試論體育建筑設計中建筑與結構的協調與融合

張海康 李繼勇

（凱里學院 貴州·黔東南 556011）

近年來，隨著我國社會經濟的穩步發展，我國建筑行業也呈現了較為快速的發展態勢。而對于體育建筑來說，作為建筑行業非常重要的組成部分，優化其設計方案，體現體育建筑的特色及功能價值顯得尤為重要。值得注意的是，不同城市、不同地區的體育建筑設計，在結構方面存在很大的差異，這可能和所在地文化、城市屬性有關。而要想優化體育建筑設計，則有必要重視體育建筑設計建筑與結構之間的協調性與融合性，遵循相關設計原則，把控協調要點，使設計方案體現出優化、完善的特征優勢、由此可見，本文圍繞“體育建筑設計中建筑與結構的協調與融合”進行分析研究具備一定的價值意義。

1 體育建筑與結構協調設計的基本原則分析

基于體育建筑與結構協調設計過程中，需遵循一些基本原則，以此保證設計方案的優化及可行性?？偨Y起來，基本原則如下：

1.1 適用性原則

對于適用性原則來說，指的是體育建筑結構選型，需與建筑空間的要求相符合；同時，結構選材需符合建筑的基本功能及創作要求等。一方面，對于建筑結構選型來說，為了符合建筑空間要求，需以建筑空間、建筑造型為依據，選取適宜的結構體系，進而使建筑的應用功能要求得到有效滿足。另一方面，對于結構選材需要符合建筑功能要求來說，則需以建筑施工功能為依據，選取適宜的結構材料。以游泳館為例，其濕度比較大，可以先用鋁合金結構，發揮其防腐性能作用。針對天氣環境惡劣的地區，考慮到建筑內部外觀能夠讓人感受到溫暖，可以使用木結構。此外，在建筑材料不斷發展過程中，建筑結構設計也需與時俱進，合理科學地應用一些新型建筑材料，達到節能降耗的效果。

1.2 經濟性原則

體育建筑與結構協調設計的經濟性原則，指的是基于結構設計過程中，需選取適宜的結構體系，并確保結構分析設計模型和實際情況保持一致性。對于結構體系來說，在受力上需均勻合理，傳力需直接；基于一定跨度基礎上，可以確保造價控制在合理范圍當中。與此同時，基于適用性條件滿足的情況下，擇優選擇受力效果好的結構體系，比如拱結構、桁架結構以及張弦梁結構等。并且，需對拉索進行合理應用，對結構支座推力起到很好的平衡作用，并提升結構的強度及剛度，對結構內力分配進行優化，進一步使構件截面尺寸有效減少。此外，在結構分析設計方面，需確?？茖W性及準確性，確保結構模型和實際結構之間維持一致性；對于結構模型和荷載取值需和結構實際情況保持一致性以外，還有必要對節點構造與結構體系之間的關聯性充分考量，并考量節點具體剛度對結構整體受力產生的影響，確保符合經濟性基本原則。

1.3 綠色美觀原則

在體育建筑與結構協調設計中，需遵循綠色美觀的基本原則，結構工程師需重視自身能力的提升，讓結構設計體現出綠色環保的特點，并使建筑結構的美感有效體現出來。一方面，為了體現建筑結構設計的綠色環保特點，可對自然光進行巧妙利用，把自然光引入室內當中，起到節約能源的作用，進一步使能源利用效率得到有效提升。并且，在結構設計期間，需重視建筑光影效果及藝術表現力的增強，針對一些木材材料，回收利用，體現節能環保的優勢。另一方面，為了體現建筑結構的美觀性，在結構布置方面有必要和建筑之間保持高度協調性，對結構構件進行有序排列，增強節奏感及韻律美；與此同時，重視細部節點設計的精細化程度，使建筑結構的色彩表現得到有效增強。

2 體育建筑設計中建筑與結構的協調要點分析

如前所述，對體育建筑與結構協調設計的基本原則有了一定程度的了解。而要想使體育建筑設計中建筑與結構的協調性得到有效增強，還有必要掌握具體的協調要點?？偨Y起來，具體協調要點如下：

2.1 建筑設計與結構體系協調要點

在建筑設計過程中，需保證與結構體系之間的協調性。例如：倫敦自行車館、寶安體育場等建筑項目，以結構將建筑造型表現出來，使室內建筑空間體現出通透的特點，使結構與建筑之間完美地融合在一起。與此同時，對于建筑結構體系來說，需與建筑室內空間感受保持吻合，比如：常熟市體育館使用了六道換鎖的聯方形弦支穹頂結構，使撐桿高度有效降低，使建筑對室內凈空高度的要求得到有效滿足；又比如，在列治文奧運滑冰館中，使用了新型的木拱結構體系，和室內裝修風格保持一致性，進而使結構體系與建筑風格之間的統一性特點有效展現出來。此外，在結構體系選取過程中，需和自然采光相結合，實現和結構融為一體的采光體系。以鮑思高學校體育館為例，把自然光巧妙地引入至室內，使能源有效節約，并使能源的利用效率得到有效提升。又比如：同濟大學嘉定校區體育館，采取了導光管與張弦梁撐桿一體化設計方法，使滿天星的效果有效營造出來，使建筑光影效果及藝術表現有效增強。

2.2 建筑設計與結構構件協調要點

對于建筑結構構件自身來說，需具備特定的美感，比如以重復布置的方式，使結構構件的韻律美及節奏感得到有效體現，進一步使建筑的藝術效果得到有效增強。與此同時，建筑結構構件還需采取合理的布置方式，使受力更加合理、均勻，使力與美的結合得到有效體現。以復旦正大體育館為例，通過拱結構的應用，對部分屋面荷載承擔，拱截面體現出纖細的特點，能夠使建筑造型的需求得到有效滿足；與此同時，屋蓋吊索采取的是琴弦式扇形布置方式，使力和形的輕柔之美有效展現出來。總之，在體育建筑設計過程中，需重視與結構構件之間的協調，進而使體育建筑設計的美感得到有效體現。

2.3 建筑設計與節點設計協調要點

對于建筑結構節點來說，可以選擇隱藏式設計方式，使室內空間的純凈特點得到有效體現。以崇明體育中心綜合訓練館為例，其節點設計過程，針對鋁合金單層網殼，實施不銹鋼板式節點，節點和結構體系可以有效地融合，使內部空間體現出韻律美、整潔等特點。與此同時，對于崇明游泳館來說，其節點在安裝之前進行開孔操作，在安裝好螺栓與鉚釘之后，加蓋節點蓋板，使螺栓外露的狀況得到有效避免，使室內效果的完整性得到有效保障。

當然，為了使建筑設計與節點設計之間更融洽地協調，還需要針對節點實施精細化設計，將建筑的美感有效體現出來。比如，同濟大學嘉定校區游泳館中，其張弦梁采取了撐桿與節點一體化設計方式，節點體現出美觀、精細的特點。比如，列治文奧運滑冰館，其主拱端部采取了銷軸節點設計方式，使強烈的機械感得到有效體現。又比如，對于崇明游泳館，其中的下部拉索節點，選取了精細化設計方式，使強烈的韻律感及設計感有效體現出來。

3 具體工程案例分析

為了體現體育建筑設計中建筑和結構的協調與融合之美，下面主要以復旦大學體育館為例，然后對其具體協調與融合設計遵循的原則及要點進行分析?；诮ㄖ煨蛯用娣治?，復旦大學體育館為矢跨較小的扁殼，然后基于扁殼上方位置進行傾斜拱的布設，其建筑跨度為71米，屬于綜合性體育館，主要功能包括：訓練、演出、比賽、集會等等。并且，復旦大學體育館在建筑設計過程中，充分遵循了與結構協調設計的基本原則，具體包括：

（1）適用性原則的體現。以建筑提供資質的限制條件為依據，并結合體育建筑與結構協調設計的基本原則，基于適用性原則層面考量，屋面主骨架結構使用了三管桁架，采取骨脊布置形式，雙向傳力，互相為面外穩定支撐，不但能夠使建筑內部空間要求得到有效滿足，還能夠讓結構的剛勁骨感有效體現出來。與此同時，對于“飛桿—斜拉索”，屬于膜材支撐骨架結構，每一個單元為倒角錐形，可以把屋面荷載向橫向桁架傳遞，并將室內空間輕盈美觀、主次分明的特點有效展現出來。

（2）經濟性原則的體現。對于體育館的屋面荷載，基于拱和屋面主骨架之間，具備適當的受力分配，且上部拱與屋面主骨架結構的界面尺寸能夠體現出經濟、合理的特點。經分析，拱承擔了20%左右的屋面荷載，屋面主骨架結構則承擔剩余大約80%的屋面荷載，使荷載分配平衡點的經濟性得到有效體現。與此同時，外環桁架與各榀橫桁架之間相連接，使屋蓋面內的剛度與空間整體性得到有效強化，使屋面主骨架的變形得到有效協調，使屋面主骨架結構的作用有效發揮出來。此外，外環桁架屬于主桁架支座位置的雙向傳力構件，符合相關抗震傳力規范標準要求；基于拱腳支座部分，以鉸接的形式，使支座位置的彎矩有效釋放，并讓支座位置的構件截面體現出細小的特點。

（3）綠色美觀原則的體現?；诰G色、美觀層面考量，體育館屋面采取透光膜材作為覆蓋材料，白天可把自然光引進室內，使能源得到有效節約；晚上屋面膜材基于燈光的作用下，可以將建筑的柔和美感有效體現出來。

總之，復旦大學體育館在建筑設計過程中，為了體現和結構之間的協調與融合，充分遵循了適用性原則、經濟性原則、綠色美觀原則，并充分和結構體系、結構構件、節點設計充分協調及融合，使設計體現出優化、完美的優勢。

4 結語

綜上所述，在體育建筑設計過程中，需重視其結構設計，考慮建筑設計與結構設計之間的合理協調及有效融合，充分遵循適用性原則、經濟性原則、綠色美觀原則，并將建筑設計與結構體系協調、建筑設計與結構構件協調、建筑設計與節點設計協調的要點及優勢有效體現出來，使建筑設計方案更加優化、完整，進一步為建筑設計的經濟效益、生態效益及社會效益的提升奠定夯實的基礎。