濱江「蓮花碗」12年記,東方審美與「基建狂魔」

2020-12-22 飛鳥與禾

我們先來捋一捋時間軸。

2008年,杭州啟動奧體中心博覽城規劃,CCDI悉地國際建築設計顧問有限公司(當時名為「中建國際設計顧問有限公司」,下稱「CCDI」)與美國NBBJ組成聯合團隊的設計方案中標。

主體育館、體育館(遊泳館)是該設計中最璀璨的手筆。

2009年,主體育館開工建設。

2016年,主體育館竣工,驚豔世人,被親切的稱為「錢塘江畔一躲盛開的蓮花」。

2020年5月,主體育館主體結構通過工程驗收;次月,施工方首次披露了內部模樣——外部驚豔,內部同樣盡顯東方審美與中國建設實力。

從概念、圖紙到現實,12年之後的今天,我們依然不能對這座特大型特級體育建築的最終狀態進行總結,「Not Yet」,這座新世紀「百年建築」,仍在不斷「自我迭代」。

不斷「自我迭代」的「百年蓮花」

1/6 全國唯二

「中國杭州獲得2022年亞運會舉辦權」。2015年9月,亞奧理事會主席艾哈邁德親王一錘定音。

杭州,成為第三座舉辦這一國際賽事的中國城市。杭州奧體中心博覽城(以下簡稱「杭州奧體中心」)的規劃與設計,構成了促使這一決議落地的最大說服力——全國超8萬人體育場僅有三座,杭州奧體中心博覽城主體育場即是其中之一。

杭州奧體中心主體育場內部全景

杭州奧體中心主體育場(2020年第19屆亞洲運動會主場館,CCDI悉地國際+美國NBBJ),以80800座席僅次於「鳥巢」。此前,全國各城市奧體中心的主體育場看臺席數通常規劃在60,000人左右。此後,國務院也不再批覆超80,000人體育場館,杭州奧體中心主體育場將在很長一段時間內,保持全國第二。

杭州奧體中心主體育場和網球中心決賽館已成為濱江奧體標誌和杭州城市地標

橫貫而過的七甲河,將杭州奧體中心內的土地肌理切斷,為「三統三分」的運營模式埋下伏筆。杭州奧體中心主體育場和網球中心決賽館,就坐落在其中的濱江區塊,設計本意為「古老的杭州絲綢,順錢塘江蹁躚而來,環繞結節」,但因富有禪意的光影效果和曲線優美的婀娜「身段」,而被市民贊為「大、小蓮花」,廣為流傳。

大、小蓮花及商業配套

兩座建築共佔地8萬多平方米,總建築面積更是超越22萬平方米。兩者之間還配套一處商業地塊,共24萬平方米,包括12萬平方米地下車庫和12萬平方米商業綜合體。整個商業區塊為地鐵TOD。體量龐大,規劃前瞻,對體育設施的超前理念,讓後來者很難單從體量上超越濱江奧體。

自此,在體育理念與設施建設方面,北、杭、廣三強局面已初具雛形,鼎立於中國版圖。

2/6百年工程

主體育場主體結構設計使用年限為100年,從設計理念、到施工技術、建築材料的配比,一切指標都向「百年工程」看齊。

「一般來說,建材的使用壽命是50年標準。為了實現百年建築,我們就要超過國家標準。」濱江奧體總工程師吳雲表示。

而設計前瞻性,則決定了建築未來的生命力。

主體育場配備4塊電子大屏,每塊面積250平方米,具有較好的聲光效果

以主體育場電子屏幕為例。2008年,CCDI與美國NBBJ以當時最先進的技術標準給出了設計,但全場電子設備招標事宜被刻意延遲,「4年後,證明是很明智的決策」。

2018年主體育場項目基本完工,電子設備才正式進入招標流程。幾年間技術飛速發展,當時「最先進」的設計已與當下高新技術相差甚遠。為了滿足亞運會賽事條件,濱江奧體更新招標標準,以當下最先進的電子設備,對主體育場進行了一次更新迭代。如果按照2008年的設計標準招標,國有資產的極大浪費將不可避免。

「我告訴你,燈光大屏一共花了多少錢,一個多億啊!」

3/6史無前例

839噸,最重的一組花瓣單元,略等於長徵五號運載火箭起飛重量。

主體育場技術難點——複雜結構幕牆

主體育場看臺區上覆完整的環狀花瓣造型鋼結構懸挑罩棚,罩棚外邊緣南北向長約333 米,東西向285 米,罩棚覆蓋寬度68 米,懸挑長度52.5米,罩棚頂標高60.7米。罩棚由28片大花瓣和27片小花瓣構成,採用空間管桁架+弦支單層網殼組合結構體系。

施工中的主體育場鋼結構罩棚

「這些花瓣需要先在工廠預拼好,分車運輸進場,在現場進行懸吊拼裝,就像搭積木。」主體育館項目負責人汪進說,需要動用幾十臺百噸吊機。

體量帶來的壓力,首當其衝是地下架空層。按照正常基建程序,先地下,再地面,一層一層平地起高樓。但到了大蓮花,情況瞬間複雜。因地下設計有架空層,懸吊拼裝時,架空平臺承受的將是送一臺火箭升空再加上幾十臺百噸吊機的自重。

直接幹上去,會塌。

「當時想了很多辦法。最終想到,先把地基加固,然後安裝鋼結構,最後再挖地下空間。」整個項目施工程序仿佛大型真人華容道。

主體育場技術難點——超高超重環梁施工

八月磨一「點」。巨大體量伴生的落地難題,不僅在於吊裝。核心難點在於頂層看臺的環梁鑄鋼節點。整個節點的調試、技術攻堅,從圖紙的研究到後面正式實施,前後用了將近8個月時間。

主體育場攻堅難點——頂層看臺與鋼結構罩棚的環梁鑄鋼節點

如果把頂層看臺V型斜柱、V型斜梁結構看成一顆粽子,那麼粽子尖角即是環梁節點。這樣的節點,全主體育場共有79個。其中67個連接著鋼結構罩棚,23,000噸質量,80800位觀眾性命,全靠這67個「粽子角」。

下部混凝土,上部懸挑鋼結構,兩個體系交接節點的處理,是整個項目成敗的關鍵。施工上,頂棚空間狹窄,工人作業餘地有限。工程上,涉及材料、工藝等多技術細節。經驗上,在全世界沒有先例。

史無前例的難題。

2012年1月開始鑄鋼節點攻堅。在設計院CCDI繼續深化設計的同時,承建單位東南網架及中天建設,也在對連接節點施工和工藝做進一步研究。各路人馬拿著研究成果再開碰頭會。「技術會開了多少次,是記不清了。光是院士參加的專家論證會,就開了五次。一開一整天。然後做模型,鋼筋怎麼樣連接穿插,混凝土怎麼澆築,都要1:1實驗現場研究。」

2012年進行五次1:1試驗模型的原型,現已恢復成綠化帶

5次改圖,5次模型,5次試驗,模型一做就是一個月。技術人員關心實驗,「從早看到晚」。工地上的生活就像水一樣流淌,仿佛看不見時間。但時間的烙印又無處不在。當年8月,基本可行的設計圖紙和施工方案以及應對措施才正式落定。

「這個東西不能快,每一道工藝必須一步步細化。保證讓所有參與建設的技術管理人員,在過程中發現問題,及時糾錯。」多年經驗積累,帶來考慮問題時的多角度和預判力。很多時候面臨的考驗,是讓問題提前暴露,未雨綢繆的能力。

正式施工時,也並非照章辦事就萬事大吉。

保險起見,施工方先挑出一批年紀大有經驗的「老手」組成「先遣隊」,將模型實驗經驗,在施工中重現,再傳達給手下的班組,像螞蟻堆砌自己的堡壘,這樣的考驗他們復刻了67次。

2020年4月,濱江奧體順利拿下西湖杯。6月錢江杯評選也毫無懸念。到8月,將會衝擊魯班獎。這是中國建築領域的最高獎項,建築界的「奧斯卡」。

在此之前,全國鋼結構最高獎項,已經花落濱江小蓮花,可開啟屋蓋的濱江奧體網球中心決賽館,被院士專家評為世界首創。

4/6設計沉浮

目前,世界上相繼建成或即將建成的可開啟屋蓋大型體育場有近20座,面積超過10000平方米的大型開合屋蓋結構僅有10座左右。

就已建成的可開啟屋蓋來說,之前業界多為6種開合方式:平移式、旋轉式、翻轉式、摺疊式、重疊式、混合式。

小蓮花是第7種。

網球中心決賽館可開啟屋蓋

受鏡頭快門帘開合方式的啟發,小蓮花結合「推移」「旋轉」兩種開合方式,懸挑鋼結構上的旋轉開啟屋蓋,斬獲中國建築工程最高獎項,鋼結構金獎。

然而,箇中經歷設計沉浮,卻鮮為外人所知。

當年參與設計的CCDI建築師劉詩揚,曾在《城市建築》發表論文。闡述了從最初設計的2片平推式和6片旋轉式均被否決時的茫然踟躕,到甲乙雙方心有不甘反覆論證,最終重整旗鼓,敲定實用與藝術兼備的8片旋轉移動式屋蓋。

網球中心決賽館鋼結構

而在實際開合時,因為每一片花瓣重量不同,變形很難調節。考慮到建築造型、結構工程、機電工程多個專業維度的複雜性,濱江奧體在施工圖設計時,不僅採用了參數化設計,更運用了BIM(建築信息模型Building Information Model)。

但「理論計算並不代表實際」,在根據理論計算進行初步調節之外,屋蓋開啟現場仍然需根據實際情況不停調整。

難怪工程屆有句話,「建築師的夢想是工程師的噩夢」。建築設計的創新追求,衍生出「史詩級」的施工難度。

個中辛苦,濱江奧體網球中心項目部負責人姜瑱瑜歷歷在目。

5/6繩索之舞

立面花瓣垂直地面,頂棚一片花瓣水平,整體呈L型,即所謂懸挑結構。對建築之美的執著追求,決定了在施工上,從吊裝到外立面裝飾板,甚至排水施工都極其複雜。

網球中心決賽館懸挑結構示意圖

花瓣造型曲線優美,以鋁板及鋁鎂錳板兩種材質裝飾板的繁複組合,模仿自然葉脈的天然肌理。花瓣中間,橫向板材是鋁鎂錳板,兩側四邊形是鋁板。

其中,鋁板採用了4種穿孔率,通過影響透光率和透氣率,來模擬真實蓮花在自然光下的光影效果。這意味著,所有罩棚外立面包裹的鋁板,必須全部根據實際尺寸現場加工。「整個罩棚,你找不出兩塊完全相同的板子。」姜瑱瑜說。

通過穿孔板材來營造光影效果

此外,與一般方鋼鋼管不同,大小蓮花鋼結構鋼管是圓柱體。大量弧形空間的轉彎雙曲部分,給不規則柔性板材的焊接造成了極大難題。經過各方研究論證,最終通過在鋼結構上設置卡扣,再將板材焊接在卡扣上的方式,解決了這個「老大難」。

異形鋼結構第二難,是無法直接搭建腳手架。低處登高車、高處吊裝、局部腳手架,三管齊下。5個班組,50名工人,內外各24片花瓣,一日不停,整整焊了4個月。「真的非常難做。都沒做過這麼複雜的造型。很多問題都是現場碰到現場解決。」

又一次,我們「又土又木」的工程師,讓建築師的夢想成功備降。

6/6中式表達

地緣政治、區域經濟、文化、科技與城市……類似亞運會等國際體育盛事,對於舉辦國有著宏大而深遠的意義。而為此興建的大型體育建築,對於承辦市而言,意義不僅在於為賽事提供場所,更在於建立文化自信的錨點。

在小蓮花舉辦的2018年第14屆FINA世界遊泳錦標賽(25米)

儘管在當前西方語境框架中,中國建築不可避免地追求國際可讀性。但濱江奧體卻呈現出了對自然(擬態)、和諧(向心)、中庸(對稱)等東方審美的執著追求。

錢塘江邊兩朵潔白蓮花,體態已然輕盈柔美,而「開孔金屬板+複雜鋼結構杆件」,則賦予了兩朵白蓮朦朧的詩意。表面板材孔率的漸變(從下部的30%在肩部過渡到屋面不穿孔),使花瓣上部獲得充盈的體積感而下部滿足了通風、採光及排煙各種建築剛需。

上萬塊穿孔板材編織出流線型花瓣自由呼吸的皮膚,讓建築表情更加生動。同時,視覺上的透明變化,也豐富了建築的場景體驗和視覺體驗。

這是在實用主義戰場上,理想主義的勝利,也是在西方建築語言下,強有力的東方表達。

正如當代建築與城市的觀察者與研究者艾俠在其博客中的寄望:

直到有一天,我們能夠用自己的語言講述自己的故事,那時我們才能夠自信地沉默。

後記:

通過建築技藝追求光與影的藝術

從開始設計至今,工程橫跨十二年。

撰文時,幾次輾轉尋訪當年主持設計工作的主要工程師,得到的回覆有離職、有退休、有為主持工程建設返聘後鞠躬盡瘁徹底退休……人海茫茫再難尋覓。

刻在竣工銘牌上的這些名字,和這座百年建築一起,被銘記。

作者:想變圓 -飛鳥與禾X塞塞-

圖片:受訪者提供

編輯:飛鳥與禾X梅子

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