空間結構在2014巴西世界杯場館中的應用
2014年世界杯由巴西12座城市的12座體育場館共同承辦。其中新建的4所場館與改建或重建的8所場館均各具特色。這些場館除展現出世界杯帶給人們的體育競技樂趣之外，屬于空間結構的美感也成為一道獨特而亮麗的風景線。筆者對這12個場館的設計理念、結構體系和結構特點依次進行概括性介紹。
馬拉卡納體育場Maracana Stadium
本屆世界杯決賽球場在巴西最負盛名的體育場——馬拉卡納體育場舉行。馬拉卡納體育場位于巴西里約熱內盧，其正式名字叫馬里奧·費勞體育場，這座球場為1950年巴西世界杯而修建，于1948年開始修建，花費兩年時間建成，建成后最多一次曾容納20萬人觀看比賽，是當時世界上最大的體育場，建筑高度24米，下部由60根混凝土“Y”形柱支承。馬拉卡納體育場于2010年開始翻修，翻修后建筑尺寸長318米，高度37米。翻修時將原有只能遮蓋頂層看臺的30米屋蓋進行延伸。新建屋蓋采用索膜結構，具有兩圈環(huán)索，懸挑69米，覆蓋住了所有看臺席位，同時在屋頂安裝1500塊太陽能光伏板。應國際足聯的建議，馬拉卡納體育場的觀眾容納量也減為73500位。
巴西利亞國家體育場National Stadium
巴西利亞國家體育場興建于1974年，可容納45200人。為達到2014年世界杯的要求，體育場進行重建，增加了一個下層看臺，并重新進行了上層看臺的框架設計，重建后可容70064人。體育場建筑面積共21.88萬平方米，形狀為標準圓形，建筑高度50米，直徑309米。屋蓋為索膜結構，索膜結構厚度最大10米，由48根直徑10厘米的主索通過墊板與混凝土受壓環(huán)連接。從屋蓋支承處至懸挑邊緣總長103米，屋蓋由一圈混凝土受壓環(huán)支承。屋蓋上層由多種透明覆蓋材料組成，下層則采用背光膜的設計形式。該體育場屋頂為可移動式內置屋頂，這就意味著這個可以容納7萬人的體育場在任何季節(jié)都可以使用。下部由228根混凝土柱子組成，每根柱子高48米直徑1.2米，用來支承混凝土受壓環(huán)。
圣保羅體育場Itaquerao Stadium
圣保羅體育場為新建場館，建筑面積18.90萬平方米，屋蓋面積3.23萬平方米。建筑長267米，寬228米，建筑高度約為43米。圣保羅體育場屋蓋是一個兩點支承的懸臂網架結構。在看臺區(qū)域沒有任何柱子。屋蓋最邊緣處，網架高度只有3米，但在兩個主支承點處網架高度達到10米。屋蓋直接支承在柱子上，將荷載直接傳遞至基礎。南北兩側整個看臺無柱支承為大跨度屋蓋，采用預應力網架結構形式。由于沒有南北立面，使屋蓋結構可能承受向上的風吸力。屋蓋雖然體現出輕巧的外觀，但屋蓋重量不能太輕，否則會由于風吸力使結構破壞。
新水源體育場Fonte NovaStadium
新水源體育場位于巴西薩爾瓦多，于1951年1月28日開放，2007年11月關閉，三年后拆除。2010年新球場在舊址上修建，取代原有水源體育場。新水源體育場建筑高度35米，長250米，看臺的南部有一個大型開口。這一開口不僅使體育場內空氣流動，同時也使體育場與附近的內城湖泊有了直接的關系，為球場帶來了新的空氣流通。新水源體育場屋蓋為索膜結構，屋蓋懸挑63米，替代原來懸挑30米的屋蓋。屋蓋索膜結構矢高最高19米。屋蓋膜結構位于上下應力環(huán)之間。屋面采用由聚四氟乙烯纖維制造的PTFT膜材料，面積301399平方英尺。
卡斯特勞體育場Arena CastelaoStadium
卡斯特勞體育場于1973年11月11日啟用。經過翻修后于2013年再次投入使用，建筑高度約42米，長約270米，寬約230米?？ㄋ固貏隗w育場的原結構由于其大坡度被人們稱為混凝土巨人。故在新的鋼結構設計和建設理念中繼續(xù)體了它居高臨下的風格。為減少看臺部分的振動，同時支承新的屋蓋體系，在原有混凝土結構的四周增加了60個鋼桁架結構，桁架結構高度最高58米。屋蓋結構分為各個獨立的模塊化的部分進行安裝，可以加快屋蓋結構安裝進度。屋蓋結構選擇了較輕同時剛度較大的結構體系，在屋蓋安裝時只需使用小型可移動起重機，而不需要大型固定式起重機。屋蓋結構可以覆蓋所有看臺觀眾，保證了舒適的溫度和良好的通風。
馬拉卡納體育場Maracana Stadium
本屆世界杯決賽球場在巴西最負盛名的體育場——馬拉卡納體育場舉行。馬拉卡納體育場位于巴西里約熱內盧，其正式名字叫馬里奧·費勞體育場，這座球場為1950年巴西世界杯而修建，于1948年開始修建，花費兩年時間建成，建成后最多一次曾容納20萬人觀看比賽，是當時世界上最大的體育場，建筑高度24米，下部由60根混凝土“Y”形柱支承。馬拉卡納體育場于2010年開始翻修，翻修后建筑尺寸長318米，高度37米。翻修時將原有只能遮蓋頂層看臺的30米屋蓋進行延伸。新建屋蓋采用索膜結構，具有兩圈環(huán)索，懸挑69米，覆蓋住了所有看臺席位，同時在屋頂安裝1500塊太陽能光伏板。應國際足聯的建議，馬拉卡納體育場的觀眾容納量也減為73500位。
巴西利亞國家體育場National Stadium
巴西利亞國家體育場興建于1974年，可容納45200人。為達到2014年世界杯的要求，體育場進行重建，增加了一個下層看臺，并重新進行了上層看臺的框架設計，重建后可容70064人。體育場建筑面積共21.88萬平方米，形狀為標準圓形，建筑高度50米，直徑309米。屋蓋為索膜結構，索膜結構厚度最大10米，由48根直徑10厘米的主索通過墊板與混凝土受壓環(huán)連接。從屋蓋支承處至懸挑邊緣總長103米，屋蓋由一圈混凝土受壓環(huán)支承。屋蓋上層由多種透明覆蓋材料組成，下層則采用背光膜的設計形式。該體育場屋頂為可移動式內置屋頂，這就意味著這個可以容納7萬人的體育場在任何季節(jié)都可以使用。下部由228根混凝土柱子組成，每根柱子高48米直徑1.2米，用來支承混凝土受壓環(huán)。
圣保羅體育場Itaquerao Stadium
圣保羅體育場為新建場館，建筑面積18.90萬平方米，屋蓋面積3.23萬平方米。建筑長267米，寬228米，建筑高度約為43米。圣保羅體育場屋蓋是一個兩點支承的懸臂網架結構。在看臺區(qū)域沒有任何柱子。屋蓋最邊緣處，網架高度只有3米，但在兩個主支承點處網架高度達到10米。屋蓋直接支承在柱子上，將荷載直接傳遞至基礎。南北兩側整個看臺無柱支承為大跨度屋蓋，采用預應力網架結構形式。由于沒有南北立面，使屋蓋結構可能承受向上的風吸力。屋蓋雖然體現出輕巧的外觀，但屋蓋重量不能太輕，否則會由于風吸力使結構破壞。
新水源體育場Fonte NovaStadium
新水源體育場位于巴西薩爾瓦多，于1951年1月28日開放，2007年11月關閉，三年后拆除。2010年新球場在舊址上修建，取代原有水源體育場。新水源體育場建筑高度35米，長250米，看臺的南部有一個大型開口。這一開口不僅使體育場內空氣流動，同時也使體育場與附近的內城湖泊有了直接的關系，為球場帶來了新的空氣流通。新水源體育場屋蓋為索膜結構，屋蓋懸挑63米，替代原來懸挑30米的屋蓋。屋蓋索膜結構矢高最高19米。屋蓋膜結構位于上下應力環(huán)之間。屋面采用由聚四氟乙烯纖維制造的PTFT膜材料，面積301399平方英尺。
卡斯特勞體育場Arena CastelaoStadium
卡斯特勞體育場于1973年11月11日啟用。經過翻修后于2013年再次投入使用，建筑高度約42米，長約270米，寬約230米?？ㄋ固貏隗w育場的原結構由于其大坡度被人們稱為混凝土巨人。故在新的鋼結構設計和建設理念中繼續(xù)體了它居高臨下的風格。為減少看臺部分的振動，同時支承新的屋蓋體系，在原有混凝土結構的四周增加了60個鋼桁架結構，桁架結構高度最高58米。屋蓋結構分為各個獨立的模塊化的部分進行安裝，可以加快屋蓋結構安裝進度。屋蓋結構選擇了較輕同時剛度較大的結構體系，在屋蓋安裝時只需使用小型可移動起重機，而不需要大型固定式起重機。屋蓋結構可以覆蓋所有看臺觀眾，保證了舒適的溫度和良好的通風。
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