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李兴钢:由国家体育场(鸟巢)的设计看建筑向本原回归的倾向

2014-2-2 22:14| 发布者: ccbuild| 查看: 948| 评论: 0

摘要: 主持人 周畅:各位年轻的建筑师朋友们,我们现在开始进行今天下午论坛的学术活动,今天下午将有七位主讲人为我们做学术报告,我们尽量留出时间给大家一些提问,平时大家对这些报告人也很熟悉,但是能够像今天面对面 ...
主持人 周畅:各位年轻的建筑师朋友们,我们现在开始进行今天下午论坛的学术活动,今天下午将有七位主讲人为我们做学术报告,我们尽量留出时间给大家一些提问,平时大家对这些报告人也很熟悉,但是能够像今天面对面的听他们的学术报告,并能够面对面跟他们进行互动交流,也可能是一次难得的机会,所以我希望各位报告人抓紧时间,留出一点时间听一下听众们有什么想法。现在我们请中国建筑设计研究院副总建筑师首都规划委员会专家李兴钢同志给我们做学术报告,他报告的题目是由国家体育场(鸟巢)的设计看建筑向本原回归的倾向。大家欢迎!

李兴钢:由国家体育场(鸟巢)的设计看建筑向本原回归的倾向

李兴钢:各位青年朋友,青年同行,今天非常高兴在这里跟大家有机会就国家体育场设计,有一个互动和交流。刚才周秘书长所说道我的题目是提交的这次论坛的论文集里面一个题目,因为我是想并不一定把论文集里面论文的内容跟我的报告完全的重合,这样的话我们可以有更多的信息跟大家进行交流。
  实际上我今天要讲的内容可能不仅是涉及到国家体育场的设计理念方面,还希望能够有一定时间简单的介绍一下国家体育场里面所采用的新材料,新技术以及新方法。在这样报告的过程中自然会跟我在论文集里面提交论文的内容会有所沟通,有所呼应。
  首先我可能讲一下国家体育场的设计方案的基本情况,然后我会讲一讲国家体育场的设计理念,所使用的新材料,新技术以及一些新方法,最后有一点国家体育场建设过程中的图片。
  这是国家体育场在北京城市中的位置,它在北京的北部,北二环、北三环,北四环的北部,一直延伸到北部背面的森林公园,在中轴线中侧。中轴线西面是水立方,在鸟巢的东边是整个奥林匹克公园里面规划的一条水系,实际上是一个很浅水面的人工湖。这是国家体育场总平面图,基本上在体育场设计构成里面是分成两大部分,一个是大家称作鸟巢的建筑主体,这是南北方向是333米,中西方向300米一个椭圆形建筑主体,另外一个就是铺满整个建筑用地的坡行建筑基座,这旁边有一个热身场地,因为基座是从用地四围向中间广场拖起,所以形成下垂式的效果,这还容纳了国家体育场里面很复杂的设计功能,包括贵宾、媒体、运动员、安保、场馆运营管理等等这些复杂的人员都安排在基座下面,并且安排各自的出入,而大量的普通观众都是通过基座的上部,从用地四面八方通过基座到达中间的建筑外部广场,通过广场直接进入建筑的主体观看比赛和表演。这样普通观众和其他的人流形成一个立体交叉的关系,互不干扰。同时这样一个基座和建筑主体的一个很单纯的构成,就像一个巨大的雕塑和基座的关系一样,烘托了建筑主体的纯净感,形成了一个很有震撼力的建筑主体。
  这四围以绿化为主,中间形成一个集散广场。这个是国家体育场剖面图,这是东西剖面,这是南北剖面,可以看到里面有上、中、下三层看台,而且看台的分布东西方向是高起来的,南北方向是低下去的,这样看台的组成形式。看台的顶部和外部有一个钢结构外罩,把观众席的上空和观众席候补观众集散大厅笼罩起来,这个跟看台有一个平行对应的关系。在钢结构外罩和看台之间就是有若干层观众集散大厅,以及餐厅和包厢层,包厢层有整整一圈。
  下部构成整个钢结构的基础,同时看台也是深入到基座的下部,看台所包裹的场地标高跟外部的城市标高基本上相同或者是很接近的。所以基座下部跟比赛场地有关的人流可以通过专用的通道直接从城市外部进入场地,而观众顺着基座上部进入看台。
  这是最后国家体育场屋顶平面图,可以看到是这样一个椭圆的形状,中间开口也是椭圆的形状。基本上这个开口投影位置基本上对齐的是看台区的外延,整个屋顶把观众看台区笼罩在下面。这个是国家体育场的吊顶平面,这个所谓的吊顶是固定在钢结构屋顶下悬的表面,它不仅起到我们通常的遮蔽屋顶内部的设备的通常吊顶作用,同时还有吸声的作用,还有把很复杂分散钢结构的屋顶透过阳光所形成的阴影尽量模糊掉,消除掉,避免投影影响比赛和转播摄像机的工作,这个基本上是圆形。为什么呢?它跟整个体育场看台外轮廓的形状完全对应,这个吊顶最外延跟看台的最外延是联系在一起的,也就是说在体育场的内部,进入体育场看台区的时候观众所看守到的就是看台、赛场还有很纯净跟看台相连的吊顶,不在看到外部复杂的钢结构。

  这个是体育场最上面的功能层,我们自然层是第六层,这个是对应上层看台,东西两侧,因为看台是最高的对应东西两侧最高区域的看台,为那些看台所服务的两个集散厅。这是五层平面,五层是一个连续的集散厅层。这是四层平面,这个是包厢层,可以看到有一圈大小包厢,外面是为包厢做服务的区域。第三层是餐厅层,东西两部分是为贵宾和赞助商服务的餐厅,南北是为普通观众服务的餐厅。这个是第二层,第二层又是一个主要的集散大厅层,这为中层看台坐席提供集散服务,在这里可以清晰辨认出体育场里面有12个分区,有12个入口区,有12个服务盒,每个里面都配备楼梯、电梯,以及男女卫生间,还有为一些观众的冷饮,以及饮水点,这些观众服务设施都整合在12个服务盒里面,形成了体育场内部空间。
  这个是一层平面,这也是一个最大的集散大厅,这个集散大厅外部就跟我们刚才提到的总平面里面坡状基座上面集散广场是完全连续在一起的,往里面下层看台最上部完全联系在一起,就是下层看台观众可以通过进入一层集散大厅进入下层大厅。主体外延跟钢结构连接在一起有12个大楼梯,把观众从集散广场跟主体建筑相交的区域,直接把观众带入上层看台,去往二层集散厅的观众,通过分别直跑楼梯把观众引导到二层集散厅进入中层看台,这是整个体育场从一层到六层为普通观众服务的平面空间和流线。
  从剖面上也可以看出来,这是一层平面,一层集散大厅,观众进入下层看台是通过一层集散大厅。上层看台观众通过里面大楼梯进入五、六层集散停进入上层看台。这个是国家体育场的基座广场下面那一层我们叫零层,这也是国家体育场最复杂的一层,可以看到不同的人色都是代表不同的人流和使用空间。比如说这边是运动员区域,这边是贵宾的区域,这边是裁判员的区域,这边是内部管理人员的区域,这边是媒体的区域等等,他们整个复杂的各个功能区都分别由各自的流线和出入口,同时在里面有一层菱形的环路,把整个体育场零层环绕起来。而且12组盒里面垂直交流体系都跟这里相接,这个零层环路跟城市外部道路以及内部的运动场地连接在一起,消防车,救护车,后勤车可以进入,通过这样水平和垂直的交通体系把整个体育场串联起来。
  这个是零层下面功能层,我们还有为赛后预留的商业空间。这个是南北立面,从立面放大图上可以看到,外面钢结构包裹着里面的看台空间,外面的钢结构是由24组主结构,主结构竹和48跟主结构梁结合在一起,我们可以看到斜向的斜线就是把观众从广场层直接带向尚层看台立面大楼梯,就是12组楼梯的支撑粮,这个粮继续向屋顶方向延伸,形成立面上的结构,形成整个鸟巢钢结构外立面的形象。
  刚才介绍的就是国家体育场方案基本简单的情况,在整个设计的过程是这样的。我们首先是一个设计联合体来共同完成整个的设计工作,设计过程我们经历了两年半的时间,从竞赛,方案设计,初步设计,中间还有一个因为奥运瘦身的修改阶段,我们目前进入施工图配合阶段。这个是刚开始一个草图,可以看出来刚才组成国家体育场几个最主要部分,比如说三层看台,外部钢结构,看台和钢结构的看台大厅,以及基座。
  下面介绍一下国家体育场设计理念,第一个理念是最重要的,它是一个回归体育场本质的体育场设计。体育场本质我们认为是为运动员竞赛和观众的观赛观看最好的空间。这是希腊举办第一次奥运会的体育场,这个体育场只有看台和场地,也就是说最做的体育场会更能够反映一个体育场核心的本质,这个也是在体育场设计所关注的,一个体育场如何能够通过看台和赛场的设计,以及他们之间关系的推敲,营造出最好的比赛气氛,给运动员创造最好的竞技创造发挥的场所。
  刚才介绍剖面的时候已经基本上介绍到,国家体育场的看台是一个边远起伏的看台,这体现东西高,南北低,这因为赛场是一个有南北方向长,东西方向短给定的一个形状,对于东西两个形状离赛场距离更近,同时观众的视线可以观察到体育场的两端,这个视线是相对均衡,相对比较好。南北两个方向相对东西两个方向不好的视线,所以东西看台坐席数安排多,看台升起高,南北看台数少一些,高度就低下去,是非常有逻辑的看台,而且不仅是使得观众的视线达到均衡,同时视距方向通过看台的设计,91000观众可以容纳在场地中心为圆心半径100区域里面,使得最远处的观众实现也能够比较好的观察到赛场真实情况。
  赛场还是一个碗形的古典形状,它没有很明显的透视方向,使得体育场内部的空间会比人的真正感受到的体育场内部的空间要小,离运动场,离运动员感觉要近,这样非常容易让它感受到一个良好的观赛气氛,同时作为运动员来讲,在面对看台的时候,因为看台是放射形形状,他会感觉到所有人都看他,会激发他出好成绩,这是一个很经典,很古典的看台形式。
  刚才看台是91000观众赛时的情况,奥运会以后变成八万坐席以后,形成看台仍然是这样碗形看台。这是赛场内观赛的气氛,这样的一个看台需要从屋顶到立面外罩笼罩起来,我们最后得到一个跟看台形状相呼应的马鞍形,这就是东西方向高,南北低下去,这样形成跟看台呼应的外罩,他们组合在一起就形成了鸟巢基本的设计,也可以说从理念上非常简单。
  这个是国家体育场设计的第二个理念,就是结构和外观是一体化的。我们刚才得到鸟巢的外形了,为了这样一个外形我们需要给它设计一个结构,把钢结构外罩支撑起来,最后我们通过研究也跟当时要求的可开起屋顶的关系我们最后得出编织结构,这是24跟主柱,围绕中间开口相切,形成主钢结构。这个是鸟巢钢结构里面所体现的不规则的视觉效果和蕴含着内在的示意,红色线表示有规律的主结构,深蓝色表示鸟巢次结构,还有第三层次一级结构就是立面大楼梯斜向延伸的那一部分,在屋顶上形成的形状。这三层结构都是有各自的规律和规则,但是当他们组合编织在一起的时候,特别是每一个构建他们外观的尺寸做成一致的情况下,就使大家得到一个不规则的视觉印象。
  这个是鸟巢的立面大楼梯和钢结构编织在一起的情况,再往里面就是集散大厅,再往里面就是下层看台。大家知道鸟巢曾经经过一次瘦身,瘦身去掉了屋顶的可开起屋盖。也有提出来鸟巢在去掉可开起屋盖之后立面失去了意义,他说钢结构是一种装饰性构件。我个人不这么认为,首先他是支撑鸟巢巨大屋顶的结构,由于看台的庞大,跨度的庞大,两个在北京八度抗震的体系下,钢结构和混凝土结构只有拖开才有更好的效果,所以这要求主结构和次结构来支撑。
  要涉及到一个建筑的含义,就是可以设想在没有外罩的感觉情况下,外罩和看台之间的空间,这个空间感就会大大的被损失,要相差很多。而这个空间感,我们在设计里边希望叫很都市化的空间,你在观看体育之前觉得像在都市空间里面进行交流,进行赛前准备,这个空间是非常重要的。而这个空间的空间感的形成非常有赖于外面外罩的网格。空间对一个建筑有意义的话,这个钢结构外罩就构成了第三个意义,它绝对不是一个装饰性的结构。
  刚才说到形成这样一个结构,就直接构成了大家看到的外观,不再有另外一层玻璃幕墙等等其他材料来覆盖,所以它的结构就是跟外观是一体化的,这样的设计理念对于我们的设计,对于我们的施工都带来很多新的要求,也就是说钢结构外罩不仅要完成结构受力的任务,还要完成它直接体现建筑外观的任务,所以我们在设计和施工过程中都对钢结构外罩从建筑师的角度进行了很多的控制。
  另外一个设计理念就是景观和建筑一体化。看台和基座是不可分割的,所以在设计整个过程中我们都对基座进行了很多的设计,包括基座表面上的广场,以及绿化,各种建筑的出入口的设计都跟鸟巢的主体设计元素相关,构成了一个一体化统一的整体,甚至鸟巢铺地的形状也是跟外面的钢结构网格有呼应。包括外面室外的家具,座椅,饮水点,垃圾箱等等都跟鸟巢钢结构有关联。
  这个是鸟巢经历设计修改的两次对比,这个是概念设计阶段的模型,这个修改完成之后的模型,可以看到开口扩大了,但是建筑整个形象、理念以及空间,特别是鸟巢的核心部分,就是看台空间是完全保持原来的样子。
  鸟巢实现实践过程中涉及到的新材料,新技术。首先就是钢结构,这由主、次结构编织起来的钢结构外罩,这是一个空间形三维大跨度结构,而且这个又有很多不规则的构成,以及顶部的弯顶,可以说从设计、加工到安装,整个过程都有很大的难度。在我们设计过程中也是采用了新的设计方法,在他们加工和安装的过程中也有非常新的技术在里面应用,包括为鸟巢钢结构制订的施工验收规程。这个在鸟巢钢结构设计阶段,我们跟几个大学的实验室合作进行钢结构模型的受力实验,通过这样的实验来论证设计是不是达到要求,然后真正的推出我们设计图纸,之后进行正式施工。
  这个是鸟巢的加工单位为了加工出弯顶构件所需要弯顶曲面钢板,他们发明的机器,当然不同的加工厂家有不同的方法,这个厂家采用发明新的机器,另外的厂家使用传统造船的技术来生产钢板,这样钢结构在工厂里面进行预拼装,拼装达到一个在空间上准确无误之后之后拆散运到北京进行安装,这是鸟巢钢结构的基础现场吊装的情况。
  这个是鸟巢一根主柱进行预拼装,先组成大的整体,之后整体的吊装和就位,这是第一根主柱部分进行吊顶的情况。另外一个技术方面也是设计一个难点,我们采用了双层膜结构,这个双层膜结构跟水立方设计的膜结构不太一样。我们这个分为上下两层,每一层都是单层的,上面一层是单层膜结构是防雨的,构造是拉索的单层膜结构。这个是我们在设计过程中进行两种膜结构的实体模型制作,来检验他的构造以及细节的做法。这个是膜结构的一些设计细节,还有一个技术难点,就是国家体育场的屋顶排水系统,这个屋顶排水系统是由我们的给排水工程师,建筑师和结构工程师协同工作,共同创造出的雨水排放系统,这结合鸟巢的具体情况,实际上又把鸟巢的设计理念延伸到给排水和雨水排放系统,形成一个很特点的雨水排放体系,这也获得了专家高度称赞的排水体系。
  所有的饮水管都会被整合在钢结构的冲向地面的柱子里面。我们使用了计算机模拟技术对国家体育场消防疏散体系进行了设计和论证,形成一个很有特点的疏散体系,这个特点可以说,我们采用两段疏散,通常体育场的疏散时间是按照最上面一个观众他离开座位到达完全的室外来计算疏散时间,比如说上海、广州八万人体育场都是十三、四分钟的时间,我们在这个体育场里面引入了两个时间,一个时间是观众首先离开坐席到达集散停的时间,另外一个时间是从集散停到达完全室外的时间,是两个时间,两个分管进行的。为什么呢?观众在疏散的时候,在国际上有一个八分钟原则,就是在八分钟以内观众在疏散的时候可以达到相对稳定的心理状态,实现一个有序的疏散,但是对于一个体育场来讲,一个91000座体育场来讲,最上面看台到体育场外面八分钟是不可能的,我们中间引入了一个安全区的概念,这就是我们刚才所说的四个集散大厅,就是一、二、四、六层集散大厅,这个完全面向室外的,跟室外是完全通开的,而且服务盒里面冷饮点,卫生间有可能产生火灾的区域都被特定的消防体系控制住,可以认为这个是安全区,观众首先在八分钟之内,所有观众可以在八分钟之内离开坐席到达对应的集散大厅,这之后通过他们各自的楼梯系统到达完全的室外。所以这个疏散体系我们是结合了中国规范的情况,也结合了国际的惯例,最重要的考虑了一个通常的观众疏散的心理。这样八分钟原则的引入,到目前为止在国内是第一次被采用。
  这个是三维模型疏散体系,所有的观众都被设置在内,然后这边观众开始疏散,他们开始往体育场的出口聚集,然后进入他们的集散大厅,通过集散大厅通过各自的楼梯下到地面,这个地方同时计时来验证刚才说的时间。这个是体育场另外一个技术方面亮点,就是热舒适度和风舒适度的论证和研究,国家体育场是一个完全的室外场,它的外立面跟赛场,跟看台区是完全相通的,所以室外空气可以通过体育场周围进入,之后通过体育场中部开口对于区域上升离开,可以形成一个自然的通风系统,这样工作的情况怎么样呢?我们通过计算机模拟技术来进行验证,一个是热的方面,温度的方面,一个是风的方面。另外声环境方面也通过计算机模拟技术,另外我们也设计了体育场一个专用的表示系统,体育场12个分区,他们各自的路径,每一个看台分区和号码的编排都是整合在体育场所有的整体设计里面的,包括色彩,表示色彩的设计。
  体育场里面涉及到绿色奥运的部分,就是体育场有一个非常大的雨水回用体系,所有体育场场地内的雨水都可以通过场地内设置的雨水回用池收集起来,经过处理之后进行回用,这个水可以完全满足体育场绿化的浇灌,道路的冲洗,以及卫生间,冲厕等等,还有雨水可以反馈回城市。
  涉及到体育场一些新的设计方法,我们引入了一个新的工具,对于体育场三维空间化的形体和构件来讲,我们通常的设计方法,研究方法和表达方式是无法完成鸟巢的设计任务的,所以我们用很大的代价来购买了三维的空间软件,在设计的过程要很大的依赖于这个软件建立起来精度非常高的三维模型,从结构受力的计算,到细节空间的推敲,以及西部构件的设计都要依赖这个模型,特别是建筑和结构专业要使用这个模型,甚至一些设备专业都要通过模型来考察设备的走向,这个是模型里面所切出来的剖面空间。这个是在进行立面他楼梯的推敲,这是很复杂的空间形状,包括一些非常复杂的结点设计,都需要在很精确的三维模型里面完成。这个反映鸟巢几万根钢结构构件怎么样表达的举例,这个体育场从立面到屋顶的一个典型弯顶构件。首先先建立这个空间模型,这个模型确定之后要确定不同的截面,每个截面都是方行的,每一个方形截面我们选择截面五个点,每个点可以在空间模型里面读出空间S、Y轴,这可以转换成一个很大的表格,这个表格表示组成这个钢结构构件空间点位的空间坐标,这个空间坐标就被钢结构加工厂拿去输入他的软件之后进行钢结构下料,以及相应的加工,形成四片钢板,最后回来组装成这样一个钢梁。
  中间相互验证的要素就是空间坐标,这个是三维模型进行其他使用的用途,比如说买米跑道终点摄像机,比如说移动通信的发射电线,他空间覆盖的情况,以及位置的读取都可以通过模型进行推敲。
  刚才简单的介绍了鸟巢的设计理念,新的材料,新的技术,以及新的设计方法,后面是鸟巢整个建设过程的图片演示,从2003年底开始施工,先是施工的混凝土结构和看台结构。到2005年底混凝土结构完成,开始实施外面钢结构,钢结构先实施主结构,后完成次结构。
  我关于国家体育场的设计报告就到这里,谢谢大家!

主持人 周畅:我们大家对鸟巢非常关注,我们今天能够有机会听他非常系统全面的介绍,下面看看下面听众同志们有没有什么问题,虽然时间留得不多,我们看看大家有什么问题,如果有问题大家可以提问。如果没有问题也可以到最后全部报告以后,如果大家有问题还可以提,再一次谢谢李兴钢总建筑师。

搜房网:我想问一下李总设计师,跟设计师合作的时候在观念上有什么不同,有没有什么故事可以跟我们分享一下,另外这次合作过程中您最受益的是什么地方?

李兴钢:我觉得跟瑞士设计师合作有非常多的想法非常自然,就是跟夫妻生活在一起还是有不同的意见,更何况在不同的文化,不同人的性格都会有不同的意见产生,但是最重要的我们都有一个共同的信念,就是把国家体育场这个项目能够以最少的遗憾,最大的可能性建成一个完美度最好的体育场,我们有这样的共同目标。同时我们在设计的理念,设计的技术的发展过程中都是有很大程度的共通的想法,这就保证我们有一个非常紧密,非常成功的合作,我们互相支持,互相学习对方,各自都为这个工程作出自己的贡献,应该说我们还是一个很成功的合作。
  我自己觉得受益的首先可能是一个很好的跟国际建筑大师学习和交流的机会,这样的机会是非常的难得,可以非常非常近距离的,非常具体的就某一个甚至从设计理念一直到设计的细节,都可以进行非常细致的讨论,这样的学习和交流过程我觉得是最难得的。

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