9月15日,第十四屆全運會在陜西西安精彩開啟。承擔十四運開閉幕式及賽事主場館重任的,是西北地區最大的體育場——西安奧體中心體育場。體育場建筑形態取意自西安市花石榴花,建筑面積15.2萬平方米,可容納6萬名觀眾同場觀看。建設者傾力聚智,90天完成5.8萬平方米金屬屋面施工,為“石榴花”披就盛裝,驚艷世界。
28片“花瓣”造“城市符號”
2020年7月,西安奧體中心體育場正式交付使用;2021年9月,被命名為“長安花”的體育場迎來全運會。西安奧體中心體育場擁有國際標準400米綜合田徑場,共設9條環形跑道、10條直跑道,內含1塊國際標準足球場。作為我國西北地區首獲國際田聯一級場地認證的體育場,西安奧體中心體育場也是國內首個實現5G全覆蓋的智慧體育場,第12個6萬座以上大型綜合體育場。
從空中俯瞰,體育場宛如一朵由28片花瓣組成的碩大“石榴花”,絲綢之路是其設計脈絡,寓意“絲路啟航,盛世之花”。安裝公司項目經理李銳介紹道,“花瓣”是體育場的罩棚,項目團隊使用28個“花瓣”單元構成了花朵的抽象形態。
構思精巧的造型背后,是復雜嚴苛的設計。28片“花瓣”共有7種不同造型,部分屋面高差達到了10米,整座體育場異型結構更是多達6020塊。獨特的罩棚設計,構成體育場舒展的造型,營造出豐富絢麗第五立面效果。
2021年5月,全球知名專業體育場數據網站StadiumdB發布“2020年度全球最佳體育場”評選結果。西安奧體中心體育場榮獲“2020年度全球最佳體育場TOP10”,在建筑專家評審團投票中排名第三位,成為年度中國唯一上榜的體育場。作為全運會開閉幕式的場館, 西安奧體中心將成為西安“城市符號”。
毫米級微調搭高空“手術臺”
5.8萬平方米金屬屋面面積相當于10個標準足球場大小,整體呈異形空間曲面結構,6020塊面板中僅有4塊完全相同,且屋面最高點約57米。如此高、大、奇的外衣,保證每一處都能合身至關重要。為此,項目引入“BIM +3D掃描”技術,分三步走實現量體裁衣。
首先是BIM建模。安裝公司金屬屋面深化設計團隊根據設計院提供的建筑外形模型,為項目金屬屋面系統18000根檁條和6600塊面板搭建起可視化三維模型。其次是3D掃描。通過3D掃描機器人,對現場主體鋼結構進行掃描,提取實體的點云數據,降噪及逆向處理后,獲得基本實體點云模型。最后是合模分析。將點云模型與原設計模型整體導入BIM比對,確定結構設計與現場實際安裝結構的偏差值。如此一來,根據偏差值精準深化屋面檁條模型,將安裝誤差控制在1毫米內,讓起伏屋面呈現完美曲線。
“我們的工作就像在58米起伏不平的高空拼一張大圖”,項目總工程師趙歡解釋道,金屬屋面建設者又被稱為“鐵裁縫”,每根檁條、屋面板在他們手中變成了一條條絲線,BIM中的坐標點就好比是一個針孔,再以亞毫米的精度“穿針引線”,一針針縫合出“外衣”的形狀和外觀。
為將設計理念“一比一”精確還原,原本精致的女生被屋面上的太陽曬得黢黑,大家都笑著說這才算融入項目團隊。BIM設計師王菲,每天要在現場至少兩小時,每次下現場身上除了圖紙、測量工具,還多了幾本厚厚的BIM書籍。項目通過運用BIM技術,節約建模時間30天,節省材料和安裝費用1000萬元,整體縮短工期15天。2020年6月,項目獲得中國建筑防水領域最高獎金禹獎。
90天攻堅再現“西安速度”
2019年5月11日開始進行屋面施工,面臨90天閉水節點,項目部組織項目立即展開與鋼結構工程穿插施工。施工高峰期,近600名作業人員與11臺大型機械同場有序作業,實現屋面區域全覆蓋施工,為保障西安奧體中心體育場屋面工程保質保量出色完成。
此前,金屬屋面深化設計通常使用人工錄入數據的方式,完成一座普通場館類BIM建模工作需耗費數月時間。項目引入Grasshopper參數化設計,通過編寫建模邏輯算法,使計算機根據擬定的算法自動生成模型結果。由此一來,機械性的重復操作被計算機的自動運算取代。項目全部BIM工作只需2名設計師共同配合即可完成。與人工錄入數據相比,可節約建模時間30天,縮短工期15天,節省材料和安裝費用1000萬元。
檐口屋面最高點約58米,6000多個構件的高空拼裝和交叉作業危險系數極高。項目團隊采用了“模塊化”拼裝技術,通過Rhinoceros等軟件進行應力計算和百余次反復驗校,將構件分成數百個單元進行地面拼裝、分片吊裝、高空對接,再運用大型的吊裝設備整體吊裝就位。如此一來, 危險的高空作業被“搭積木”方式替代,施工效率較高空施工提升30%。
項目施工跨越西安最熱的6到8月,西北的夏季紫外線分外強烈,光滑的金屬屋面經過一整天的太陽照射,表面溫度可達65攝氏度,打個雞蛋上去都能熟。要上到金屬屋面沒有電梯,項目每個人的“必修課”就是能熟練通過鋼梯籠、鋼梯爬到屋頂。“在檢查施工的過程中稍不注意,手就會被燙出個大泡,趕上雨季,稍不留神就被澆成落湯雞。”項目A片區工長申超峰回憶道。
2019年10月20日,項目團隊統一著裝,全體來到施工現場,共同觀摩最后一塊屋面板的安裝。這塊只有一毫米厚度的鋁鎂錳合金板是屋面安裝最后一道工序,標志著多達11層的屋面系統至此全部安裝完成,也見證了二局人攻堅克難、誓報履約的勇氣與智慧。
白天,體育場內是緊張激烈的各項賽事;晚上,市民游客散步健身、“全運時間”被按下慢放鍵;道旁,LED泛光照明讓靜靜佇立的“石榴花”極富動感韻律。當世人發現一個激情澎湃的“新西安”,發現這個世界級聲譽的場館時,故事也剛剛開始……
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