燈光景觀(guān)工程的同一家公司負責。為實(shí)現獨特的水晶石效果，大運中心設計了２０多種不同配光，并運用世界領(lǐng)先的６個(gè)核心專(zhuān)利技術(shù)的獨立控制系統，可以同步控制２３８８０套智能燈具，共８８３５０個(gè)獨立控制單元，并可實(shí)現一年３６５天全自動(dòng)運行和監控。所有的燈具都安裝在鋼結構的部分主梁和次梁上，實(shí)現了燈具和線(xiàn)槽的隱蔽，完全消除了顯光，亮燈時(shí)見(jiàn)光不見(jiàn)燈，構成了美麗的剪影效果。
為了既美觀(guān)又經(jīng)濟，大運中心藝術(shù)燈光系統和公共區域照明，采用智能照明控制系統進(jìn)行控制。專(zhuān)門(mén)研發(fā)的百萬(wàn)顆專(zhuān)用ＬＥＤ芯片和非線(xiàn)性透鏡，具有節能、環(huán)保、體積小、耗電量低、壽命長(cháng)、高亮度、低熱量等優(yōu)點(diǎn)，燈具壽命可達５萬(wàn)小時(shí)以上，比熒光燈光源壽命長(cháng)２．５－３倍，比熒光燈光源節能６０％以上。場(chǎng)館內會(huì )客廳、休息室、功能房、采訪(fǎng)間采用的Ｔ５熒光燈，節能率也達到３５－５０％。
用水：
循環(huán)之美
除了泳池用水、飲用水以外，大運主要場(chǎng)館的用水充分實(shí)現了中水回用與循環(huán)使用，主要包括雨水利用技術(shù)、中水回用技術(shù)、節水設備應用等。
大運中心游泳館兩個(gè)池注滿(mǎn)水約１０萬(wàn)立方，照此數據，除以２００９年廣東省人均年用水量４８０立方米，夠一個(gè)人用２０８年，夠一個(gè)家庭用７０年。這些水資源使用完畢后不會(huì )白白浪費，大運中心各場(chǎng)館都配有水凈化、水循環(huán)設備，比如游泳池里的水，游泳池過(guò)濾系統反沖洗排水還有各場(chǎng)館淋浴間廢水，經(jīng)處理后，將回用于沖廁及周邊約２萬(wàn)平方米硬鋪地面沖洗和綠化用水。
為了確保用水質(zhì)量，這些回收水會(huì )再經(jīng)分類(lèi)處理或節約使用，比如沖廁所這樣的生活污水會(huì )經(jīng)管道送進(jìn)更專(zhuān)業(yè)的橫崗污水處理站，凈化后再次成為中水，匯入全市中水回用系統調度利用；綠化用水則在智能綠地灌溉系統的監控下節約使用，該系統能有效監控綠地土壤濕度，自動(dòng)開(kāi)啟噴灌設備，大大降低澆灌用水消耗。
除了中水，天上的雨水也要借來(lái)一用。
雨水收集循環(huán)系統的設計，是“春繭”努力實(shí)現綠色低碳運營(yíng)的亮點(diǎn)。在巨型鋼架板塊連接處，特別制造了流水槽，在雨季來(lái)臨時(shí)這些流水槽能夠將屋頂的雨水收集起來(lái)，依照設計的最佳線(xiàn)路注入排水槽和雨水收集池，經(jīng)過(guò)處理后用于整個(gè)體育中心的冷卻水和綠化用水。
大運中心室外地面全部采用透水混凝土，透水系數達３ｍｍ／ｓ。工程人員說(shuō)，就算拿水管直接扔在地上不停放水，也頂多出現臉盆大的水漬，連水洼都不會(huì )有。奧妙就在這混凝土下，布滿(mǎn)了縱橫交錯的暗溝，像人體的毛細血管，收集滲透水，迅速送進(jìn)人工湖補充景觀(guān)用水或者儲存用來(lái)灌溉。
大運中心因此成了中水、雨水的集約利用中心。據測算，大運中心中水利用的總水量為６８．９６萬(wàn)立方米／年，雨水利用的總水量為２３．２萬(wàn)立方米／年；室內消防用水全部利用現有的游泳池水，可節水０．２１萬(wàn)立方米／年；智能綠地澆灌可節水１５萬(wàn)立方米／年，并節約１０萬(wàn)元以上管理勞務(wù)支出。綜合起來(lái)，年節水約１０７．３７萬(wàn)立方米，夠２２００余人用一年。（互聯(lián)網(wǎng)）
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