本站原创可持续建筑作为未来城市建筑发展的重要趋向,已越来越受到人们的重视,它不仅仅满足于外表的美观与创新的设计,更是将原料和建筑性能、能源和资源消耗、建筑设计和管理等多个问题囊括进来,既满足当前的住房和基础设施需求,又满足未来子孙后代的需要.为北京奥运的召开而兴建的多项奥运工程借助奥运之风为世人瞩目,其在可持续性上所做的多项研究,向节能环保型建筑的靠近为日后无论公建还是普通建筑的建设都提供了丰富的经验.为此,《楼市》将对多项奥运工程予以关注,从中探讨更多的借鉴意义.
在日前召开的第九届北京CBD国际商务节“奥运后可持续发展国际论坛”上,有关负责人透露奥林匹克公园公共区已明确了文化展示中心、国际交往中心、高端产业基地和休闲体验基地以及体育、演艺、会展、旅游和商务服务五大产业的发展定位,“鸟巢”(国家体育场)将作为相对稳定的大型专场演出的场所,预计在明年上半年推出.而近日“鸟巢”已开始陆续拆除了看台上的几千个临时座椅,用于改造成几个千余平方米的餐厅,以为日后进一步新建商场、超市等休闲场所铺路.
提到“鸟巢”,人们对于它外表形态的关注往往多于场馆所承担的功能本身.从其还在围档中未真正长成之时,就有一拨又一拨的人扒开铁皮门,攀着铁丝网进行窥探.有人评价它如一堆钢铁扭曲而成的庞然大物,也许经历过了奥运盛会之后,我们更应该试着透过现象看看本质.这一庞大的钢铁结构之所以得以存在并为世界瞩目,不仅仅在于它极富视觉冲击力的外观设计,且在于它所蕴涵的结构以及所承载的技术本身,更重要的是,“鸟巢”作为未来北京乃至中国的地标,它在多个层面上都努力完善着可持续性的目标.
五大环保亮点
“绿色奥运、科技奥运、人文奥运”这三大理念在“鸟巢”中得到了充分实现,当中又以节能环保为最大亮点.
全面参与了“鸟巢”建设的国家体育场有限责任公司副总经理袁泉向《楼市》记者详细展示了它的五大环保新突破.“我们选择先进可行的环保技术和环保建材,在节省能源和资源、固体废弃物处理、保护热能和回收热能、利用太阳能、节水技术等方面来实现绿色奥运.”袁泉表示,他们通过采用并改进材料和设备的环境性能,尽可能降低在建造和运营中对环境的影响.
在“鸟巢”的部分区域采用地源热泵、冷热水机组三联供,可同时提供夏季制冷、冬季采暖和供给生活热水,充分利用地热的可再生能源；采用直接数字式控制(DDC)系统,实现能源的调节和计量,并合理进行排风热回收；采用高效环保的变频暖通空调系统,并可根据需要实现全新风运行和分区调节.其中地源热泵是一项新的先进能源利用技术,“鸟巢”的建设者们本着节约能源、充分使用可再生能源的原则,设计了地源热泵冷热源系统,利用场地中间面积约为8000平方米左右的足球场草皮下的土壤资源,为国家体育场的冬季采暖和夏季制冷提供了空调系统的冷热源,节约了常规能源.
在水资源的利用上“鸟巢”也采用了先进技术,以有效提高各种水资源的循环利用率,减少市政供排水量.景观绿化采用了微灌或滴灌头,体育场草坪设置适度感应探头,自动智能控制,实现高效节水.“鸟巢”整体则采用雨洪综合利用系统,为目前世界范围内建筑雨水深度处理回用规模最大、技术最先进的雨洪利用系统,建有6个储水池总容积12000立方米,年处理能力5.8万吨.“一个规模庞大的世界级雨洪综合利用系统在24小时不间断运转,可以将赛场及周边区域的雨水收集、净化后,提供给场馆使用.”国家体育场雨洪利用项目总设计师、中国建筑设计研究院建筑节能与新能源工程中心副总工程师刘鹏告诉记者,处理后的中水可以用于比赛场地草坪灌溉、空调水冷却、冲厕、绿化、消防等多个用途,同时最大限度地减少污染物排放.而实现雨水“高效回用”的关键在于使用了GE公司的纳滤膜技术以使之完全净化,据知这也是该技术在中国大型公共建筑领域的首个应用案例,未来这一技术还将有更广泛的应用.
观众席等处充分利用自然通风和自然采光,尽量减少人工的机械通风和人工光源带来的能源消耗,对场内用房维护结构的传热系数进行控制,优化保温、隔热设计.“在这么大的体育场里,如果采用人工干预的方式制冷或通风,将耗费巨大的能源.”中国建筑设计研究院建筑节能与新能源工程中心副主任丁高指出,“鸟巢”观众冷热舒适度是通过自然通风来解决,即利用场内的负荷产生的热压,通过和建筑师的配合,在整个体育场底层设置进风口,体育场的顶部是膜结构,设置合理的排风措施,能使体育场自然通风满足观众舒适度的要求.同时,对大面积窗户也将做外遮阳处理,以全面提高建筑物的节能水平.
本着节约能源的原则,“鸟巢”使用了各类高效节能型环保光源.在围绕主体结构的安检亭上建立了太阳能光伏发电系统,总发电容量130千瓦,这一采用非晶硅、不可逆流、无储能的技术能够减少排放,保护环境.在暖通空调、消防设施等处采用绿色环保的无氟工作施.此外还多处使用了LED立面照明及一些自动控制系统保障系统节能运行,从而最大限度地控制了能耗.
“鸟巢”的建筑材料、装修材料及制成品均选用节能环保型产品,以尽可能减少对市内外环境的污染；设置充分的固体废弃物收集、处理设施,达到优化的废弃物回收利用水平.
两层皮、双排水
如果说节能环保充分展示了“鸟巢”作为奥运重点工程追求绿色奥运理念的话,那么在多项创新科技与新型材料的运用上,又突显了它对科技奥运理念的执著.
很多人都已经注意到了“鸟巢”除了复杂的钢筋骨架,外层还包裹着半透明的“皮”,当然这样的皮层远不止遮风挡雨那么简单.仔细看,“鸟巢”的“皮”实际有两层,专业的称谓为“膜结构”.上层为镶嵌在主体钢结构上层梁分格上方的ETFE膜结构,该层皮对金属具有较强的黏着性,同时耐腐蚀、耐负压、高抗污,易清洗且轻便而经济；下层为悬挂在主体钢结构下层梁下方的PTFE膜结构,除了作为“皮”应有的多项保护性能外,在“鸟巢”中它又兼做了声学吊顶,能够起到吸音的作用.据了解,“鸟巢”的这一ETFE膜加PTFE膜双层皮结构的使用在国际上尚属首次,它不仅能为体育场遮蔽雨雪,并且使场内光线更加柔和,有利于调节场内光影对比度,满足比赛和电视转播的光照要求.“我们在‘鸟巢’里其实并没有受到任何钢结构投影的影响,而且因为顶上的透明膜让我们在里面感觉十分清凉,运动员们都能很好地发挥各自的水平.”曾作为奥运会田径比赛裁判亲身感受过“鸟巢”的民族大学体育系主任韦晓康如是向记者感叹.
与此同时,下层膜兼做声学吊顶又显示出“鸟巢”作为一个现代化的体育场和膜结构建筑,其声学环境已居于国内领先的水平.由于国内没有相应的规范规程,为此编制的设计和施工验收规程为今后同类工程设计积累了经验.
对于“鸟巢”独特 0;建筑外观,使常规重力排水方式往往无法满足要求,据知,有关建设部门为此专门研发了虹吸雨水排水系统,这是一种建筑、结构、给排水设计高度整和的屋面雨水排放系统,是解决复杂形式屋面雨水排水的新方法.将新方法配以传统的重力排水,更充分保障了这一庞大物体的正常代谢.
多项自主研发新技术
尽管“鸟巢”的设计由中国与瑞士的设计师联手合作共同完成,但在具体工程建设时,却充满着民族情结,积攒着多项中国自主研发的新材料与新技术.
作为中国钢结构方面的专家,袁泉对“鸟巢”在钢结构上的运用颇感自豪.据介绍,“鸟巢”庞大的钢结构就凝结了设计者和建设者们大量的智慧,并经过多次的测算、实验,才成功建成我们今天所看到的这一庞然大物.“国家体育场大跨度钢结构的平面尺度大,温度变化将引起很大的内力和变形,因此如何计算和分析钢结构因温度变化而产生的变形而导致的内力是关键技术.”
“鸟巢”用了5万吨钢筋,是由48根大梁沿着开口相切,交互编织起来的一座庞然大物.一根根长短不一的钢材看似不规则地搭建在一起,却另有一种内在的联系.其所用钢材强度是普通钢的两倍,是由我国自主创新研发的特种钢材Q460E,集刚强、柔韧于一体,从而保证了“鸟巢”在承受最大460兆帕的外力后,依然可以恢复到原有形状,完全能抵抗8级地震.如此稳固的建筑,在中国乃至整个亚洲都是绝无仅有的.
袁泉告诉记者,为实现“鸟巢”的建筑效果,其混凝土结构设计采用了异型结构形式,施工中针对工程斜柱、斜梁及不规则边梁等异型结构,通过模架试验、有限元分析、实体试验柱制作和测试分析等多项研究,研发了斜柱、斜梁专用模架体系,超高混凝土斜柱泵送顶升技术以及高大空间组合脚手架技术等,成功攻克了施工难题；同时也在国内民用建筑领域首次针对混凝土结构高耐久性要求展开研究,解决了“鸟巢”100年的使用需求；对于跨越冬夏的长时间工程作业,他们又研究出了钢结构负温焊接技术,保障了这一庞大钢结构体能顺利合拢.“在‘鸟巢’之前,我们都没有成熟的经验可以借鉴,而这些相关研究成果通过了市科委组织的专家鉴定,填补了国内外这类施工技术的空白,获得了多项专利,同时也为我们日后更多的建设提供了经验借鉴和材料、技术支持.”
“鸟巢”的延伸
在此前,国际上建造如“鸟巢”这样大型的建筑对节能环保技术的开发与应用还更多地局限于表面墙体上,经历了此番建设之后,“鸟巢”对绿色与科技的演绎已让人们对未来可持续建筑的发展建设方向有了更多角度的思考.
如今“鸟巢”所应用的多项环保技术已有不少开始推广至其他项目中,其中地源热泵正大面积使用.据了解,日前这项技术已被某空调设备有限公司引进,并投入使用到上海国际节能环保园里.有关负责人表示,运用地源热泵技术的环保空调真正实现了环保效应和经济效应的双赢.另外,像提供解决空调制冷方案的相关技术也将会被用于改善现有楼宇的能效,实现科学合理的楼宇节能.
虽然关于“鸟巢”的争议到今天仍然存在,我们也认同任何一项伟大的工程都不可能是十全十美的,但随着北京奥运会的圆满结束,人们对于它的意义也有了更全面的认识,何况对于中国这一发展中国家而言,能够在很多方面完全依靠自主研发,一系列新技术、新材料的难题,是一项极大的挑战.它代表着一个国家的综合实力,科技发展水平,其所产生的国际影响力与历史意义远大于这一次奥运会本身.
“普通百姓看到的是它的钢铁结构,而对于我们众多专业人士而言,看到的是它的前卫设计,以及无论是外形还是结构、技术、材料等对建筑设计领域的一大突破.作为一处地标性建筑存在于北京这块土地上,由北京奥运主会场到中国的一个时代的标志,也许将来‘鸟巢’也会像埃菲尔铁塔那些建筑一样,尽管从前受到众多争议,但却会成为历史长河里永久的印记.”袁泉如是而言.
建造者解读“鸟巢”：
对于承担如此庞大的一项建设工程,我们遇到了前所未有的困难：一是场馆本身需求的不明确,多项与奥运有关的需求都在建设之中才予以介入,临时的变动给我们带来了很大的挑战；二是钢结构的制造难,包括精度计算、安装、合拢、卸载、空间测量等,此前国内外都没有成熟的经验可参考,完全依赖于我们自主地研究与探讨；三是作为一项世界性的建筑工程,它的方方面面都受到来自全世界目光的检验,无论建筑技术、可持续的能源利用、先进的科技成果等,都与其作为地标建筑而存在的意义一样在世界站稳了脚.事实证明,在较短的时间里我们完成了国外尚未有人能够做到的这项庞大工程,本身就是一个奇迹,而它所承载的多方面智慧以及技术结晶更是全世界共享的优秀成果.
――国家体育场有限责任公司副总经理袁泉