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小木材,大作为!---列治文椭圆冬奥速滑馆

项目概要

· 作为2010年冬季奥运会最杰出的建筑之一,列治文奥林匹克椭圆速滑馆的最大特点是其举世无双的木结构屋顶

· 该建筑包括复杂的钢木混合拱形结构,跨幅约为100米,并带有一个空心三角形截面,从而隐藏了的机械、电气和管道设施

· 工厂预制的“木浪”结构板横跨于间距约为12.8米的曲梁之间,该“木浪”结构由普通的2×4(38mm×89mm)SPF规格材构成,通过几何设计使其兼顾了结构牢固和吸声效果。该设计不仅仅经济合理同时给这一举世瞩目的设施增添了不少美感

· 耗资1600万加元的椭圆屋顶是世界上净跨度最大的木结构建筑之一,其覆盖面积为2.4 公顷,约等于四个半足球场的面积大小

· 屋顶所使用的标准材料是由卑诗省工厂直接提供的,包括:

> 2,400立方米的2×4英寸(38mm×89mm)SPF(云杉-冷杉-松)规格材 —— 大部分受到森林甲虫的侵害,但不影响其结构强度

> 屋顶板使用了19,000张4×8英尺(1.2m×2.4m)花旗松胶合板

> 胶合梁使用了2,400立方米的花旗松原木材组成

· 在该栋建筑的北边和南边,屋顶的覆盖范围伸出了墙外,采用了共34根黄柏胶合木柱(70 立方米)来支撑这些突出部分

· 该馆的特点是其节能冷藏设备和先进的雨水收集系统

· 列治文奥林匹克椭圆速滑馆项目还包括海滨广场、公园和停车场,建设费用低于1.78亿加元的项目预算

建筑风格

列治文奥林匹克椭圆速滑馆是2010年冬季奥运会标志性建筑,同时也是先进木结构工程设计的应用先例。木结构屋顶的设计及其在如此规模的建筑物上的应用是具有重要意义的,标志着卑诗省木材设计和制造行业世界级舞台。

  附近菲沙河波浪起伏的流水与栖息于河口野生的雀鸟激发了设计师们的灵感,产生了“流动、飞翔、融合”的设计理念,这种精巧的混合形式 —— 波浪元素与直线元素 —— 就如城市与自然的融汇。该建筑共有三层:地下车库;包括入口、流通、服务和各种设施的地面层;以及最顶层的巨型拱顶体育馆。

  用于2010年冬季奥林匹克运动会的椭圆馆拥有400米的速滑道,并且临时可最多容纳约8,000名游客。冬奥会结束后,该设施转变成适合各种运动的多用途运动馆。主体育馆已转成室内活动区域,被分成三部分:冰上运动场、球类运动场和田径运动场。

  冰上运动场设有两个室内溜冰场。球类运动场采用了了硬木地板和橡胶结合的地面,适用于举办各种体育活动,田径运动场的表面则铺了一层橡胶草皮,可用作室内跑道和其它运动。整个空间可根据不同的配置要求进行变化,从而使得设施适合于各种冰上或地面运动,以满足不同需求,包括临时改建场地用于主要的短道速滑和长道速滑比赛。

建筑物构造

该栋建筑的两个较低楼层是混凝土现场浇注而成的。倾斜的大型混凝土底座伸展穿过楼层,从两端托起拱形屋顶。

  主要拱形体间相距14.3米,它们主要是由双层胶合木彼此通过钢桁架以一定的角度互相接合。这些拱形体通过其三角形截面隐藏掉了该栋建筑的机械和电气设施并且支撑着452块“木浪”板。在整个设计阶段,曾有两种屋顶设计方案:一个是创新型的但未经测

试的“木浪”系统,另一个是常规的胶合檩条加钢板系统。两种方案都采用了钢木混合的曲梁来横跨宽度约为100米的大厅。尽管客户和设计团队都更加青睐木材,但是在做出最后决定前仍有许多技术和经济问题有待于解决。

  设计团队为了确认“木浪”系统的性能,进行了相关的研究和广泛的试验,涉及方面包括测试其结构强度、吸声效果、建筑风格、可持续性、可施工性、照明效果、消防安全、维修性和耐久性等。  经过这些研究后发现“木浪“系统符合所有的物理标准并且具有更优越的吸声性能,足以替代常规的穿孔金属板。美观的“木浪”还有其它优势 —— 精巧的木质天花板展现出温暖优美的外观,同时巧妙地隐藏了屋顶喷淋系统。

  椭圆速滑馆的主体结构必须要达到建筑防火要求,屋顶的装配只允许使用重型木结构构件。“木浪”系统使用的规格材构件要小于传统的重型木结构构件,在经过火灾模拟试验后,结果证明其符合建筑设计防火规范要求。这主要是由于“木浪”系统具有重叠的结构、大型的体积以及建筑物开阔的主体空间。

“木浪”结构板系统

     “木浪”设计横跨于主体木结构曲梁之间。每一块”木浪”屋顶板由3个平行的V型桁架组成:它们是空心的拱形三角形构件,长12.8 米、宽1.2 米、深0.66米,三个V型桁架并排放置,使用一块28毫米厚的、结构受力的胶合板进行连接,从而形成了一组“木浪”(3.6×12.8米)。

       V型桁架的两个坡面是用竖立的2×4规格材连续成排地铺设而成,并且从同样用2×4规格材制成的、位于V字中间底部的弦杆(龙骨)处伸展出来。 每一块规格材与下一块规格材间呈垂直偏离,并且通过钉子和金属加固带“缝合”在一起。规格材与规格材间隔相连,交替的规格材之间由木块组合填充。这些拼接木块之间纵向间距长度不一,从而制造出空隙以减轻整体结构同时提高吸声性能。

     每一排连续的拼接木块间递增的纵向偏移,沿着V型桁架的弧度,同样会产生支撑作用,从而提高对弯曲的反作用力。沿着跨度,每隔一定距离,在V型桁架的里面,三角形的胶合木结点加固板可以提高横向刚度并且有助于维持该构件精确的几何形状。

      工厂制造程序同时采用了自定义的计算机数字控制(CNC)机械操作和人工手动的方式为锯材定级标注、生产不同长度的木块构件、将构件分类组装、把每一个V型桁架压入拱梁中以及安装钢材拉杆,并使其具有一个660毫米的拱度。最终的成品是一种复合板,这种复合板的结构比较复杂,但是各个构件都能起到最佳效果。

      最终制成的波浪型“木浪”板底面、在天花板处规则的开口以及V型桁架的锯齿状轮廓还有助于最大限度地降低人群噪声和扬声器混合的声音,而且,金丝装饰的木材链所形成的阴影给人一种视觉质感,在这样规模的建筑物中十分罕见。

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