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小木材,大作為!---列治文橢圓冬奧速滑館

 工農商學兵 2019-07-17

項目概要

· 作為2010年冬季奧運會最杰出的建筑之一,列治文奧林匹克橢圓速滑館的最大特點是其舉世無雙的木結構屋頂

· 該建筑包括復雜的鋼木混合拱形結構,跨幅約為100米,并帶有一個空心三角形截面,從而隱藏了的機械、電氣和管道設施

· 工廠預制的“木浪”結構板橫跨于間距約為12.8米的曲梁之間,該“木浪”結構由普通的2×4(38mm×89mm)SPF規(guī)格材構成,通過幾何設計使其兼顧了結構牢固和吸聲效果。該設計不僅僅經濟合理同時給這一舉世矚目的設施增添了不少美感

· 耗資1600萬加元的橢圓屋頂是世界上凈跨度最大的木結構建筑之一,其覆蓋面積為2.4 公頃,約等于四個半足球場的面積大小

· 屋頂所使用的標準材料是由卑詩省工廠直接提供的,包括:

> 2,400立方米的2×4英寸(38mm×89mm)SPF(云杉-冷杉-松)規(guī)格材 —— 大部分受到森林甲蟲的侵害,但不影響其結構強度

> 屋頂板使用了19,000張4×8英尺(1.2m×2.4m)花旗松膠合板

> 膠合梁使用了2,400立方米的花旗松原木材組成

· 在該棟建筑的北邊和南邊,屋頂?shù)母采w范圍伸出了墻外,采用了共34根黃柏膠合木柱(70 立方米)來支撐這些突出部分

· 該館的特點是其節(jié)能冷藏設備和先進的雨水收集系統(tǒng)

· 列治文奧林匹克橢圓速滑館項目還包括海濱廣場、公園和停車場,建設費用低于1.78億加元的項目預算

建筑風格

列治文奧林匹克橢圓速滑館是2010年冬季奧運會標志性建筑,同時也是先進木結構工程設計的應用先例。木結構屋頂?shù)脑O計及其在如此規(guī)模的建筑物上的應用是具有重要意義的,標志著卑詩省木材設計和制造行業(yè)世界級舞臺。

  附近菲沙河波浪起伏的流水與棲息于河口野生的雀鳥激發(fā)了設計師們的靈感,產生了“流動、飛翔、融合”的設計理念,這種精巧的混合形式 —— 波浪元素與直線元素 —— 就如城市與自然的融匯。該建筑共有三層:地下車庫;包括入口、流通、服務和各種設施的地面層;以及最頂層的巨型拱頂體育館。

  用于2010年冬季奧林匹克運動會的橢圓館擁有400米的速滑道,并且臨時可最多容納約8,000名游客。冬奧會結束后,該設施轉變成適合各種運動的多用途運動館。主體育館已轉成室內活動區(qū)域,被分成三部分:冰上運動場、球類運動場和田徑運動場。

  冰上運動場設有兩個室內溜冰場。球類運動場采用了了硬木地板和橡膠結合的地面,適用于舉辦各種體育活動,田徑運動場的表面則鋪了一層橡膠草皮,可用作室內跑道和其它運動。整個空間可根據(jù)不同的配置要求進行變化,從而使得設施適合于各種冰上或地面運動,以滿足不同需求,包括臨時改建場地用于主要的短道速滑和長道速滑比賽。

建筑物構造

該棟建筑的兩個較低樓層是混凝土現(xiàn)場澆注而成的。傾斜的大型混凝土底座伸展穿過樓層,從兩端托起拱形屋頂。

  主要拱形體間相距14.3米,它們主要是由雙層膠合木彼此通過鋼桁架以一定的角度互相接合。這些拱形體通過其三角形截面隱藏掉了該棟建筑的機械和電氣設施并且支撐著452塊“木浪”板。在整個設計階段,曾有兩種屋頂設計方案:一個是創(chuàng)新型的但未經測

試的“木浪”系統(tǒng),另一個是常規(guī)的膠合檁條加鋼板系統(tǒng)。兩種方案都采用了鋼木混合的曲梁來橫跨寬度約為100米的大廳。盡管客戶和設計團隊都更加青睞木材,但是在做出最后決定前仍有許多技術和經濟問題有待于解決。

  設計團隊為了確認“木浪”系統(tǒng)的性能,進行了相關的研究和廣泛的試驗,涉及方面包括測試其結構強度、吸聲效果、建筑風格、可持續(xù)性、可施工性、照明效果、消防安全、維修性和耐久性等。  經過這些研究后發(fā)現(xiàn)“木浪“系統(tǒng)符合所有的物理標準并且具有更優(yōu)越的吸聲性能,足以替代常規(guī)的穿孔金屬板。美觀的“木浪”還有其它優(yōu)勢 —— 精巧的木質天花板展現(xiàn)出溫暖優(yōu)美的外觀,同時巧妙地隱藏了屋頂噴淋系統(tǒng)。

  橢圓速滑館的主體結構必須要達到建筑防火要求,屋頂?shù)难b配只允許使用重型木結構構件。“木浪”系統(tǒng)使用的規(guī)格材構件要小于傳統(tǒng)的重型木結構構件,在經過火災模擬試驗后,結果證明其符合建筑設計防火規(guī)范要求。這主要是由于“木浪”系統(tǒng)具有重疊的結構、大型的體積以及建筑物開闊的主體空間。

“木浪”結構板系統(tǒng)

     “木浪”設計橫跨于主體木結構曲梁之間。每一塊”木浪”屋頂板由3個平行的V型桁架組成:它們是空心的拱形三角形構件,長12.8 米、寬1.2 米、深0.66米,三個V型桁架并排放置,使用一塊28毫米厚的、結構受力的膠合板進行連接,從而形成了一組“木浪”(3.6×12.8米)。

       V型桁架的兩個坡面是用豎立的2×4規(guī)格材連續(xù)成排地鋪設而成,并且從同樣用2×4規(guī)格材制成的、位于V字中間底部的弦桿(龍骨)處伸展出來。 每一塊規(guī)格材與下一塊規(guī)格材間呈垂直偏離,并且通過釘子和金屬加固帶“縫合”在一起。規(guī)格材與規(guī)格材間隔相連,交替的規(guī)格材之間由木塊組合填充。這些拼接木塊之間縱向間距長度不一,從而制造出空隙以減輕整體結構同時提高吸聲性能。

     每一排連續(xù)的拼接木塊間遞增的縱向偏移,沿著V型桁架的弧度,同樣會產生支撐作用,從而提高對彎曲的反作用力。沿著跨度,每隔一定距離,在V型桁架的里面,三角形的膠合木結點加固板可以提高橫向剛度并且有助于維持該構件精確的幾何形狀。

      工廠制造程序同時采用了自定義的計算機數(shù)字控制(CNC)機械操作和人工手動的方式為鋸材定級標注、生產不同長度的木塊構件、將構件分類組裝、把每一個V型桁架壓入拱梁中以及安裝鋼材拉桿,并使其具有一個660毫米的拱度。最終的成品是一種復合板,這種復合板的結構比較復雜,但是各個構件都能起到最佳效果。

      最終制成的波浪型“木浪”板底面、在天花板處規(guī)則的開口以及V型桁架的鋸齒狀輪廓還有助于最大限度地降低人群噪聲和揚聲器混合的聲音,而且,金絲裝飾的木材鏈所形成的陰影給人一種視覺質感,在這樣規(guī)模的建筑物中十分罕見。

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