2022年卡塔爾世界杯將于11月21日開(kāi)幕，8座世界級(jí)球場(chǎng)上演64場(chǎng)巔峰對(duì)決。記者獲悉，本屆世界杯主體育場(chǎng)盧塞爾體育場(chǎng)的主體鋼結(jié)構(gòu)和屋頂索膜結(jié)構(gòu)由北京市建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司設(shè)計(jì)。這是中國(guó)工程師走出國(guó)門(mén)、真正與外國(guó)團(tuán)隊(duì)聯(lián)合設(shè)計(jì)完成的超級(jí)工程。

盧塞爾體育場(chǎng)是卡塔爾地標(biāo)性的體育建筑和世界杯遺產(chǎn)，將在本屆世界杯中承擔(dān)決賽、閉幕式等重要活動(dòng)。從正面看，體育場(chǎng)的外形酷似一個(gè)巨大的金碗，碗壁由上百個(gè)金色的三角形幕墻單元組成，幕墻由下及上，一直延伸到體育場(chǎng)上部，與屋頂結(jié)構(gòu)相連。“體育場(chǎng)的頂點(diǎn)標(biāo)高和屋頂懸挑尺寸都達(dá)到了76米，場(chǎng)內(nèi)容納的觀眾人數(shù)多達(dá)92400人。”全國(guó)工程勘察設(shè)計(jì)大師、北京建院結(jié)構(gòu)總工程師朱忠義介紹，盧塞爾體育場(chǎng)是迄今為止中國(guó)在海外建造的規(guī)模最大、容納人數(shù)最多的專業(yè)場(chǎng)館，也是世界上同類型索網(wǎng)體系中跨度最大、懸挑距離最大的索網(wǎng)屋面單體建筑。

“恢宏而極具沖擊力、細(xì)節(jié)處不乏雕琢的建筑外形是盧塞爾體育場(chǎng)的顯著特點(diǎn)。”朱忠義進(jìn)一步介紹，從高處俯瞰，體育場(chǎng)的屋頂呈雙曲拋物面造型，像起伏的馬鞍一樣在空間中優(yōu)雅展開(kāi)，覆蓋整個(gè)看臺(tái)結(jié)構(gòu);仔細(xì)觀察“馬鞍”的細(xì)節(jié)，還可以發(fā)現(xiàn)屋頂規(guī)律性地設(shè)有大量的小突起，呈現(xiàn)出波濤滾滾的意向。

體育場(chǎng)壯觀絢麗的建筑效果帶來(lái)視覺(jué)上的享受，同時(shí)也給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來(lái)巨大挑戰(zhàn)。如何為體育場(chǎng)打造安全高效的“骨架”?朱忠義團(tuán)隊(duì)從投標(biāo)開(kāi)始，就提出了超過(guò)7種結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案，并對(duì)每一種方案進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算，促使北京建院順利中標(biāo)盧塞爾體育場(chǎng)復(fù)雜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

據(jù)了解，跨度達(dá)274米的體育場(chǎng)大跨度馬鞍形屋頂采用了由主索桁架、次索系和膜結(jié)構(gòu)等組成的高效索膜結(jié)構(gòu)體系。這樣的大型復(fù)雜索膜結(jié)構(gòu)，在業(yè)內(nèi)被公認(rèn)為設(shè)計(jì)難度最大的結(jié)構(gòu)類型之一。“這種索膜結(jié)構(gòu)受力效率高、布置簡(jiǎn)潔，但設(shè)計(jì)時(shí)需要進(jìn)行形態(tài)分析，既要使索、膜組成的柔性體系穩(wěn)定在建筑造型所需要的位形上，又要使結(jié)構(gòu)具有足夠承載能力和經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)在設(shè)計(jì)中還要考慮曲面帶來(lái)的非線性效應(yīng)。”朱忠義介紹，團(tuán)隊(duì)為此開(kāi)發(fā)了一套綜合形態(tài)分析方法，圓滿解決復(fù)雜索膜結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，讓“馬鞍”優(yōu)雅而穩(wěn)固。

針對(duì)盧塞爾體育場(chǎng)的主體鋼結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)還開(kāi)發(fā)了一套參數(shù)化建模程序，能夠以極高的效率進(jìn)行多方案研究，最終在取得優(yōu)雅建筑效果的同時(shí)，滿足了功能要求，還降低了12000噸的用鋼量，縮減了40%的鋼結(jié)構(gòu)造價(jià)。

從設(shè)計(jì)之初到施工階段，數(shù)字化技術(shù)全程運(yùn)用于項(xiàng)目之中。“我們提供的最終的設(shè)計(jì)成果不是傳統(tǒng)的二維圖紙，而是可視化三維BIM模型及其二維圖紙同時(shí)交付。”朱忠義介紹，BIM技術(shù)即為建筑信息模型，團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了BIM數(shù)據(jù)庫(kù)及大量自主研發(fā)程序，使得BIM的建模和出圖效率較傳統(tǒng)設(shè)計(jì)手段提高了80%以上，為設(shè)計(jì)、施工一體化提供便利。

“目前，國(guó)際上一流的工程項(xiàng)目往往被歐美知名的設(shè)計(jì)公司壟斷。雖然近年國(guó)內(nèi)優(yōu)秀的建筑工程不斷涌現(xiàn)，但在國(guó)際上還是很少聽(tīng)到‘中國(guó)設(shè)計(jì)’的聲音。”業(yè)內(nèi)專家表示，盧塞爾體育館項(xiàng)目凸顯出“中國(guó)設(shè)計(jì)”走向海外的主動(dòng)權(quán)。