亚洲青年运动会主场馆建筑与结构一体化设计

潘勇 易田 庞熙镇

建开 ©李 瞰鸟

1 流动的建筑，飞舞的浪花

亚洲青年运动会（以下简称“亚青会”），是亚洲规模最大的综合性青年运动会。第三届亚青会原定于2022年12月在广东省汕头市举行。亚青会主场馆暨汕头大学东校区项目（以下简称“亚青会主场馆”）包含了2.2万座体育场、6 000～8 000座多功能体育馆、1.8万m多功能会议中心等场馆，集体育竞技、健身、会议等功能于一体，是一座具有国际一流水准的多功能体育综合体，赛时将作为亚青会开幕式场地、田径和体操比赛训练场地及主媒体中心，赛后将作为汕头大学东校区的一部分投入运营。

亚青会主场馆设计充分结合汕头独特的海洋文化，以“飞舞的浪花”为主题，营造出富有灵动气韵，与在地环境融为一体的流动的建筑形象。

连续起伏的屋面将体育场馆和会议中心连为一体，融合原本独立的建筑体量，形成一系列内外交织的城市公共空间。参观者可在移步换景中，感受不同于一般建筑的丰富空间体验——流畅的建筑与空间相互渗透，超越了传统意义上的建筑边界。

2 建筑结构一体化设计

结构作为建筑的骨架，是影响空间的重要元素。亚青会主场馆设计与施工历时仅两年九个月，为确保设计效果及工期计划的实现，从概念方案阶段开始，建筑与结构专业就确定了一体化同步设计的工作模式。在建筑概念完成时，结构专业便及时判定结构合理性，减少反复，提升效率，并且为缩短工期，设置了一系列边界条件，确保结构设计不超限，减少因超限审查所需的时间等。

建筑与结构设计团队最终确定，面向海面的拱桁架最大跨度达到118m（小于120m），钢结构单体长度不超过300m。亚青会主场馆的结构体系为：体育场下部混凝土结构采用“框架+减震支撑”，上部钢屋盖结构采用“倒三角桁架+拱桁架”；体育馆下部混凝土结构采用“框架+BRB防屈曲减震支撑”，上部钢屋盖结构采用“单层网壳+桁架”，单层网壳短轴方向结构净跨94.1m，矢跨比1/12。

除了主体框架性的配合，建筑结构一体化设计的亮点在各个层面都得到了展现。

2.1 精准控制的外形拟合度

建筑的形体飞舞灵动，流转变化，仿佛浪花卷上海岸，瞬间凝固，一气呵成。这样复杂的形态需要建筑、结构、屋面及幕墙专业的密切配合，才可完整还原设计概念。在建筑外形确定后，模型的外皮便被有理化地提交给结构、屋面及幕墙专业进行深化。与常规的建筑专业仅对屋面和外立面提资不同，亚青会主场馆的提资不仅包括建筑的屋面，还包含与其连为一体的外幕墙、内幕墙和天花。在屋面、幕墙专业完成深化并复核构造厚度后，结构专业按相应厚度在模型中扣减，形成结构完成面模型，再在此模型中将钢结构切分细化，形成最终的钢结构骨架。在与结构专业的深化配合中，建筑专业通过全模型实时调整设计截面，平衡视觉效果或视差，灵活处理的方式保证了建筑中重要空间形态的轻巧性，最终将工艺品一般的建筑呈现在汕头东海岸。

2.2 旋转放射的体育馆单层网壳

体育馆的单层网壳钢穹顶，是目前国内已完工项目中跨度最大的单层网壳结构。为实现秩序中略带动感的效果，呼应灵动活泼的设计概念，整体穹顶径向钢架采用了非中心对称的形式。因场地照明及声场的需求，环向钢梁的布置由中间的圆形过渡到椭圆，马道也随环形钢梁设置。机电送风、排烟等路由被设置在马道顶部，天窗也按照结构的节奏规律分布在穹顶周围。其他可能在场中出现的设备末端均被协调至结构圈之外，为比赛场地保留了整齐清晰的空间。

2.3 随形就势的混凝土景观屋面

会议中心屋面为多形态三维曲面，从地面延伸而来，这样多坡度、多变化的屋面，在国内已建成项目中并不多见。设计采用了重型厚覆土绿化种植屋面结构，并根据屋面波浪起伏的造型，选择了钢筋桁架楼层板结构，通过二维平面拟合复杂的三维曲面。同时，设计也解决了不定形屋面的固土种植、防水排水、通行安全等系统性问题，创造了独一无二的城市观海平台。

2.4 数控的马道参数化设计

场馆的钢结构设计逻辑理性、比例精美，设计之初便考虑将结构暴露。马道需满足上人检修、声光电布置及设备更换的要求，体育场马道结合桁架设置，体育馆马道吊挂设置。为满足建筑效果，马道踏面与钢结构需高度一致，且环向与钢结构主梁对应一致。由Grasshopper软件定义钢结构底面，偏移找面后生成马道踏面，并综合考虑建筑屋面的外形。马道在行走上不一定与规范要求的坡道完全适配，深化时将坡度超过8%的坡道调整为踏步，根据等高踢面、不等距踏面的参数设置生成阶梯，再将此面进行模型转译，以便结构专业进行钢结构深化。

2.5 富有韵律的清水混凝土看台

体育建筑的看台拥有重复的韵律，但看台的背面却常被当作消极空间来处理。考虑到体育场观众席的背面面向汕头大学和海面，是重要的城市景观面，在建筑、结构专业的紧密配合下，我们在功能性与美观性之间取得了平衡。看台由精细的现浇混凝土Y形柱及斜梁支撑，满足受力及美观要求。

2.6 极具节奏的体育场钢柱阵列

体育场屋面尺寸最大约300m，整体荷载较大。由于其临海（最近270m），且汕头为强风多发地区，因此在与结构专业讨论后，体育场屋面钢结构采用“预应力柱内拉索+弹簧阻尼复合减震支座”的组合，实现了西看台区域钢柱纤细、空间通透、屋面檐口轻薄的建筑效果。建筑外围的钢柱主要承受拉力，最小直径只有600mm。钢柱与钢架有节奏地从屋面落地，形成良好的秩序感。

2.7 轻巧趣味的体育场看台钢梯

连接体育场西侧看台背面楼座与大平台的疏散钢梯，被轻巧地嵌入钢筋混凝土柱列中，并充分发挥结构优势，将轻盈通透的特性展现得淋漓尽致。钢梯上下两端锚固在混凝土梁面，两侧仅通过两根纤细的拉杆稳固，底部采用TMD减振技术，实现悬挑飘逸的建筑效果，同时满足人行舒适度要求。机电路由及设备提前预留穿孔，避免明显外露。梯侧的玻璃栏杆增加了构件的通透性，保证了钢梯面向城市界面一侧较佳的展示效果。

3 结语

亚青会主场馆在设计语言、建筑公共性、空间体验、地域特色、参数化设计、减震抗风、绿化屋面等方面进行了多项创新设计，为确保其落地，全专业一体化的设计概念贯穿始终，建筑、结构、机电、装修、屋面、幕墙、景观、泛光等专业均由建筑专业统筹，通过全模型手段进行一体化设计，以实现对设计及施工建设的有效控制。建筑结构一体化设计是其中重要的一环，实践证明，对于亚青会主场馆这种复杂三维曲面及复合连续空间的设计而言，建筑与结构专业同步共享模型信息，有利于提升设计效率、实现精准控制，在设计阶段乃至深化及现场施工配合阶段，均是非常有效的系统性设计方法。

1 日景鸟瞰

1 叶果摄影

2-3,8-11 广东省建筑设计研究院有限公司提供

4-7,12-15 李开建摄影

16 潘勇摄影

业主：汕头市东部城市经济带建设开发管理中心

建设地点：广东省汕头市东海岸新区

建筑设计：广东省建筑设计研究院有限公司

方案设计：ADG 建筑创作工作室

主创建筑师：潘勇

设计团队：潘勇、陈雄、庞熙镇、易田、罗文、戴志辉、黄亦彬、孙家明、邵国伟、黄河清、袁峻豪、梁蕙茵、谢海彬

施工图设计团队：潘勇、陈雄、庞熙镇、易田、罗文、戴志辉、张春灵、黄亦彬、孙家明、陈佳明、邵国伟、黄河清、袁峻豪、梁蕙茵、张成辉、谢海彬（建筑）；区彤、谭坚、罗赤宇、张艳辉、李文生、石煦阳、杨新、刘淼鑫、林全攀、戴朋森、张连飞、林松伟、刘思为（结构）；庄孙毅、钟世权、张文武、黄宇清、田立春、张洽、苏俊勇、欧阳奕鑫、肖幸怀、刘新月、艾煜桐（电气）；刘福光、赖振贵、叶志良、李建俊、钟可华、李东海、张爱洵（给排水）；郭勇、郭林文、屈永强、廖捷、陈小辉、许杰、廖勇坤（空调）；庄孙毅、钟世权、周一锋、黄宇清、田立春、甘臻、申雨佳、龚为瑜、肖幸怀（智能化）帷幕咨询：广东省建筑设计研究院有限公司建筑幕墙设计中心

金属屋面：北京维实万事达建筑科技有限公司

幕墙设计：深圳市大地幕墙科技有限公司

景观设计：棕榈设计集团有限公司

室内设计：ADG 建筑创作工作室、广州市壹挚室内设计有限公司

泛光照明：FLD 光照未来（广州）照明创意设计有限公司

标识设计：深圳市问道标识有限公司

绿建设计：广东省建筑设计研究院有限公司绿建研究中心

施工单位：中国建筑第八工程局有限公司

用地面积：16.3 万m

总建筑面积：14.7 万m

设计时间：2019.04—2019.12

建设时间：2019.07—2021.12

体育场下部混凝土结构采用“框架+减震支撑”，上部钢屋盖结构采用“倒三角桁架+拱桁架”；体育馆下部混凝土结构采用“框架+BRB防屈曲减震支撑”，上部钢屋盖结构采用“单层网壳+桁架”。

The lower concrete structure of the stadium adopts frame and damping support,and the upper steel roof adopts inverted triangular truss and arch truss.The lower concrete structure of the gymnasium adopts a frame and BRB anti-buckling damping support,and the upper steel roof structure adopts single-layer mesh shell and truss.

2 建筑结构拆分图

会议中心屋面为多形态三维曲面，设计采用了重型厚覆土绿化种植屋面结构，并根据屋面波浪起伏的造型，选择了钢筋桁架楼层板结构，通过二维平面拟合复杂的三维曲面。

The roof of the conference center is a polymorphic three-dimensional curved surface.A heavy-duty thick cladding green planting roof structure is used.Based on the waving shape of the roof,a reinforced truss floor slab structure is chosen to fit the complex three-dimensional surface through a two-dimensional plane.

3 会议中心屋面大样图

4 会议中心景观屋面5 会议中心屋面面海景观阶梯

6 东侧日景

7 夜景鸟瞰

体育馆马道吊挂设置。为满足建筑效果，马道踏面与钢结构需高度一致，且环向与钢结构主梁对应一致。由Grasshopper软件定义钢结构底面，偏移找面后生成马道踏面，并综合考虑建筑屋面的外形。

The gymnasium walkway is set up in combination with the suspension of trusses.To meet the architectural expression,the walkway step must have the same height as the steel structure,and the ring direction must correspond to the main beam of the steel structure.The steel structure base is defined by Grasshopper,and the surface is offset to create the walkway step.The shape of the roof is also considered.

8 体育馆钢结构及马道轴测图

9 体育馆剖面图

体育场屋面尺寸最大约300m，整体荷载较大。体育场屋面钢结构采用“预应力柱内拉索+弹簧阻尼复合减震支座”的组合，实现了西看台区域钢柱纤细、空间通透、屋面檐口轻薄的建筑效果。建筑外围的钢柱主要承受拉力，最小直径只有600mm。

The maximum size of the stadium roof is about 300m and the overall load is large.The stadium roof steel structure adopts a combination of prestressed in-column ties and spring damped composite damping bearings to achieve the architectural expression.The steel columns on the perimeter of the building,which are mainly in tension and have a minimum diameter of 600 mm.

10 体育场西看台墙身大样

11 体育场剖面图

12 体育馆比赛场13 体育场内场全景

14 西北入口夜景15 体育场看台钢梯

16 入口灰空间