参数化设计实践—衢州市体育中心体育场

▲衢州市体育中心体育场

衢州市体育中心项目，位于衢州市区西部的高铁新城中部，紧邻高铁西站，以杭衢高铁建设为契机，全面融入杭州都市圈。项目以“大地景观公园”为核心概念，将园区以大地景观设计手法统筹设计。项目包括“一场三馆”建设，其中“一场”为3万座体育场，“三馆”为1万座体育馆、2000 座游泳馆、1个综合训练馆。

▲建筑场地分布

为使体育场整体尽可能保持简洁干净、通透大气的效果，意在入场的时候给人最好的观感和体验，因此体育场观众出入口和体育场片墙，均使用清水混凝土材料，清水混凝土展开面积14.5万平方米，贯穿整个场馆，益汇达负责该两项清水砼施工。

▲体育场夜景鸟瞰

体育场及配套设施包括3万座的主体育场，建筑面积约5.8万㎡，停车楼建筑面积约2.8万㎡。体育场看台上空覆盖了完整的环状钢结构罩棚，屋盖仅通过9个支撑点支撑在下部混凝土片墙上方。

▲体育场结构概况

体育场首层平面功能为竞赛功能用房，设备机房和配套观众服务用房等。二层为下层看台室外观众平台，主要功能为观众疏散通道、观众卫生间、配套观众服务设施和主席台后的贵宾休息厅。三层为包厢层配套相关服务。四层为上层看台室外观众平台，主要功能为观众疏散通道、观众卫生间、配套观众服务设施。

▲体育场夜景鸟瞰

▲出入口多曲面混凝土出入口

▲混凝土效果环环相扣

作为体育场特色之一，八个造型独特、四种“奇形”的拱形双曲面出入口均匀分布在体育场不同位置，尤其是8号门，40米的跨度，从表面由一圈一圈拱形组成。为使清水混凝土设计效果完美呈现，益汇达团队结合此前异形双曲面项目经验，制定了一系列施工流程。

▲不同造型的双曲面出入口

软件模型深化前夕与各专业相关设计师进行设计确认，与设计思想对话充分理解设计理念。出入口异形双曲面的二维CAD软件无法满足深化条件，因此使用Rhino软件配合Grasshopper插件进行深化，背楞深化完成后进行编号，统一编号的位置、大小。

▲8号出入口异形双曲面Rhino模型

▲异形双曲面出入口定形背楞模板体系及

▲出入口异形双曲面定型背楞

▲背楞编号

在本项目中，出入口异形双曲面采用双层木背楞体系，纵向的背楞根据架子的跨度来进行深化，背楞深化完成后，按照图纸对定位背楞模板进行加工完成后，进行事先预拼，现场根据背楞的位置进行放线搭设架子，受力满足要求后才可进行施工。

▲下料任务单

▲CNC全数控自动加工机床

▲弧形背楞加工处理

▲现场双曲面加固

▲异形双曲面定型背楞安装

木质背楞安装完成后开始拼装衬板，出入口双曲面造型用12mm厚的模板无法弯曲出其造型，因此采用双层模板工艺，一层衬板一层面板，依次按照顺序拼装。

▲异形双曲面衬板安装

▲异形双曲面面板安装

在出入口檐口施工时，由于檐口均为双曲面异形，因此檐口部分与出入口部分分两次施工完成。第一次施工到出入口边梁下口，第二次在出入口屋面搭设钢管架，用于檐口的支撑，檐口的模板用12mm厚的模板，次龙骨则为木质弧形背楞，纵向主龙骨采用C型钢，利用高强通丝螺杆加山型卡和垫片双螺帽进行加固，侧面与倾斜面用钢管加顶托进行支撑。

▲8号出入口环廊

▲每两个曲面中有1个约10cm的缝隙

▲6号出入口环廊

本工程主要的清水构件为异形片墙柱，共60片，最大高度为28.7米。片墙柱两侧大面为木纹清水混凝土效果，异形模板体系数量较大，模板蝉缝坡角大小角度不一，每一片清水片墙形状都不相同，需要不同的模具打造，施工难度较大，对混凝土浇筑也有较高的要求。

▲体育场片墙柱模型示意图

因此在项目施工前期，总包单位和益汇达团队施工团队共同结合现场条件及以往经验，通过提前策划施工方案、排版及专项、多次的技术交底工作，从混凝土配比、排版入手，到模板排版深化、优化高、低台地蝉缝到同一标高，确定每块模板尺寸、螺杆间距，项目团队对本工程大面积的清水混凝土工艺应用进行一一对比确认，从而制定出最适合该项目的施工方案。

▲施工鸟瞰

“样板引路，样板先行”，为了确保本项目清水混凝土施工质量和效果，上海宝冶与益汇达团队在现场制作了片墙柱效果测试1:1样板段，针对清水混凝土模板支撑体系、异形清水混凝土构件制作、清水细部处理方法、清水混凝土施工组织及管理措施进行了深度研究，从而有力的保证了项目之后的顺利进行。

▲1:1样板段

在深化设计方面，根据我单位多年清水混凝土施工经验，针对本项目的异形双曲面清水混凝土墙体，主张采用木模板散拼施工体系，利用CAD软件将每一层的楼板及梁共同进行深化设计。

▲片墙深化图

为保证异形模板的加工效率、增大模板的利用率，满足现场加固条件，因此模板面板及背楞的加工均采用数字化方法加工完成。将深化排版及编号完成后的模型通过相关软件操作进行二次深化分割，再对模板加工排版，模板排版完成后将图纸转换CNC全数控自动加工机床进行相关的加工。

▲全自动数控机床加工图

模板加工完成后，按照模板排版图，安装已经加工完成模板。针对片墙柱直线段，模板与模板的拼缝需用1.5mm厚双面胶条封边，用于控制、调整其模板标高以及防止漏浆。模板安装完成后安装几字梁次龙骨，使用方圆扣作为主龙骨进行加固。

▲模板加固

在针对片墙柱弧形段时，常规的型钢加固体系难以满足弧形段受力要求，弧形背楞在水平螺杆对应标高处将内弧圆弧造型改为垂直于地面的直角。柱体加固使用背靠背槽钢进行对拉加固，加固完成后使用斜撑钢管进行顶撑，斜撑角度垂直于弧形梁底呈90°角。

益汇达团队联合总包单位，于项目前期在现场制作了不同试块，用于对比清水混凝土颜色、强度、和易性效果，最终确认了在满足对混凝土强度的前提下，具有良好的施工性能、良好的耐久性和满足清水混凝土特殊要求的配合比设计。

▲混凝土浇筑

▲木纹清水混凝土片墙

▲片墙整体排列

效果展示

▲片墙整齐排列效果

▲8号多曲面出入口

项目信息

项目地址：浙江，衢州

建筑面积：24.5万平米

清水面积：14.5万平米

建设单位：衢州市西区开发建设管理委员会

设计单位：MAD建筑事务所，悉地国际（深圳）设计顾问有限公司

总包单位：上海宝冶集团有限公司

清水施工：北京益汇达清水建筑工程有限公司