空间结构专栏冰雪礼赞——冬季运动场馆设计中的建筑结构协同创新

冰上体育建筑类型(场地）

1982年，梅季魁教授承接了吉林滑冰馆的设计任务，找沈教授配合做结构，希望在结构形式上有所创新。他们结合这一工程特点经过反复讨论决定应用一种 新的预应力双层悬索系统 。

采用平行布置的预应力双层悬索体系，承重索与稳定索 相互错开半个柱间 布置。

该屋盖结构的优点：

?承重索与稳定索在竖向交叉， 节省结构空间；

?中间的筒形与两边的波形屋面很好地解决了 排水问题；

?支承结构与波形屋面结合形成 空间框架 ，既增强了结构刚度，又实现了新颖建筑造型。

建成后为第六届全国冬运会主场馆。

1986年，中国空间结构学会在吉林召开了现场会，美国、德国、日本等国的专家也专程到吉林参观。

1987年，参加了在美国举行的“ 国际先进结构展览 ”。

黑龙江速滑馆于1995年竣工。中国冰上运动的摇篮，占地面积33000m ² ，建筑面积22000m ² ，大厅净高24m。

柱面+球面组合双层螺栓球网壳，跨度86.3m，长190m；

通过壳面优化使得结构受薄膜力为主，用钢量27kg/m ² 。

黑龙江省速滑馆承办了第三届亚冬会，全国八运会、九运会、十冬会速滑决赛，2009年世界大学生冬运会。

当代建筑在地域性与国际化上一直存在纷争。体育建筑其本身是全球性的国际化产物，无论我们接受与不接受，其全球化已成为一种社会语境。但是，全球化并不能掩盖中国几千年形成的、仍在延续的独特地域的历史特质。 对地域性表达的探索正是隐含了建筑师以空间视角对城市现状、社会问题以及发展方式的思考和探索。

建设地点：

新疆维吾尔族自治区乌鲁木齐市水西沟镇

建设内容：

速度滑冰馆、冰球馆、冰壶馆、运动员公寓、媒体中心等。

基地面积： 366800㎡

建筑面积： 76200㎡

结构形式：

速度滑冰馆预应力张弦结构，跨度118m。冰球馆、冰壶馆双曲网壳结构。

设计时间： 2011年

建成时间： 2015年

传承新疆独特的地域文脉——适风、适雪、适寒

?以纯净的白色屋顶勾勒出自然雪貌的造型意向;

?以层状处理的横向线条模拟戈壁独有的岩层地貌；

?以细密的回纹图案镂雕水平遮阳板对地域特色进行抽象呼应。

群体集聚： 应用群体集聚的规划方法，形成规模化的冰雪体育建筑簇群；

单体收缩： 建筑单体形态集缩，降低体形系数和体量高度，抵挡低温与风雪的侵袭；

形态共栖： 建筑簇群形态共栖，提取符号，显性控制引导。

工程概况

速滑馆（观众座席3015座），平面呈椭圆形，主要包括混凝土看台及平面张弦钢桁架屋盖。

①方案一、二：支座推力达到400t，框架柱抗侧刚度设计难度大;

②方案三、四：结构性能相差不大，方案四 竖向刚度更大，经济性更好。

结构体系

桁架截面均为倒三角形，三角形桁架截面高度2.2~3.8m，宽度3m。为满足造型，局部采用三层桁架构造。

风洞试验研究

抗震性能研究

塑性水平较低，塑性铰分布在个别主张弦桁架和外圈纵向联系桁架上。

断索分析

断索后杆件应力比

1.0恒荷载+0.5活荷载作用下，断索后结构最大位移为413mm= L /285，共有18根的杆件应力比不满足规范要求，但未出现结构倒塌。由于采用了合理的结构设计方案，结构在断索后仍保持了很好的整体稳定性。

支座与节点设计

弹性滑动支座

全过程施工模拟

现场施工

获奖情况

建设地点： 河北省承德市

建设内容： 比赛馆、训练馆

基地面积： 46036㎡

建筑面积： 28250㎡

结构形式： 钢混与网架

设计时间： 2016年

建成时间： 2019年

符号象征——冰砺河石

建筑灵感源于武烈河畔的河石、冰砺，与冰上运动中心的运动空间相契合，完整的量感体现体育建筑的力量感，建筑形象地景化。

承德冰上中心内部空间

结构体系——正放四角锥螺栓球网架

训练馆

结构验算——训练馆

恒荷载+活荷载作 用下最大位移值为93mm< L /250， L =39m，为结构短边跨度。

杆件强度及稳定应力 应力比均小于0.90，满足规范和设计要求。

结构验算——综合体育馆

恒荷载+活荷载作用 下最大位移值为154.5mm< L /250， L =70.8m，为结构短边跨度。

杆件强度及稳定应力 应力比均小于0.90，满足规范和设计要求。

工程概况

定位结合城市发展场馆，满足全国冬季运动会的高标准赛事需求，赛后作为国家冬季项目运动队、自治区冬季项目运动队、呼伦贝尔体校、海拉尔中小学以及当地冰雪运动爱好者的训练场馆，同时兼顾全民健身使用、城市活动、民族赛马活动的多功能体育馆。其中大道速度滑冰馆建筑面积为26957m ² ，面积为现有全国同类最小，高度40.28m。

自然：白云 山川 牧场 奔马

洁白的哈达

民族的色彩

因地制宜 因需制宜 因时制宜

气候适应： 大空间屋顶利于排雪排雨，形成中央高两侧低的形态。

文化适从： 从民族文化中提取精神符号，在方案中抽象和隐喻。

技术适宜： 增加东西向脊线，减小屋顶结构难度。

群体集聚： 应用群体集聚的规划方法， 形成规模化的冰雪体育建筑簇群。

单体集约： 建筑单体形态集缩，降低体形系数和体量高度，抵挡低温与风雪的侵袭。

形态共栖： 建筑簇群形态共栖，提取符号，显性控制引导。

大道馆屋面形式及空间体系

形体适寒、减少开窗、天窗采光、保温节能

屋面排雪排水示意

大道馆剖面图比较

建筑表达：

“为人民的体育建筑”创造开放共享的市民空间；

理性原真，适度创新：形式美学、技术应用、空间功能高度统一；

与地域需求、人文环境、自然气候协调适应。

结构创新：

新颖结构形式与建筑功能要求的和谐统一；

符合自然、合理、高效的结构美学原则；

符合建筑技术（包括构造、材料、施工技术）的发展方向。