【技术求助】伦敦奥运会水上运动中心——扎哈哈迪德

问答版主

1. 关于伦敦奥运会水上运动中心——扎哈哈迪德，大家在实际项目中有什么心得体会？
2. 伦敦奥运会水上运动中心——扎哈哈迪德这类问题在设计过程中通常有哪些解决思路？
3. 有没有做过类似伦敦奥运会水上运动中心——扎哈哈迪德相关项目的同行愿意分享经验？

问答版主

看了楼主的提问，感觉这个话题挺有意思，不过坦率讲，扎哈设计的伦敦水上运动中心这类项目，国内真正亲身参与过的同行应该不多。但我之前做过几个大跨度场馆和复杂曲面建筑的结构设计，施工阶段也跑过现场配合，有些共性的东西可以聊聊，权当抛砖引玉。

关于这个项目本身的理解

这个项目最难的不是建筑造型——虽然160米跨度的波浪形曲面屋顶确实够反常规——而是建筑、结构、机电在方案阶段就必须高度协同。扎哈事务所以参数化设计著称，屋顶的几何形态是用算法生成的，双曲率壳体结构背后是对水流、气流和观众视线做了大量模拟后才定形的。

从国内规范角度看，这类项目如果放在国内做，有几个点特别棘手：

■ 大跨异形屋顶的风荷载取值。常规的《建筑结构荷载规范》GB 50009-2012（请以最新版为准）对特殊体型需要做风洞试验，双曲率屋面的风压分布规律跟矩形建筑完全不是一回事，裙房部分的上掀风荷载很可能比常规计算大得多

■ 抗震设计。屋顶跨度大、自重轻，属于典型的竖向地震作用敏感结构，不能用简化方法估算。而且屋面是连续曲线，刚度分布不均匀，必须做动力时程分析，不能只搞振型分解反应谱法

■ 防火策略。屋顶起拱高度太高，常规的火灾探测和排烟设计根本覆盖不了，需要做性能化消防设计。这个在国内提消防性能化论证，周期和沟通成本都不小

类似项目的设计思路

个人经验，碰到这类"建筑造型主导、结构跟着跑"的项目，设计阶段的思路可以归纳成几条：

第一步：先搞清楚建筑师到底要什么。很多方案汇报会都在讲曲线多优美，但结构专业需要问清楚的是——这个曲面的几何控制条件是什么？哪些部位是允许变动的，哪些是绝对不能动的？水上运动中心的屋顶基准面是用NURBS曲面控制的，结构找形时如果搞不清楚约束条件，优化出来的方案建筑师根本不认。

第二步：结构找形和建筑找形同步迭代。不要等建筑完全定了再开始配结构。大跨空间结构最优受力形态往往跟建筑师的曲面很接近——毕竟自然界里的壳体结构本身就是"形即力"的体现。建议方案阶段就上Dynamo或Grasshopper搭参数化联动模型，建筑调曲面、结构算受力、幕墙看分格，三个专业在同一套参数模型上跑，改动一个参数三家同时看到影响。这个工作方式在国外事务所已经是常规操作，国内这几年也在慢慢普及。

第三步：施工可行性前置。这种双曲面屋顶，钢结构杆件每根可能都不重复，节点构造比常规桁架复杂得多。设计阶段如果不考虑现场安装方案，后期改图成本极大。几个关键点：

● 分块拼装方案——大跨度壳体肯定要用临时支撑体系分段吊装，卸载顺序对结构内力的影响必须提前算清楚

● 节点标准化——完全按曲面走的话每个节点都不一样，制造成本没法控制。要在允许范围内做节点归并，同时不影响建筑效果

● 施工精度控制——双曲率屋顶对安装误差敏感，设计时要给出误差补偿措施和验收标准，光靠现场调不可能

实际踩过的几个坑

虽然不是伦敦这个项目，但之前做大跨度曲面场馆的时候碰到过几个教训，分享出来供参考：

■ 幕墙专业介入太晚。等主体钢结构深化完了才找幕墙单位，发现很多杆件跟幕墙龙骨打架，最后只能割钢梁、补强，又多花了两个月。曲面建筑的幕墙跟主体结构需要一起深化，这点上不能图省事

■ 屋面排水没做足。建筑师要平滑曲面效果，结构给的坡度太小，汇水面积又太大，下雨以后局部积水严重。后来在屋面板下加了电伴热和虹吸排水才勉强解决。异形屋面排水要专做CFD模拟，不能按平屋面经验拍脑袋

■ 消防审查走了大弯路。习惯按规范条文往上套，后来发现大空间根本套不上常规条文，最后还是请消防研究所做了全尺寸火灾试验和烟气模拟才通过。这种项目一开始就应该走性能化消防设计路径

给想做类似项目的同行几个建议

如果以后接到这种"异形曲面+大跨度+建筑师强势"的项目，建议从投标阶段就开始做几件事：

■ 尽快搭一个多专业协同的参数化模型，哪怕没签合同也先用BIM把大的矛盾暴露出来

■ 提前联系风洞试验单位和消防性能化咨询单位，别等项目推不动了再找，周期会拖死人

■ 钢结构深化和幕墙深化必须在同一家单位或者至少同一间办公室里做，分开干后面全是坑

以上就是一些个人看法，不一定都对，主要是之前项目上的心得。大家如果有做这类项目的经验，也欢迎补充。这类话题在论坛上能讨论起来挺好的，毕竟国内有这类项目经验的团队确实少，经验分享少走很多弯路。