中央電視臺(tái)10月8日訊 9日，位于北京工業(yè)大學(xué)校園內(nèi)的北京工業(yè)大學(xué)體育館將迎來(lái)“好運(yùn)北京”2007年國(guó)際羽毛球邀請(qǐng)賽，接受第一場(chǎng)大賽經(jīng)驗(yàn)。藍(lán)天白云下的“扁平羽毛球”狀的體育館在秋高氣爽中顯得越發(fā)灑脫輕盈，散發(fā)出不可抗拒的迷人魅力。
北京工業(yè)大學(xué)體育館主體結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，屋蓋為空間張弦索撐網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)（跨度達(dá)93米），支撐于角度等分的圓周（直徑93米）上的36根鋼筋混凝土圓柱上，熱身館屋蓋為單層鋼網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，支撐于角度等分的橢圓（長(zhǎng)軸57米、短軸41米）上的20根鋼筋混凝土圓柱上，外裝修以玻璃幕墻、金屬幕墻和石材為主，屋面為金屬屋面板和半透陽(yáng)光板。
93米弦支穹頂結(jié)構(gòu)創(chuàng)世界記錄 每平米用鋼60公斤
走進(jìn)工大體育館，穹頂似天寧?kù)o致遠(yuǎn)。房頂5道環(huán)向鋼索和每環(huán)56根徑向鋼拉桿在空中編織成魚(yú)網(wǎng)狀——張弦穹頂結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的上部是一個(gè)球冠頂面的單層網(wǎng)殼，由很多鋼管組成，下部用鋼索撐起來(lái)。整個(gè)穹頂?shù)膬?nèi)側(cè)直徑為93米，外側(cè)直徑為98米，再加上兩側(cè)懸挑出來(lái)的兩翼，總用鋼量不到1200噸，相當(dāng)于每平米60公斤。而“鳥(niǎo)巢”的用鋼量每平米在400公斤左右，“水立方”每平米也有200公斤。
據(jù)北京工業(yè)大學(xué)副校長(zhǎng)張愛(ài)林介紹，如果用單層網(wǎng)殼支撐這么大的跨度，結(jié)構(gòu)就會(huì)很笨重，也會(huì)浪費(fèi)很多鋼材，因此在體育館網(wǎng)殼下面要使用高強(qiáng)度的鋼索進(jìn)行張拉，將網(wǎng)殼支撐住。最終，體育館鋼結(jié)構(gòu)體系采用了預(yù)應(yīng)力弦支穹頂結(jié)構(gòu)。
這一長(zhǎng)約150米、寬約120米的鋼結(jié)構(gòu)還創(chuàng)造了世界建筑史上的紀(jì)錄———世界上跨度最大的預(yù)應(yīng)力弦支穹頂，最大跨度達(dá)93米。
巧用預(yù)應(yīng)力 四兩撥千斤
據(jù)張愛(ài)林介紹，預(yù)應(yīng)力弦支穹頂結(jié)構(gòu)是巧用了預(yù)應(yīng)力，從而起到了四兩撥千斤的效果。他解釋說(shuō)，預(yù)應(yīng)力就是在構(gòu)件中提前加力來(lái)應(yīng)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)本身所受到的荷載，包括屋面自身重量的荷載、風(fēng)荷載、雪荷載、地震荷載作用等等。施加預(yù)應(yīng)力是通過(guò)拉緊鋼索來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這和拉弓有異曲同工之處。當(dāng)弓弦被拉緊時(shí)，弓身就會(huì)拱起，產(chǎn)生一個(gè)向前的力。同理，通過(guò)機(jī)器拉緊鋼索會(huì)使羽毛球館的鋼網(wǎng)架向上拱起，從而產(chǎn)生和外荷載效應(yīng)相反的力。
他說(shuō)，預(yù)應(yīng)力的施加使羽毛球館擁有輕盈外觀的同時(shí)“骨架”也不失堅(jiān)韌和剛強(qiáng)，同羽毛球、藝術(shù)體操這兩個(gè)觀賞性和競(jìng)技都同樣很強(qiáng)的項(xiàng)目所傳達(dá)出的柔中帶剛的體育精神不謀而合。
北京市設(shè)計(jì)工程研究院副院長(zhǎng)張然說(shuō)，通過(guò)這種形式，場(chǎng)館鋼結(jié)構(gòu)每平方米用鋼量不到100公斤，而普通鋼結(jié)構(gòu)每平方米用鋼量則翻一倍還要多。
通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)先進(jìn) 9100個(gè)出風(fēng)口使風(fēng)速小于0.2米/秒
無(wú)論羽毛球比賽，還是藝術(shù)體操的帶操比賽，遭遇任何不規(guī)則的氣浪，羽毛球和絲帶的運(yùn)動(dòng)軌跡都會(huì)被改變。特別是羽毛球比賽對(duì)風(fēng)速的要求更高，因?yàn)閲?guó)際羽聯(lián)的要求為恒溫26度，送風(fēng)量不能超過(guò)0.2米/秒。而這個(gè)風(fēng)速，幾乎就是“一絲風(fēng)也沒(méi)有”。北工大體育場(chǎng)是怎么保證在流火的八月，把室內(nèi)溫度降至25攝氏度，風(fēng)速不能超過(guò)0.2米/秒的呢？
張愛(ài)林道出了個(gè)中“奧妙”：采用觀眾席席下送風(fēng)的空調(diào)設(shè)計(jì)，也就是看臺(tái)內(nèi)增設(shè)空調(diào)送風(fēng)管道，讓涼風(fēng)從觀眾的座椅下面吹出來(lái)。每?jī)蓚€(gè)座位下面，有三個(gè)直徑各13厘米的送風(fēng)口，整個(gè)體育館中，這樣的送風(fēng)口共有9100多個(gè)。
采用這樣的設(shè)計(jì)有兩個(gè)好處:首先是降低了風(fēng)速。風(fēng)速大小與出風(fēng)管道的橫截面積是成反比的，把一個(gè)出風(fēng)口“分解”成了9100多個(gè)出風(fēng)口，風(fēng)速當(dāng)然就小了；其次是避免了空調(diào)風(fēng)向?qū)?chǎng)上運(yùn)動(dòng)員的影響。一般體育館空調(diào)的送風(fēng)管道是在屋頂，風(fēng)從上面吹下來(lái)，再吹向四面的觀眾席，冷氣在由上面轉(zhuǎn)向側(cè)面的過(guò)程中會(huì)形成一個(gè)渦旋氣流，影響到羽毛球的飛行線路，現(xiàn)在將出風(fēng)口設(shè)計(jì)在觀眾席下，回風(fēng)口設(shè)計(jì)在兩層觀眾席之間，就避免了渦旋氣流的產(chǎn)生。
如此，羽毛球館內(nèi)比賽場(chǎng)地的風(fēng)速可以控制在0.2米/秒以下，完全符合國(guó)際羽聯(lián)的要求。除了保證運(yùn)動(dòng)員能發(fā)揮最佳的競(jìng)技水平，也能保證觀眾席的舒適度——觀眾席的溫度在25℃至27℃之間，場(chǎng)內(nèi)則是26℃到28℃。
“在北京最炎熱的八月，在場(chǎng)內(nèi)觀眾多達(dá)7500人的情況下，實(shí)現(xiàn)對(duì)場(chǎng)館內(nèi)風(fēng)速和溫度如此嚴(yán)格的控制，這在奧運(yùn)歷史上是沒(méi)有過(guò)的?！睆垚?ài)林副校長(zhǎng)說(shuō)。
