首創(chuàng)水晶石結(jié)構(gòu)難度不遜“鳥巢”

國際大體聯(lián)(FISU)主席基里安，面對點(diǎn)亮燈火的大運(yùn)中心三顆“晶石”，曾經(jīng)感嘆：“這是我在FISU工作期間見過的最好、最美麗、最先進(jìn)的比賽場地，它們就像‘皇冠上的珍珠’。”

深圳市建筑工務(wù)署有關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，這種新穎結(jié)構(gòu)是基于水晶石的造型構(gòu)思設(shè)計而來，學(xué)名“空間折面網(wǎng)格結(jié)構(gòu)”，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(jié)構(gòu)形式，國際上首次應(yīng)用于大型體育建筑，受力體系復(fù)雜，加工及安裝難度不亞于奧運(yùn)“鳥巢”。

這種結(jié)構(gòu)參考晶石構(gòu)造，巧妙解決了鋼屋蓋的整體剛度、承重能力、動力特性、節(jié)點(diǎn)性能等受力特性，使構(gòu)建的斷面設(shè)計和節(jié)點(diǎn)形式設(shè)計達(dá)到了最優(yōu)化和安全可靠。簡單解釋，如果用平整的受力面承重，兩三層支撐結(jié)構(gòu)的承受重量也就和單層的空間折面結(jié)構(gòu)差不多，有點(diǎn)類似拱橋的承重原理。

由于結(jié)構(gòu)新穎、造型復(fù)雜，結(jié)構(gòu)設(shè)計對于鑄鋼構(gòu)件的質(zhì)量要求非常高，一個鑄鋼節(jié)點(diǎn)就達(dá)到98噸，以前國內(nèi)生產(chǎn)過最大的鑄鋼節(jié)點(diǎn)才40噸，且至今沒有國家標(biāo)準(zhǔn)和驗(yàn)收規(guī)范。市建筑工務(wù)署一方面督促中標(biāo)企業(yè)在全國范圍內(nèi)選擇最好的材料、最有實(shí)力的廠家，進(jìn)行研制開發(fā)、加工生產(chǎn);另一方面組織全國知名專家，對這些沒有國家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的工藝進(jìn)行會診和專題攻關(guān)，最終解決了鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)加工難題，填補(bǔ)了國內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)體系中生產(chǎn)工藝和驗(yàn)收規(guī)范的一項(xiàng)空白。

大運(yùn)中心“一場兩館”鋼結(jié)構(gòu)工程，全部獲得中國鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量最高獎——鋼結(jié)構(gòu)金獎和首批廣東省鋼結(jié)構(gòu)金獎“粵鋼獎”。此外，體育場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(biāo)準(zhǔn)化示范工地”，并獲得國家AAA級安全文明標(biāo)準(zhǔn)化誠信工地稱號。

環(huán)保材料給力隔熱隔音透光

大運(yùn)會是在深圳最熱的8月份舉行，而且深圳全年一半時間屬于炎熱天氣，大運(yùn)場館必須仔細(xì)考慮和采用高效的通風(fēng)、節(jié)能技術(shù)。

大運(yùn)中心為了實(shí)現(xiàn)“水晶石”的建筑效果，外立面全部設(shè)計為全透明的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，給場館的隔熱節(jié)能帶來了巨大的考驗(yàn)。

為解決這個難題，市建筑工務(wù)署同設(shè)計單位一起，對各種備選材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室檢測、計算機(jī)模擬和實(shí)體模型試驗(yàn)，通過不斷比較論證，最后將外圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計為兩層，外層為XIR夾膠節(jié)能玻璃和聚碳酸酯板，內(nèi)層為半透明的玻璃纖維張拉膜。

XIR夾膠節(jié)能玻璃是目前歐美廣泛應(yīng)用的新型節(jié)能材料，具有通透、明亮、隔熱、隔音、環(huán)保、防炫光等特點(diǎn)，可見光透過率超過70%，可見光反射率低于8%，可屏蔽99.8%的紅外線及紫外線，在不影響可見光透過的前提下，可以提供很高的遮陽系數(shù)，達(dá)到最大的遮陽效果，在保證了建筑物通透性的同時，也保證了建筑的節(jié)能效果。

通過這兩層材料間形成空腔，可以將空腔間陽光輻射造成的熱空氣全部由自然通風(fēng)系統(tǒng)帶走，其作用類似呼吸幕墻，但比呼吸式幕墻更節(jié)約造價，施工更簡單，較好地解決了透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能問題。

設(shè)計獨(dú)具匠心海風(fēng)穿堂而過

大運(yùn)中心的“綠晶石”用結(jié)構(gòu)和材料乘涼;大運(yùn)會開幕式場館“春繭”則充分利用環(huán)境和自身結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢，引來深圳灣的海風(fēng)為觀眾和運(yùn)動員降溫。

深圳常年以東南風(fēng)為主，“春繭”設(shè)計師便在東南-西北朝向上設(shè)置了大量幕墻開啟窗，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(dá)到節(jié)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。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(dá)到20米，整體高出濱海大道，自然通風(fēng)條件良好。

從外觀看，“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?shù)年柟庵鄙涿娣e，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(xiàn)。

進(jìn)入游泳館，抬頭可以看到，屋頂上方結(jié)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(yīng)的作用。

即便是在夏季氣溫最高的時候，“春繭”內(nèi)部的自然降溫措施也十分細(xì)致。例如整體玻璃幕墻在光照最直接的部分設(shè)置了保溫層，與實(shí)體墻一樣隔熱。在無法設(shè)置保溫層的透明幕墻上，安裝了遮陽卷簾系統(tǒng)，減少輻射熱影響。此外，場館的公共通道部分，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(diào)：智能之美

與家庭、辦公室不同，體育場館面積大、密封性較差，如何科學(xué)利用空調(diào)又不造成冷氣的隨意散失，這是大運(yùn)場館的一門絕技。

據(jù)了解，空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能方面，大運(yùn)中心采用高能效冷水機(jī)組、VRV智能化空調(diào)控制系統(tǒng)和環(huán)保制冷劑，采用變頻技術(shù)分區(qū)控制送風(fēng)，提高空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行能效，降低運(yùn)行費(fèi)用;熱回收技術(shù)方面，使用了空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)熱回收、冷水機(jī)組冷凝熱回收、制冰系統(tǒng)余熱回收技術(shù)，節(jié)約能源與后期運(yùn)行費(fèi)用。此外，重視自然通風(fēng)，在雙層皮的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)中，外表面設(shè)置多處開口，通過對外圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的自然通風(fēng)和機(jī)械排風(fēng)優(yōu)化設(shè)計，降低夾層溫度和空調(diào)冷負(fù)荷。

根據(jù)“一場兩館”各自的建筑特征和使用要求，深圳市建筑工務(wù)署在主體育場采用VRV智能化空調(diào)控制系統(tǒng)，空調(diào)冷源分四區(qū)域設(shè)置，有利于經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)“集中與自由”相統(tǒng)一，效率提高40%以上。

體育館中采用變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)，可根據(jù)負(fù)荷變化調(diào)節(jié)場館送風(fēng)量，觀眾廳采用分層空調(diào)設(shè)計，無需冷卻高空較熱空氣，降低建筑能耗，比常規(guī)設(shè)備節(jié)能10%以上。

游泳館采用目前空調(diào)領(lǐng)域最先進(jìn)的節(jié)能變頻技術(shù)及綠色環(huán)保的熱回收技術(shù)，可回收空調(diào)制冷主機(jī)冷凝熱，所產(chǎn)生熱水用于空調(diào)機(jī)組的再熱除濕處理，從而控制室內(nèi)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(yùn)中心美輪美奐的燈光效果有強(qiáng)大的硬件支持——全球最大的LED照明景觀系統(tǒng)。為解決耗電難題，各類節(jié)能低碳設(shè)備和技術(shù)派上了用場。

大運(yùn)中心照明景觀系統(tǒng)由成功實(shí)施了奧運(yùn)“水立方”、“鳥巢”、上海世博會世博軸LED藝術(shù)燈光景觀工程的同一家公司負(fù)責(zé)。為實(shí)現(xiàn)獨(dú)特的水晶石效果，大運(yùn)中心設(shè)計了20多種不同配光，并運(yùn)用世界領(lǐng)先的6個核心專利技術(shù)的獨(dú)立控制系統(tǒng)，可以同步控制23880套智能燈具，共88350個獨(dú)立控制單元，并可實(shí)現(xiàn)一年365天全自動運(yùn)行和監(jiān)控。所有的燈具都安裝在鋼結(jié)構(gòu)的部分主梁和次梁上，實(shí)現(xiàn)了燈具和線槽的隱蔽，完全消除了顯光，亮燈時見光不見燈，構(gòu)成了美麗的剪影效果。

為了既美觀又經(jīng)濟(jì)，大運(yùn)中心藝術(shù)燈光系統(tǒng)和公共區(qū)域照明，采用智能照明控制系統(tǒng)進(jìn)行控制。專門研發(fā)的百萬顆專用LED芯片和非線性透鏡，具有節(jié)能、環(huán)保、體積小、耗電量低、壽命長、高亮度、低熱量等優(yōu)點(diǎn)，燈具壽命可達(dá)5萬小時以上，比熒光燈光源壽命長2.5-3倍，比熒光燈光源節(jié)能60%以上。場館內(nèi)會客廳、休息室、功能房、采訪間采用的T5熒光燈，節(jié)能率也達(dá)到35-50%。

用水：循環(huán)之美

除了泳池用水、飲用水以外，大運(yùn)主要場館的用水充分實(shí)現(xiàn)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(jié)水設(shè)備應(yīng)用等。

大運(yùn)中心游泳館兩個池注滿水約10萬立方，照此數(shù)據(jù)，除以2009年廣東省人均年用水量480立方米，夠一個人用208年，夠一個家庭用70年。這些水資源使用完畢后不會白白浪費(fèi)，大運(yùn)中心各場館都配有水凈化、水循環(huán)設(shè)備，比如游泳池里的水，游泳池過濾系統(tǒng)反沖洗排水還有各場館淋浴間廢水，經(jīng)處理后，將回用于沖廁及周邊約2萬平方米硬鋪地面沖洗和綠化用水。

為了確保用水質(zhì)量，這些回收水會再經(jīng)分類處理或節(jié)約使用，比如沖廁所這樣的生活污水會經(jīng)管道送進(jìn)更專業(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(tǒng)調(diào)度利用;綠化用水則在智能綠地灌溉系統(tǒng)的監(jiān)控下節(jié)約使用，該系統(tǒng)能有效監(jiān)控綠地土壤濕度，自動開啟噴灌設(shè)備，大大降低澆灌用水消耗。

雨水收集循環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計，是“春繭”努力實(shí)現(xiàn)綠色低碳運(yùn)營的亮點(diǎn)。在巨型鋼架板塊連接處，特別制造了流水槽，在雨季來臨時這些流水槽能夠?qū)⑽蓓數(shù)挠晁占饋恚勒赵O(shè)計的最佳線路注入排水槽和雨水收集池，經(jīng)過處理后用于整個體育中心的冷卻水和綠化用水。

大運(yùn)中心室外地面全部采用透水混凝土，透水系數(shù)達(dá)3mm/s。工程人員說，就算拿水管直接扔在地上不停放水，也頂多出現(xiàn)臉盆大的水漬，連水洼都不會有。奧妙就在這混凝土下，布滿了縱橫交錯的暗溝，像人體的毛細(xì)血管，收集滲透水，迅速送進(jìn)人工湖補(bǔ)充景觀用水或者儲存用來灌溉。

大運(yùn)中心因此成了中水、雨水的集約利用中心。據(jù)測算，大運(yùn)中心中水利用的總水量為68.96萬立方米/年，雨水利用的總水量為23.2萬立方米/年;室內(nèi)消防用水全部利用現(xiàn)有的游泳池水，可節(jié)水0.21萬立方米/年;智能綠地澆灌可節(jié)水15萬立方米/年，并節(jié)約10萬元以上管理勞務(wù)支出。綜合起來，年節(jié)水約107.37萬立方米，夠2200余人用一年。