摘要：文章用详实的数据阐明了国家体育场看台设计是如何解决总体建筑、空间效果，观众的基本观赛效果，安全疏散，奥运会、残奥会特殊需求等诸多问题的。对体育场馆设计、世界级田径赛事的组织均有参考意义。
　　关键词：看台设计　国家体育场
　　中图分类号：TU245.4
　　文献标识码：A
　　文章编号：1004－8537(2011)12－0152－05
　　前言
　　看台是竞赛用体育建筑不可或缺的组成部分，作为超大型体育建筑的国家体育场，在看台设计中需要解决总体建筑、空间效果，观众的基本观赛效果，安全疏散，奥运会、残奥会特殊需求等诸多问题。
　　由赫尔佐格与德梅隆建筑师事务所(瑞士)、奥雅纳体育工程有限公司(英国)、中国建筑设计研究院组成的设计联合体参照国内外相关规范，通过计算机和实物模型进行多次渐进的模拟、推敲、研究，以确定看台区域的空间效果、观众观赛效果及疏散能力。
　　为保证看台的施工进度和建筑效果，在设计之初就确定看台板采用清水混凝土预制工艺制作。通过北京榆构有限公司的总工程师蒋勤俭先生在初步设计阶段就作为设计顾问参与设计，看台构件的施工图设计由中国建筑设计研究院和北京榆构有限公司共同完成，确保了清水混凝土预制看台构件设计，加工制作及安装一体化的成功实施。
　　在运行设计阶段，针对奥运会，残奥会的临时需求，进行了详细的临时看台设计。
　　看台建筑设计
　　1　看台设计概述及视线设计
　　国家体育场的看台坐席规模原设计奥运会期间为10万人，经“奥运瘦身”修改为9.1万人：奥运会后将降至8万人。
　　国家体育场是一座综合体育场，作为世界先进水平的体育场，在确定视点轨迹线时将其设计为一个覆盖几乎全部9条跑道、并穿过两组跳远场地中外侧沙坑中心点的四段弧线组成的近似椭圆，视点距地高度为0m，视线升高差(C值)为0.06m，观众眼位取本排看台后沿向前150mm，眼位高度为1200mm(略高于《建筑设计资料集》中国人坐视眼高值——1150mm)。
　　为保证观众有良好的视距和合理的疏散设计，看台被分为三层。各层看台与视点轨迹线的视距，视高、俯视角度，看台前后排高差、看台角度。
　　在保证田径比赛要求的前提下，尽量缩短了看台的起始距离，下层看台前沿距110m栏预跑线的最近距离仅为一米一多。在看台与比赛场地间还结合田径比赛项目分段设置了摄影沟(宽度2.1m，深度1.05m)，保证摄影记者可以有针对性地拍摄某项比赛。这一紧凑的场地设计经过了国际田联的特别批准。因为摄影沟不是连续设置的，在实际赛事组织时，在摄影沟之间设置了用临时围栏与场地分隔的临时通道。临时通道仅允许摄影记者穿行，不许停留拍摄。
　　从各层看台视距的数据可以看出，三层看台之间是有重叠的。这种平面上的重叠，优化了观众的视觉质量，观众至场地中心的最远视距为129.90m(即使是在10万人规模时，观众至场地中心的最远视距也控制在140m内)，而观众至场地中心的最大俯视角仅有19°35′。紧凑的看台设计也带来了一个小问题：下层看台东西向最后两三排的部分观众看不到位于南北两个方向的大型电子显示屏的全部影像，也看不到标枪、铁饼、链球投掷轨迹的高点部分。这一问题通过在相应区域增加小电子显示屏的方式得到了解决。
　　这种看台设计对比赛场地形成了极佳的围合感，使运动员可以在自己的舞台上尽情挥洒激情，为运动员创造了完美的比赛空间。
　　看台的视线设计采用作图法，精确到毫米。看台的建筑和结构施工图中，看台板标高、看台梁标高等均严格按照作图法所得的数据设计，而在进行看台板构件设计时，考虑到预制构件制作的实施性，将构件高度末位取为0和5(0mm－4mm取为0.5mm～9mm取为5)，安装时再通过垫块、坐浆进行调节，以达到标高设计值。
　　看台分为主席台，贵宾席，包厢席、一般观众席、无障碍席、带桌媒体席等几个主要部分。各类观众坐席的控制尺寸及座椅类型：
　　国家体育场的主席台经过多次修改，规模从方案设计的560席，最大调整到1036席。最终确定的奥运会主席台规模为787席(含无障碍席4个)，残奥会主席台规模为674席(含无障碍席42个)。因为规模大，在实际运行时被称作高级贵宾区，而首长席仅为其中的三排，其中第一排为带桌活动扶手软椅，座宽0.95m，排距2.15m；第二、三排为固定扶手软椅，座宽0.60m，排距1.10m。
　　贵宾席按奥运赛后运营考虑，设置于方位角和俯视角均较好的中层看台的东西两个方向。
　　包厢席位于中层看台最上部的3～4排，与前部看台有实体栏板分隔，并有较大高差，从而优化了包厢席的视线。包厢席成环连续布置，为室外坐席。其最后一排可以与后面的包厢(室内)实现无障碍通行。
　　奥运会赛时无障碍席布置于下层看台的东西两侧和上层看台的东西两侧，分别为201席和16席，另外主席台还设有4个无障碍席。残奥会赛时下层看台经过改造(拆除最后一排坐席)，无障碍席增至538席：主席台拆除临时坐席后，无障碍席增至42个。残奥会赛后，随着临时看台、临时设施的拆除，无障碍席最大规模为：下层看台570席，中层看台356席，上层看台16席，另外包厢前亦可布置一定数量的无障碍席。无障碍席尽量相邻设置了陪护席。
　　2　疏散设计
　　国家体育场在疏散设计上采用英国《运动场所安全通则》建议的做法，将每个安全出口的控制疏散时间定为不超过8min(同时也满足《体育建筑设计规范》条文说明中容量大于60000人的体育场，看台疏散时间应控制在8min之内的规定)。研究表明，在观众对体育场馆比较熟悉或能够确认出口位置的情况下，以正常速度通过安全出口的时间小于8min时，观众一般不会出现激动，焦虑和紧张的情绪。这里的“疏散时间”指的是看台观众全部离开看台进入集散厅的时间。
　　有一个与看台观众疏散相关的问题需要简单介绍一下——看台的标识(编号)系统。国家体育场采用的是纵走道，看台出入口、看台区(台)为同一编号的标识系统，观众进入了自己的纵走道就进入了自己的看台。而国内通常的看台标识系统是将两条纵走道间的区域当作一个看台区，同一看台区的观众通过不同的看台出入口(纵走道)按大小号或单双号进入自己的看台区。相比之下，国家体育场采用的看台标识系统会更方便观众找到自己的看台区，并迅速建立归属感，从而在离开时也更容易确认自己的出口位置。
　　国家体育场的看台走道均为纵走道，未设置横走道。各层看台的走道，出入口设置不尽相同。下层看台为上行式疏散，由纵走道直接连接集散厅；中层看台为中间式疏散；上层看台亦为中间式疏散，在东西两侧为两层出口中间式疏散。看台出入口、纵走道，坐席数量等。
　　3　看台区域的总体空间效果设计
　　看台区域的主要组成元素是比赛场地，看台，座椅及从看台最高处延伸而上的屋顶。比赛场地的橡胶跑道及辅助区采用了通常使用的红色，遗憾的是由于跑道供应商没有配合做定制加工，跑道的红色不是国家体育场其它部分统一的那种红色。看台板是朴素的清水混凝土灰色，只有看台出入口的内侧被涂成了红色，这既是集散厅红色墙面的延续，又与引导人流的功能要求相契合；栏杆、扶手，座椅支架等均为镀锌钢材——表面有着自然形成的图案，刚刚出厂会比较光亮，随着在自然环境中的氧化，会归于平凡(变成朴素的灰色)。座椅由两种颜色组成——红色和灰色，从下层看台到上层看台，每个座椅就像一个像素点，9万多个像素点构成了一个由红色渐变为灰色的图案。屋顶覆盖着白色的PTFE膜。这样就形成了一个由地面向看台、屋顶渐变(红色——灰色——白色)的整体空间，像一个巨大的容器、一个巨大的舞台承载着运动员与观众共同参演的戏剧。
　　4　看台构件总体设计及结构设计
　　虽然国家体育场看台设计十分紧凑，但看台的短轴最小半径仍有近60m，弧度不是很大。但如果加工制作弧线形的清水混凝土预制构件仍有一定难度，而且会造成模板的浪费。考虑到建筑轴线间的看台板最小板长仅有约4m，看台板的弧长和弦长非常接近，经过计算机模拟将看台板的弧线变成直线处理，用折线来代替弧线，完全满足建筑设计整体效果的要求，确定了“以直代曲”的总体方案。经过进一步讨论，看台出入口侧墙作为看台板的支撑结构，需满足结构整体性要求；主席台进深2m以上的看台板尺寸过大：上层看台外边缘部分“月牙型”异型板尺寸过小、缺少支撑端。除上述3部分采用现浇方式进行清水混凝土施工，其余看台区域的清水混凝土构件均采用预制方式施工。
　　经统计看台部分清水混凝土预制构件包括看台板、踏步板和楼梯三种主要类型，预制构件总数量为14726块，其中看台板10056块，踏步板4600块，楼梯70件。清水混凝土预制看台板的截面类型主要有L型、L+U型和平板型，看台板长度一般为6～8m，板重为3～5t。
　　看台板按支撑受力状态划分可分为简支板、连续板和悬挑板三种形式，下层看台标准看台板按两跨连续板受力工况计算，中层、上层看台标准看台板按单跨简支梁受力工况计算，二、三层第一排看台板按悬挑结构受力工况计算。
　　标准板为L型，安装在按建筑轴线布置的现浇框架梁上。由于下层看台的看台板截面高度较小，采用两端简支无法满足结构承载力和变形要求，在不改变板的平面分块整体效果的原则下，通过在框架梁间的结构板中部增设一道反梁作为支点将简支板改为两跨连续板。
　　5　看台防排水设计
　　看台区域的水主要为降雨和清洗用水。从平面上看，屋顶可以有效地遮盖全部看台区域，影响看台区域的降雨为斜向降雨和飘雨。看台区域采用的是“有组织”的无组织排水——看台板板面有约1％的找坡，以保证水顺着看台逐级排走：看台前缘栏板间的竖缝不打胶，水可以自板缝排至下面的看台或场地(摄影沟)内。由于中层、上层看台受降雨影响的可能性极小，不用担心“无组织排水”的水流会影响到观赛的观众。
　　看台区域的防水采用的是防排结合的方式。
　　清水混凝土预制看台板密实性强，具有一定的防水能力，问题在于板缝的处理，看台板缝尺寸设计是保证清水混凝土看台板装饰和防水效果的关键，板缝尺寸主要依据看台板极限温差变形量、看台板制作安装施工偏差、板缝防水构造、防水材料变形性能等因素确定。国家体育场看台板长度方向缝(垂直缝)宽度为20mm，宽度方向缝(水平缝)宽度为12mm。看台板水平缝采用材料防水和构造防水相结合做法j垂直缝为朝天缝，很容易积水，板自身无法设置防水构造，由于板长度尺寸较大，板缝收缩变形也大，因此垂直缝的防水要求较高。经充分研究，结合本工程看台梁较宽(1m)的特点在看台梁中间增设构造积水槽，看台板板底两端增设滴水槽，将由于垂直缝表面材料防水缺陷导致的漏水通过沟槽有组织排放，从而确保看台板防水效果实现。实际施工中采取了浇筑时预埋木条和预留负偏差后期抹灰两种方式施工看台梁上的积水槽。
　　对于看台下部的用房(室内)来说，看台就是该用房的屋顶，所以在上述看台区域又增设了一道防水。由于下层看台下部设有结构板，所以直接在板上设置了一道卷材防水；中层、上层看台则在看台板板底喷涂了一道硬发泡聚氨酯防水保温一体化材料。
　　6　细部设计
　　(1)临时看台设计
　　结合赛后需求，在中层看台后部东南西北各方向均设置了一组临时看台。为保证奥运会至残奥会临时看台的改造、转换工作，并便于回收再利用，临时看台采用轻钢结构组装框架直接放置在钢筋混凝土楼板上：并采用非石棉纤维增强水泥板封修，以使其完成效果接近清水混凝土看台。
　　(2)看台变形缝
　　为保证看台清水混凝土整体效果，看台变形缝参照国家建筑标准设计参考图《变形缝建筑构造(一)》、《变形缝建筑构造(二)》中的抗震型(承重型)变形缝机构设计，盖板改为60厚清水混凝土小型预制构件。
　　(3)看台与场地间栏板门
　　下层看台前缘的栏板分隔了看台和场地，在栏板上开设了部分门，在必要时可以提供看台与场地的通行可能。为保证看台清水混凝土整体效果，栏板门同样设计为清水混凝土预制构件。看台栏板厚度为150mm，为减轻门的自重，采用了钢筋混凝土空心板(内填聚苯板)的工艺制作，并专门设计、制作了不锈钢铰链和插销式门锁。
　　(4)栏杆、栏板、扶手
　　按凌空高度的不同，看台前缘栏杆的高度有0.9m和1.05m两种，其中观众视线以下的部分为清水混凝土栏板，而栏杆扶手为直径40mm的钢管，基本不影响观众视线。而对于视线要求较高的主席台，实体栏板以上的部分为驳接式玻璃栏板。
　　在看台前后排高差超过0.5m的区域，按规范规定在纵走道上设置了栏杆扶手，栏杆扶手设置在纵走道中间，按两至三排看台为一组间断式连续布置，以保证纵走道一侧出现问题时观众可以迅速更换路线至纵走道另一侧。为提高上层看台的安全度，还以两至三排为间隔在部分区域设置了横向栏杆，其横杆的高度低于观众视线。
　　栏杆，扶手采用在清水混凝土构件上预留孔洞，金属杆件插入后灌浆的方式安装，效果简洁干净。
　　(5)座椅设计
　　座椅采用专门定制的设计，并采用聚丙乙烯中空吹塑成型的先进技术，以保证其舒适型和耐久性。座椅的安装高度为0.42m。除下层看台因前后排高差小，为落地安装(落地部分为圆形金属盘)外，座椅支架均固定于看台板的立面上，从而降低了看台板的清洁难度。
　　运行设计阶段的临时看台设计
　　针对奥运会、残奥会特殊需求的临时看台包括：正面摄像及摄影平台、室外混合区、带桌媒体席、摄像机平台等。由于形式多样、尺寸较复杂，结构体系采用焊接钢架，外覆与媒体桌同样材质的三聚氰胺防潮板。
　　正面摄像、摄影平台设在百米跑道的延长线上，正对百米跑道，可以拍摄远动员冲刺到庆祝胜利的过程。国家体育场设有4排摄像平台，7排摄影平台。摄像平台间高差1.0m，进深1.8m：摄影平台间高差0.45m，进深1.0m；摄像平台与摄影平台间高差1.0m。为避免前部摄影沟内和后部摄影平台上的摄影记者影响电视转播，在摄像平台前部设置了水平挡板，并将摄像平台的结构与后部的摄影平台结构脱开。
　　室外混合区位于径赛终点线西侧，是运动员离开比赛场地的必经之路，是由1.2m宽的运动员通道和进深2.1m的转播区组成一条的单行线。转播区机位有1.6m、1.2m和0.6m三种规格，两排转播机位之间的高差为约0.8m～0.9m(顺应混凝土看台的高差设置)，运动员通道总长约110m(有效采访长度约60m)。往届奥运会，世界田径锦标赛中，运动员通道和转播区采用可以摘下的绳索分隔，没有运动员通过时，转播人员可以在运动员通道上活动：而在国家体育场，运动员通道和转播区采用硬质隔板分隔，将转播机位间的通道设在了转播区的后部。
　　国家体育场的带桌媒体席细分为带桌文字记者席、摄影编辑席、普通评论员席、双倍深度评论员席、播音席5种，其标准尺寸(深×宽)分别为2.0m×2.0m、2.0m×2.0m、4.0m×2.0m、3.0m×3.0m(或3.0m×4.0m)。为减少对普通坐席的占用，国家体育场奥运会、残奥会期间的带桌文字记者席、摄影编辑席实际尺寸约为1.60m×1.98m。结合国家体育场的现状，最终确定的评论员席有2.0m×2.0m、2.0m×3m(2.8m、3.2m)、2.0m×4.0m(带摄像机)3种。带桌媒体席先后排升起可按标准视线设计，但为减少对后部摄像机的遮挡，同时减小临时看台搭建的工程量，媒体临时看台只是就着永久看台的台阶搭建，并未严格按视线标准搭建。临时看台与看台通道台阶间预留了0.1m宽的缝隙，用于设置线槽；看台的正面板可以拆卸。以迅速检查、维修内部的线缆。
　　总结
　　国家体育场在奥运会、残奥会期间承担了开闭幕式。田径，奥运会男子足球决赛等多项活动和赛事，观演、观赛效果受到从电视转播、新闻媒体到国内外观众的一致好评，从预演到正式仪式的数次开闭幕式满座疏散，更验证了看台疏散体系的安全、便捷、有效性。在2008年北京奥运会赛事已结束近一年之后，国家体育场被授予2009年国际奥委会(IOC)与国际体育和休闲设施协会(IAKS)金奖、2009年国际残奥会(IPC)与国际体育和休闲设施协会荣誉奖。国家体育场是分别从全世界117个建筑和54个建筑中脱颖而出，获得的这一唯一专门针对体育和休闲活动的国际建筑评选赛事的奖项。