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幕墙第一线 | 跃动海浪 荣耀青岛——山东首座顶级国际足球赛事中心 青春足球场装配式幕墙工程

中国幕墙工程网 幕墙世界Weekly 2023-11-04
收录于合集
#幕墙第一线 73 个
#中建深装 32 个
#青岛 3 个

△ 青岛青春足球场航拍

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编者按

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　　2023年4月26日，刚刚竣工的青岛青春足球场迎来首秀。2023中超联赛第三轮，青岛海牛球队在此进行首个主场比赛，其对手为中超的老牌劲旅——北京国安，最终青岛海牛队在三外援带领下3:1战胜北京国安队，让数万名岛城球迷度过了美好的一晚。
　　青岛青春足球场是全国首个“城站一体”公园化体育综合体，主体结构为现浇钢筋混凝土框架支撑结构，屋盖为索承网格结构，南北向跨度约234米，东西向跨度约197米，高52米，用钢量约1.6万吨。这座高标准的专业足球场可容纳5万名观众，看台分为上下两层，看台倾角、视野视距等设计均满足国际足联A级赛事要求。除了足球场，还将配套建设1座多功能训练馆和1座游泳训练馆。
　　青岛青春足球场由中建深圳装饰有限公司执笔足球场幕墙工程，采用最先进的BIM建模技术指导现场施工，穿孔铝板装配式系统确保现场安装效率及外立面效果，仅用120天，为足球场全身穿上5712块铝板“外衣”；进而实现了“跃动海浪”的设计效果，让青岛新地标展现世界级“颜值”。中建深装项目团队针对该项目幕墙的特征，设计了一种适用于多角度、板块尺寸不规则的装配式幕墙系统，并从设计、单元板块组框加工、异形单元数据提取等安装等角度进行了深入研究，将设计、施工、BIM进行了深度融合，为BIM技术在国内高规格体育场馆形体异形、空间位置复杂的单元幕墙设计与施工作出了优秀的示范。

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青岛青春足球场项目概况

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△ 青岛青春足球场规划设计鸟瞰
　　亚洲杯足球场项目位于青岛市城阳区靖城路以东、烟沪线以北，按照国际足联国际A级赛事标准设计，为山东省首座专业足球场。该项目规划用地面积约16万平方米，规划建设面积19.4万平方米。包含1座5万座专业足球场，2块训练场地，1座多功能馆，1座游泳训练馆及商业、地下停车位等配套设施。亚洲杯足球比赛场地建设项目引入了“公园化体育综合体”设计理念，以“场馆专业、经济合理，景观宜人、绿色生态，产业复合、综合利用，站城一体、互联互通”为指导思想，在达到举办亚洲杯赛事标准要求同时，在赛事后还能为提高公众的身体健康素质服务，兼顾赛后市场化可持续运营。随着项目的兴建和赛事的举办，青岛这座青春之岛将增添新的活力、青岛这座时尚之城将更加充满魅力、城阳这座阳光之城也将更加璀璨夺目。
△  视频：青岛青春足球场航拍（时长：1′30″）

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青岛青春足球场设计理念：跃动海浪，荣耀青岛

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　　足球场的设计延续了城市区域内的生态景观结构，通过整体的公园化设计，构建连续开放的城市生态景观结构。在城市尺度下，以足球场为区域的景观核心，结合城市周边的绿带水系与公园景观，在城市范围内打造串联核心、辐射周边的生态廊道，用公园串联城市。在用地内部，设计以“显”的方式在用地中心呈现专业足球场，以“隐”的手法将球场平台、产业用房以及地面景观一体化打造，并依据人行流线设计多维度的步行路径，以此打造丰富多彩的立体空间层次，构建公园化的城市绿廊与慢行系统，形成真正功能开放、充满活力的公园化体育中心。
　　专业足球场的设计灵感由海而来，取意跃动海浪。顺应舒缓起伏足球场的看台轮廓，外表皮幕墙以舒展、现代的形态包裹建筑，表面肌理形似海风轻抚过后的层层海浪，在立面中形成上下穿梭、飘逸流动的转折曲线。足球场简洁顺滑的流线肌理和韵动形态，呼应了青岛优美的自然海岸风光，也彰显了青岛魅力之都充满活力的城市气质，让人印象深刻，流连忘返。
　　多功能训练馆与游泳训练馆的造型结合馆内无柱大空间的平面与净高要求，用地内的配套产业造型主要通过地景化的手法，将建筑体量适度的消隐，只在局部形成轻盈、通透的主体形象，既不破坏足球场的标志性形体，也将建筑本身打造成一片相互串联的城市运动公园。

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青岛青春足球场幕墙系统

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　　亚洲杯足球比赛场地建设项目主要由足球场体立面的3mm厚开缝式穿孔铝板系统与4mm厚铝板扭转格栅系统组成，其中穿孔铝板按不同穿孔率分为15%、20%、25%三种穿孔铝板，幕墙最高标高约40米。幕墙形式主要包括：3mm厚开缝式穿孔铝板系统（招标图横向20mm宽、竖向5mm宽安装缝隙），4mm厚铝板扭转格栅系统（8mm封堵铝板），3mm厚拉网铝板幕墙系统，铝板檐口吊顶系统（含铝合金格栅、防火幕墙），吊顶铝合金格栅系统，旋风楼梯玻璃栏板系统。
△ 青岛青春足球场规划设计鸟瞰
　　此外，亚洲杯项目装配式的大批量应用、项目的履约及效果想得到业主及建筑师的高度认可，都离不开加工的精度及现场安装控制，工序之间能组织有序是关键：施工工序在时间和空间不发生矛盾，装配式施工就是“天上的工序地下做，前场的工序后场做”，对比两种施工方式，装配式施工大量减少了高空中作业，能规避交叉作业施工，从而在工序的组织上缩短施工周期。将静态措施变为动态措施，不受场地和作业面制约；按照不同施工区域、施工工序、施工高度来安排吊车、剪刀车、高空车合理投入，可节约大量的施工成本。
　　装配式系统设计与应用在保障生产履约、质量管理、安全管理、成本管理、企业品牌宣传等方面具备诸多显著优势。同时也是公司高质量发展的内在需求。

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青岛青春足球场项目装配式系统应用

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△ 青岛青春足球场龙骨施工现场
　　装配式施工是中建深装公司大力推行的，在雄安商服中心、襄阳东站等项目上都有成功经验。大规模穿孔铝板装配式施工，采用两块横向铝板作为一个五米多宽的横向吊装单元这种装配式应用模式是首次应用。整体立面效果下图，立面从屋面水沟往下为中建深装公司承建范围。
△ 项目整体立面效果
　　铝板、格栅系统交错布置，在各交界处均布置有灯槽铝板。其分布区域如下图。
△ 立面做法分区
△ 灯槽分布
△ 剖面效果
　　1、装配式穿孔铝板系统的具体应用
　　本项目是异形体育场馆类幕墙，穿孔铝板和格栅系统均采用装配式做法。主要的工作压力在年前基层抢工阶段，亚洲杯的装配式系统基层钢材定位精准度要求非常高。从钢结构伸出牛腿之后直接需要定死横梁的位置，所以抛开铝板装配单元不谈，横梁的加工和安装精度直接决定了项目质量的成败。横梁又以二面角拼接关系与牛腿连接，这导致牛腿也需要非常精准。
△ 牛腿施工模型
　　（1）钢牛腿支座的平行施工
　　牛腿共分12个批次同步施工，BIM技术进行统一逻辑建模、分区逻辑划分区域编号、在区内进行行列编号的模式。采用多级编号将数据指导施工完成。
△ 现场施工安装
　　（2）钢加工件进行横梁定位
　　采用定制切割的钢加工件进行横梁端头定位。其数据性特征仅需编号和二面切角即可完成。
△ 钢插芯固定横梁
　　（3）钢横梁的平行施工
　　钢横梁是施工精度要求非常重要的一环，因为铝板的挂座与横梁定位关系是空间相互制约的。加工中要遵循严格的横梁切割二面角，以适应空间中与钢牛腿的精准定位。钢牛腿的安装精度需要与空间理论模型进行1：1还原，因此挂座的控制点位需要根据横梁的位置进行推演，并提供给施工队进行放线安装。
　　完整的横梁数据信息。包括编号、切料前总长、四个二面角尺寸、四个挂座定位点共10个参数，10列数据，进行装配单元对应内层钢横梁的加工和安装信息表达与把控。为满足平行施工要求，横梁编号同样需要进行批次划分体现，便于物料管理和使用。
△ 横梁编号图
△ 横梁加工定位现场焊接 
△ 横梁现场施工完成实拍
　　（4）装配单元的生成
　　面层的装配式加工是本项目一大特色。也是技术实现上集成度最高的点。一个铝板单元由2块铝板，5根铝型材组成。因铝板板块均为异形空间构造，四个角点不共面，通过BIM模拟每根铝型材只需切割二面角的加工，以及开孔定位即可满足异形龙骨的组框。再采用集成的grasshopper+python程序设计，将几何模型与python强大的数据处理功能进行结合，可以一次性输出所有批次的单元板块加工数据。所有的单元模型、单元编号、材料编号，均在BIM模型中体现，让组装过程有据可依。铝板、角码、型材都在工厂完成加工，材料到现场后进行单元板块组装、吊装。
△ grasshopper+python程序设计
　　型材组框在"一点一线"法则拼装完成后,安装铝板两侧与立柱之间的定位关系固定,中间通过铝板加工厂已固定,仅需现场根据实际需求选用适合角码固定顶底两端铝板即可.穿孔铝板板块合计约1600樘.(角码规格共计5种)实现流水线安装,提升了现场组装功效及安装精度.
△ 一点一线法则（保证尖点和外边线对齐即可满足空间构造精度） 
△ 现场单元组框安装
△ 现场采用直接汽车吊+高空车安装
　　（5）散装铝板的BIM设计
　　虽然装配铝板单元解决了项目80%的立面问题。由于灯槽效果的错落与交汇，带来了灯槽及附近铝板与装配式做法的不匹配。通过BIM的精准放样，真正的将装配式节点的可用性发挥到极致的同时。再将剩余的灯槽铝板采用散装做法，既要考虑装配式龙骨的再利用，也要兼顾独特做法带来的新增龙骨布置需求。
　　一方面，灯槽铝板自身的固定需求空间导致无法布置装配铝板挂座系统，其临接铝板需要改为散装作法，以兼顾灯槽的布置。另一方面，顶部铝板因与屋面交接，受限于屋面龙骨的布置特点，特定位置受影响无法按规律做成单元板块的位置也需要改为散装铝板做法。
△ 散装铝板位置及分布
　　（6）散装龙骨的设计
　　散装龙骨的空间定位也非常复杂，通过龙骨走向的优化，设计出Z型龙骨、L型龙骨、普通龙骨、切角度横梁等类型的龙骨定位与加工参数表，进行指导施工。
△ Z型龙骨
△ L型龙骨
△ 切角度横梁
△ 导出挂接点定位图
　　2、装配式异形扭转格栅系统的具体应用
　　（1）格栅系统概况
　　格栅型材整体外观为曲面线条不均匀排布，每根格栅型材均有扭转且扭转角度不同。整体分两个部分，大面部分24根，小面部分8根，如下图。
△ 格栅型材分布
　　（2）装配式设计
　　根据建筑分格对格栅进行分割后，格栅数量为4624根，格栅板块分布为8的倍数，故8根组成一个单元，采用装配式施工，既可以让此类复杂的型材在工厂加工保证了加工精度，同时降低现场的施工难度提高施工效率，降低施工成本。
△ 格栅组装图
　　（3）扭转格栅优化
　　按分格分割后的格栅管有4624根，每一根都有扭转角度，而且各不相同，直接加工扭转型材成本高，难度大。所以需要考虑是不是能把扭转角度较小的格栅做成直管型材。
△ 格栅组装图
　　如上图所示，点0 1 2所在平面为格栅室外面，保证格栅优化过程室外面不变，以点0到点1为平面X轴，点0到点2为平面的Z轴，建立平面，在此平面上放置格栅截面，用点0到点2的向量拉伸截面得到直管格栅，比较新建格栅点3与原扭转格栅的翘起值大小，小于30毫米对整体造型影响不大，故翘起值小于30毫米的均可优化为直管格栅。优化后直管格栅部分，数量为3336根，绿色为扭转格栅1288根。
△ 优化后直管格栅布置图
　　（4）运用GH进行加工数据提取
　　格栅组主要型材由两根立柱与8根格栅组成，由于整体流动造型导致每个格栅组的两根立柱并不共面，每根格栅有四个定位钉，立柱上相对应的有70多个钉孔，每根立柱钉孔布置各不相同，如此庞大的数据量决定运用GH编程，批量提取数据，如下图所示：
△ 格栅边立柱
　　同样的问题，对于格栅型材的加工，格栅管与立柱间的避位造型也是各种各样，单一格栅管加工数据有30多个，所以同样运用GH编程批量提取数据，如下图：
△ 格栅管加工图
△ GH编程数据提取
△ 装配式格栅现场组框及安装 
△ 施工初期阶段实拍（钢支座龙骨）
△ 施工中期阶段实拍（装配式铝板、扭转格栅） 
△ 施工后期阶段实拍
△ 项目竣工实拍（西立面）
△ 项目竣工实拍（鸟瞰）

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结  语

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　　亚洲杯项目的装配式施工,最大的优点是对一个大型异形场馆类项目,进行了纵观全局的BIM统筹.充分利用了数据技术的特长,在充分满足施工需求的前提下,充分利用了技术手段,将尽可能多的BIM设计工作借助软件和算法来完成。
△ 项目竣工实拍（夜景）
　　本项目对工作面的划分充分结合了项目的构造特点，将内层钢龙骨结构、装配式铝板系统、装配式格栅系统、散装铝板系统进行科学的工序划分，兼顾了现场进度需要、设计可行性、加工可行性、组装可行性、定位精准性、技术应用最大化等多条件的制约。以一种科学、有效、精细化的方式完成系统性的项目级BIM设计工作，同时完成了装配式施工、一次成活等多标准要求，是值得推广再利用的一种方法论。
△ 2023年4月，青岛青春足球场幕墙工程观摩合影（左起：中建深装本项目商务经理 董金旺、《幕墙设计》&中国幕墙工程网总编 唐 琦、中建深装本项目经理 王 斌、中建深装设计研究院（幕墙）北方分院院长 杨 英）

文 | 中建深圳装饰有限公司 王文涛、杨 英、王 斌
责任编辑 | 唐 琦
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