浅谈结构体系对足球场建筑空间形态形成的影响
袁征 李田
1.山东省轻工业设计院 山东 济南 250014；2.中国电建集团核电工程有限公司 山东 济南 250101
摘 要 本文通过结构体系对足球场空间形态形成的影响进行探讨，得出结构体系对足球场建筑空间形态的形成有重要作用甚至是决定性作用的结论。
关键词 足球场；空间形态形成；结构体系
1 足球场建筑常见的结构形式
足球场建筑空间形态的影响因素较多，比如足球场看台的视线设计和足球场声学设计等，本文探讨从建筑结构体系入手，探讨其对足球场建筑空间形态形成的影响。足球场建筑通常由标准足球比赛场地和能容纳数万观众的看台组成，常见足球场建筑结构类型有以下类型：
1.1 空间网格结构
空间网格结构是按一定规律布置的杆件、构件通过节点连接构成的结构，包括网壳、网架和立体桁架等[1]。它们为足球场建筑的发展提供了一种结构自重轻，制作标准化，表现能力强的结构形式。2008年，在中国北京举办了第29届奥运会，其中跨度为333m×297m的国家体育场，结构形式为微弯平板网架结构，结构特点为屋盖主体结构是两向不规则斜交平面桁架系组成的椭圆平面网架结构，网架外形呈微弯形双曲抛物面，由24榀门式桁架围绕体育馆内部碗状看台旋转而成，屋盖支撑在24根不等高的立体桁架柱上，柱距为37.958m[2]。
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1.2 悬索结构
悬索结构主要依靠钢索来进行承重，钢索为受拉杆件，可以充分发挥其性能，传力合理，节省材料，施工简便，适应多种平面类型和各种新颖的建筑造型。足球场建筑选用悬索结构可以使球场更加的通透，如果再结合地形进行设计，甚至可以使市民在城市的某些制高点也能观赏球场内进行的比赛，如葡萄牙布拉加体育场。
1.3 膜结构
膜结构是一种具有自洁性、自重轻及施工方便优点的结构形式，其建筑造型较为丰富，建筑空间大，透光性好。膜结构在体育建筑中应用广泛，如北京的国家游泳中心，在足球场建筑中也有应用，如位于德国慕尼黑的安联球场该结构形式的代表性建筑，它表面的膜结构，在夜晚灯光的照射下显出不同的颜色，带给球迷一种魔幻的视觉效果。
1.4 组合结构
为了使足球场建筑为观众提供更好的观赛环境，越来越多的现代足球场建筑增加了活动屋面，这改变了以往足球场建筑多为开敞屋面的情况，同时活动屋面根据需要而进行的伸缩，赋予了建筑以多种建筑空间形态。活动屋面的实现，除建筑材料和必须机电设备外，需要利用建筑结构体系来实现。
2 结构体系对足球场空间形态形成的影响
一般认为建筑平面布置、建筑结构技术等因素是建筑空间形态形成的影响因素。对于足球场建筑平面形式而言，因足球场尺寸有严格规定，故看台的最终形式决定了足球场建筑平面最终形式。在满足视线设计和观赛人数要求的前提下，看台布置最终决定建筑平面的形状，如葡萄牙布拉加体育场，其看台沿球场长边方向进行布置，平面形式近似矩形。而满足这些要求，就需要选择合适的结构形式和比要的建筑材料，因为看台是围绕足球场地设置的，这就决定了看台布置形式及其外墙材料决定了足球场建筑的建筑空间形态。另外，为满足看台使用要求而对看台所进行的空间设计也决定了看台最终布置形式和空间形态。故看台结构形式事实上决定了建筑立面的形态，建筑的结构形式在建筑形态上多以韵律美、节奏美和均衡美的方式体现。
建筑的空间形态是建筑空间在一定环境、条件下的表现形式的总和。作为一种客体存在, 建筑形态具有物质和人文的双重属性[3]。足球场建筑也受到外在环境、设计要求和客观条件的影响，如足球比赛场地、看台布置；足球场基地周围环境的关系等。另外，随着时代发展很多足球场建筑不仅要求能够容纳更多的观众还要考虑球场的其它用途。这些要求的提出，也促使足球场建筑空间容量的增加，如观众数量的增多会导致疏散通道数量和宽度的增加，为了能给观众以更好的视觉及听觉感受，需要通过视线及声学的设计来满足这些要求，而这对建筑的看台布置和屋面吸声材料的设置等提出了新要求。诸如此类的要求最终反应在了建筑的空间形态之中，尤其是增大了建筑体量。
组合结构是由多个结构体系进行有机组合而形成的结构体系，它通过综合利用不同结构体系在结构性能、经济指标等方面的优势，形成新的建筑空间形式。足球场建筑因其巨大的体量和跨度，为这种结构体系的使用提供了机遇，不同结构形式的相互组合，也赋予了足球场建筑以造型统一、强烈的韵律感、科技感等新的建筑形象，韩国的蔚山文殊足球体育场就是其中的代表。此外，足球场建筑结构形式还有环索屋盖系统；悬臂结构；自重轻而又典雅美观的自由悬索结构等等。
每种建筑结构体系都有其特点，在外观表现上也各不相同，足球场建筑所用的结构体系种类众多，每种都有其特点，反映到建筑形象上都各具特色，如布拉加体育场采用自由悬索结构，这种结构体系塑造了其轻盈的外形；韩国蔚山文殊足球体育场采用多种结构形式相组合的结构体系，这种结构体系赋予了其强烈的韵律感和统一的造型；德国的戈特利布•戴姆勒体育场采用了环索屋面，这种结构形式赋予了其强烈的时代感和科技感。通过这些不同的结构体系，足球场建筑最终形成了各自独特的建筑形体：通过这些不同的建筑形体进而满足形成了建筑空间形态的物质特性。足球场建筑最终的形象成为大众对其的直观印象并与周围的环境相互影响，从而形成建筑空间形态的人文特性。
整个拾放操作过程中，竖直与水平运动之间的直角部分造成了速度与加速度变化不连续，需要采用平滑曲线进行竖直与水平方向上的过渡，过渡曲线要求满足曲率连续的特征。
对碾压后的沥青混凝土采用密度仪对其密度进行检测，同时使用ZC-6型渗气仪对混凝土的渗透系数进行检测，发现沥青混凝土的密度均大于2.3g/cm3，渗透系数均小于5.0×10-9cm/s，满足基本设计要求。采用钻孔取芯法进行抽样试验，如表7。
3 结束语
在足球场建筑空间形态的影响因素中，比赛场地和看台设计直接决定了足球场的平面尺度和平面形态，这些因素为建筑的结构设计提出了限定条件，它们在某种程度上决定了足球场建筑应采用的结构类型。每种不同的建筑结构体系对于足球场建筑形体和空间形象的形成又起了重要的影响，甚至在某种程度上说，结构体系利用其独特的形体决定了足球场建筑最终的形象，进而决定了足球场建筑的空间形态。
参考文献
[1] 《建筑设计资料集》编委会.建筑设计资料集.3[M].北京:中国建筑工业出版社,2005:22.
[2] 庞崇安.大跨空间结构在奥运场馆中的实践与发展[J].建筑技术,2010,(2):102-105.
[3] 蒋玲.大空间建筑形态发展研究[J].工业建筑,2008,(38):76-79.
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