试论体育建筑设计中建筑与结构的协调与融合

张海康 李继勇

（凯里学院 贵州·黔东南 556011）

近年来，随着我国社会经济的稳步发展，我国建筑行业也呈现了较为快速的发展态势。而对于体育建筑来说，作为建筑行业非常重要的组成部分，优化其设计方案，体现体育建筑的特色及功能价值显得尤为重要。值得注意的是，不同城市、不同地区的体育建筑设计，在结构方面存在很大的差异，这可能和所在地文化、城市属性有关。而要想优化体育建筑设计，则有必要重视体育建筑设计建筑与结构之间的协调性与融合性，遵循相关设计原则，把控协调要点，使设计方案体现出优化、完善的特征优势、由此可见，本文围绕“体育建筑设计中建筑与结构的协调与融合”进行分析研究具备一定的价值意义。

1 体育建筑与结构协调设计的基本原则分析

基于体育建筑与结构协调设计过程中，需遵循一些基本原则，以此保证设计方案的优化及可行性。总结起来，基本原则如下：

1.1 适用性原则

对于适用性原则来说，指的是体育建筑结构选型，需与建筑空间的要求相符合；同时，结构选材需符合建筑的基本功能及创作要求等。一方面，对于建筑结构选型来说，为了符合建筑空间要求，需以建筑空间、建筑造型为依据，选取适宜的结构体系，进而使建筑的应用功能要求得到有效满足。另一方面，对于结构选材需要符合建筑功能要求来说，则需以建筑施工功能为依据，选取适宜的结构材料。以游泳馆为例，其湿度比较大，可以先用铝合金结构，发挥其防腐性能作用。针对天气环境恶劣的地区，考虑到建筑内部外观能够让人感受到温暖，可以使用木结构。此外，在建筑材料不断发展过程中，建筑结构设计也需与时俱进，合理科学地应用一些新型建筑材料，达到节能降耗的效果。

1.2 经济性原则

体育建筑与结构协调设计的经济性原则，指的是基于结构设计过程中，需选取适宜的结构体系，并确保结构分析设计模型和实际情况保持一致性。对于结构体系来说，在受力上需均匀合理，传力需直接；基于一定跨度基础上，可以确保造价控制在合理范围当中。与此同时，基于适用性条件满足的情况下，择优选择受力效果好的结构体系，比如拱结构、桁架结构以及张弦梁结构等。并且，需对拉索进行合理应用，对结构支座推力起到很好的平衡作用，并提升结构的强度及刚度，对结构内力分配进行优化，进一步使构件截面尺寸有效减少。此外，在结构分析设计方面，需确保科学性及准确性，确保结构模型和实际结构之间维持一致性；对于结构模型和荷载取值需和结构实际情况保持一致性以外，还有必要对节点构造与结构体系之间的关联性充分考量，并考量节点具体刚度对结构整体受力产生的影响，确保符合经济性基本原则。

1.3 绿色美观原则

在体育建筑与结构协调设计中，需遵循绿色美观的基本原则，结构工程师需重视自身能力的提升，让结构设计体现出绿色环保的特点，并使建筑结构的美感有效体现出来。一方面，为了体现建筑结构设计的绿色环保特点，可对自然光进行巧妙利用，把自然光引入室内当中，起到节约能源的作用，进一步使能源利用效率得到有效提升。并且，在结构设计期间，需重视建筑光影效果及艺术表现力的增强，针对一些木材材料，回收利用，体现节能环保的优势。另一方面，为了体现建筑结构的美观性，在结构布置方面有必要和建筑之间保持高度协调性，对结构构件进行有序排列，增强节奏感及韵律美；与此同时，重视细部节点设计的精细化程度，使建筑结构的色彩表现得到有效增强。

2 体育建筑设计中建筑与结构的协调要点分析

如前所述，对体育建筑与结构协调设计的基本原则有了一定程度的了解。而要想使体育建筑设计中建筑与结构的协调性得到有效增强，还有必要掌握具体的协调要点。总结起来，具体协调要点如下：

2.1 建筑设计与结构体系协调要点

在建筑设计过程中，需保证与结构体系之间的协调性。例如：伦敦自行车馆、宝安体育场等建筑项目，以结构将建筑造型表现出来，使室内建筑空间体现出通透的特点，使结构与建筑之间完美地融合在一起。与此同时，对于建筑结构体系来说，需与建筑室内空间感受保持吻合，比如：常熟市体育馆使用了六道换锁的联方形弦支穹顶结构，使撑杆高度有效降低，使建筑对室内净空高度的要求得到有效满足；又比如，在列治文奥运滑冰馆中，使用了新型的木拱结构体系，和室内装修风格保持一致性，进而使结构体系与建筑风格之间的统一性特点有效展现出来。此外，在结构体系选取过程中，需和自然采光相结合，实现和结构融为一体的采光体系。以鲍思高学校体育馆为例，把自然光巧妙地引入至室内，使能源有效节约，并使能源的利用效率得到有效提升。又比如：同济大学嘉定校区体育馆，采取了导光管与张弦梁撑杆一体化设计方法，使满天星的效果有效营造出来，使建筑光影效果及艺术表现有效增强。

2.2 建筑设计与结构构件协调要点

对于建筑结构构件自身来说，需具备特定的美感，比如以重复布置的方式，使结构构件的韵律美及节奏感得到有效体现，进一步使建筑的艺术效果得到有效增强。与此同时，建筑结构构件还需采取合理的布置方式，使受力更加合理、均匀，使力与美的结合得到有效体现。以复旦正大体育馆为例，通过拱结构的应用，对部分屋面荷载承担，拱截面体现出纤细的特点，能够使建筑造型的需求得到有效满足；与此同时，屋盖吊索采取的是琴弦式扇形布置方式，使力和形的轻柔之美有效展现出来。总之，在体育建筑设计过程中，需重视与结构构件之间的协调，进而使体育建筑设计的美感得到有效体现。

2.3 建筑设计与节点设计协调要点

对于建筑结构节点来说，可以选择隐藏式设计方式，使室内空间的纯净特点得到有效体现。以崇明体育中心综合训练馆为例，其节点设计过程，针对铝合金单层网壳，实施不锈钢板式节点，节点和结构体系可以有效地融合，使内部空间体现出韵律美、整洁等特点。与此同时，对于崇明游泳馆来说，其节点在安装之前进行开孔操作，在安装好螺栓与铆钉之后，加盖节点盖板，使螺栓外露的状况得到有效避免，使室内效果的完整性得到有效保障。

当然，为了使建筑设计与节点设计之间更融洽地协调，还需要针对节点实施精细化设计，将建筑的美感有效体现出来。比如，同济大学嘉定校区游泳馆中，其张弦梁采取了撑杆与节点一体化设计方式，节点体现出美观、精细的特点。比如，列治文奥运滑冰馆，其主拱端部采取了销轴节点设计方式，使强烈的机械感得到有效体现。又比如，对于崇明游泳馆，其中的下部拉索节点，选取了精细化设计方式，使强烈的韵律感及设计感有效体现出来。

3 具体工程案例分析

为了体现体育建筑设计中建筑和结构的协调与融合之美，下面主要以复旦大学体育馆为例，然后对其具体协调与融合设计遵循的原则及要点进行分析。基于建筑造型层面分析，复旦大学体育馆为矢跨较小的扁壳，然后基于扁壳上方位置进行倾斜拱的布设，其建筑跨度为71米，属于综合性体育馆，主要功能包括：训练、演出、比赛、集会等等。并且，复旦大学体育馆在建筑设计过程中，充分遵循了与结构协调设计的基本原则，具体包括：

（1）适用性原则的体现。以建筑提供资质的限制条件为依据，并结合体育建筑与结构协调设计的基本原则，基于适用性原则层面考量，屋面主骨架结构使用了三管桁架，采取骨脊布置形式，双向传力，互相为面外稳定支撑，不但能够使建筑内部空间要求得到有效满足，还能够让结构的刚劲骨感有效体现出来。与此同时，对于“飞杆—斜拉索”，属于膜材支撑骨架结构，每一个单元为倒角锥形，可以把屋面荷载向横向桁架传递，并将室内空间轻盈美观、主次分明的特点有效展现出来。

（2）经济性原则的体现。对于体育馆的屋面荷载，基于拱和屋面主骨架之间，具备适当的受力分配，且上部拱与屋面主骨架结构的界面尺寸能够体现出经济、合理的特点。经分析，拱承担了20%左右的屋面荷载，屋面主骨架结构则承担剩余大约80%的屋面荷载，使荷载分配平衡点的经济性得到有效体现。与此同时，外环桁架与各榀横桁架之间相连接，使屋盖面内的刚度与空间整体性得到有效强化，使屋面主骨架的变形得到有效协调，使屋面主骨架结构的作用有效发挥出来。此外，外环桁架属于主桁架支座位置的双向传力构件，符合相关抗震传力规范标准要求；基于拱脚支座部分，以铰接的形式，使支座位置的弯矩有效释放，并让支座位置的构件截面体现出细小的特点。

（3）绿色美观原则的体现。基于绿色、美观层面考量，体育馆屋面采取透光膜材作为覆盖材料，白天可把自然光引进室内，使能源得到有效节约；晚上屋面膜材基于灯光的作用下，可以将建筑的柔和美感有效体现出来。

总之，复旦大学体育馆在建筑设计过程中，为了体现和结构之间的协调与融合，充分遵循了适用性原则、经济性原则、绿色美观原则，并充分和结构体系、结构构件、节点设计充分协调及融合，使设计体现出优化、完美的优势。

4 结语

综上所述，在体育建筑设计过程中，需重视其结构设计，考虑建筑设计与结构设计之间的合理协调及有效融合，充分遵循适用性原则、经济性原则、绿色美观原则，并将建筑设计与结构体系协调、建筑设计与结构构件协调、建筑设计与节点设计协调的要点及优势有效体现出来，使建筑设计方案更加优化、完整，进一步为建筑设计的经济效益、生态效益及社会效益的提升奠定夯实的基础。