پاورپوینت تحلیل معماری مرکز ورزش های آبی المپیک پکن ، آوو آروپ

تحلیل مرکز ورزش های آبی المپیک پکن ، آوو آروپ

موقعیت، معمار
مرکز ورزش های آبی المپیک پکن ، آوو آروپ
معمار : معماران PTW
سازه : آوو آروپ
مکان : المپیک پکن – چین

معرفی پروژه
مرکز ملی ورزش های آبی کشور چین در پایتخت این کشور، شهر پکن قرار دارد و به طور مشخص در ضلع غربی خیابان مربوط به المپیک سبز در غرب استادیوم ملی (آشیانه پرنده) واقع شده است. ساخت این مرکز از ۲۴ دسامبر سال ۲۰۰۳ شروع شد و درنهایت نیز در اول ژانویه ۲۰۰۸ به پایان رسید. این مرکز چیزی حدود ۶٫۳ هکتار وسعت داشته و دارای چهار طبقه است که یکی در سطح خیابان، دوطبقه در سطوح بالاتر و یکی نیز در زیرزمین وجود دارند. طبقه اول این بنا مربوط به گردشگران است، سالن اجتماعات با بیش از شش هزار صندلی در طبقه دوم واقع شده است و طبقه سوم نیز صرفاً مختص به بعد تجاری است.

ویژگی های طراحی
در سال ۲۰۰۳ مسابقه ای در پکن برای طراحی مرکز شنای مجموعه المپیک آن صورت گرفت، برنده جایزه اول این مسابقه معماران PTW و با همکاری گروه آوو آروپ به عنوان مهندسان سازه بودند که با همکاری تعدادی از مهندسان مشاور چینی این طرح را ارائه کرده بودند.
این ساختمان در کنار استادیوم ورزشی پکن ساخته شد که در ترکیب با استادیومی که هرتزوگ و دمورن طراحی کرده اند، نوعی دوگانگی میان آب و آتش به وجود می آورد که جذابیت این مجموعه را دوچندان می کند. ساخت مرکز شنای ملی پکن که حدود ۷۰۰۰۰ متر مربع وسعت دارد.

از دسامبر سال ۲۰۰۳ آغاز شد و پیش بینی می شد که در اواخر سال ۲۰۰۹ به اتمام برسد. این مرکز که آن را مکعب آبی نامیده اند. سازه ای شبیه به خانه های سنتی چین دارد، که از لحاظ سبکی وزن بی نظیر است.
این سازه از تجمع حباب های ریز تشکیل شده که در ترکیب با یکدیگر به صورت فرم بزرگ مکعبی در آمده است. ظاهر این مرکز هندسه محکم و بادوام آن را از نظرها پنهان می کند و این طور به نظر می رسد که از سازه ای بادوام برخوردار نباشد. این سازه شبیه به کریستال هایی است که در طبیعت وجود دارند.

ویژگی فرم
طراحی و ساخت این مکعب را گروهی از معماران شرکت های مختلف در چین و استرالیا در سال 2003 برعهده گرفتند. معماران چینی عقیده داشتند که شکل مکعب، با فرهنگ کشورشان و ورزشگاه آشیانه ی پرنده هماهنگی بیشتری دارد و همکاران اهل شهر سیدنی آن ها پیشنهاد دادند تا سطح این مکعب را با حباب های آب بپوشانند.
درواقع مکعب، نمادی از زمین و استادیوم دایره شکل کنار آن، نمادی از بهشت است. در مجموع مرکز ملی ورزش های آبی پکن، معماریِ نمادین کشور چین را به خوبی به نمایش می گذارد.

ویژگی های طراحی، بررسی سازه
پروژه به شکل یک مکعب ساده و شفاف و سازه آن بسیار شبیه به اجتماع مولکولهای آب است. در حقیقت، آرایش پیچیده ای از اجزای حباب مانند است که به صورت یک مکعب بزرگ و حجیم، ارائه شده اند.
هزینه اجرای طرح بیش از صد میلیون دلار است. پروژه زیربنایی بالغ بر ۷۰ هزار متر مربع و ۶ هزار صندلی ثابت دارد ولی در شرایط خاص قابلیت اضافه کردن ۱۱ هزار صندلی موقتی اضافی را هم دارد و در مجموع می تواند ۱۷ هزار تماشاگر را در خود جا دهد. ابعاد این مکعب ۱۷۷ متر در ۱۷۷ متر و ارتفاع آن ۳۱ متر است.

ضخامت دیواره ها حدود ۳/۶ متر و ضخامت سقف آن ۷/۲ متر است. در استادیوم ورزش های آبی پکن، از آب به عنوان الگوی سازه ای و تکراری برای ساخت یک حجم مکعبی استفاده شده است، که این حجم اولین فرم خانه های سنتی و اسطوره ای چین است. سازه اصلی استادیوم بر پایه سازه ای سبک و یکپارچه از جنس PTW توسط شرکت آروپ استوار گردیده است. در این طرح سازه با توجه به الگوی ساختار آب به شکل تجمعی از فوم است.

در طول بازی های المپیک سال ۲۰۰۸، این استادیوم آبی میزبان مسابقات پیشرفته شنا و شیرجه و واترپلو بود. این استادیوم آبی می تواند پذیرای بیش از ۱۷ هزار نفر تماشاگر باشد. بعدازاین بازی ها، مرکز ملی ورزش های آبی پکن به مرکز پیشرفته بین المللی شنا، ورزش و خدمات تفریحی تبدیل شد.

طراحی معماری و سازه ای مرکز ورزش های آبی المپیک
برخلاف سازه های استادیوم های سنتی که از ستونها و تیرهای بسیار عظیم، کابل و پشت بند در آنها استفاده می شد و نما بر روی آن سوار می گردید در استادیوم ورزش های آبی پکن، نقش فضای معماری، سازه و شما به صورت مشترک اجرا می گردد و در واقع هر سه یکی شده اند.
در ایده اولیه مکعب موجود از درون یک توده تراشیده شده است و به صورت دسته ای از حباب های غیر مشخص به فرمی طبیعی اشاره دارد که به وسیله تمدن و تکنولوژی به شکل مورد نظر در آمده است.

ظاهر مرکز ورزش های آبی به صورت مکعبی متشکل از مولکولهای آب است که در ترکیب با استادیوم هرتزوگ و دمورن دوگانگی میان آب و آتش، مذکر و موئث با استفاده از نیروهای کشش و جاذبه ایجاد شده است.
طراحی این ساختمان با فناوری های مدرن و هم چنین حفظ ارزش های سنتی کشور چین صورت گرفته است. بعد سنتی ماجرا به حفظ یک زمین مربعی و فضای طبیعی اطراف آن مفهوم سازی می شود که این مسئله دقیقاً موضوع و بخش اصلی طراحی این بنا به شمار می رفت. نباید از این مسئله نیز غافل بود که شکل مکعبی ساختمان های باستانی چینی نیز نهایت تاثیر خود را برساخت این بنا به همراه داشته اند.

ویژگی های معماری
آنچه بر پیچیدگی طراحی این پروژه می افزاید، لزوم استفاده از روش های بهینه سازی برای به حداقل رساندن وزن ساختمان است. دلیل این کاهش وزن، اثر تعیین کننده وزن اجزای سازه در طراحی دهانه های بزرگ و نیز اثر آن در مقدار نیروی زلزله اعمال شده به سازه است.

در مکعب آبی حدود ۲۲ هزار جزء سازه ای و ۱۲ هزار گره وجود دارد. برای درک عظمت سازه، ذکر این نکته جالب است که اگر تمام اجزای ساز ه ای پشت سر هم قرار گیرند طولی بیشتر از ۹۰ کیلومتر خواهند داشت.

سیستم سازه ای که برای این پروژه در نظر گرفته شده، با وجود ظاهر پیچیده اش، در حقیقت، یک خرپای فضایی فولادی است. خرپاهای فضایی معمولا برای پوشش فضاهای وسیع به کار برده می شوند، همانند خرپای پوششی المپیک بارسلون. برای توصیف بهتر سازه، می توان آن را به دو جزء اصلی سازه داخلی و سازه بدنه تفکیک کرد.
سازه داخلی درون ساختمان به کار رفته و سازه بدنه وجوه بیرونی سقف و دیواره ها را تشکیل داده که پوشش اصلی ساختمان آن را می پوشاند.

کاربری فضایی
که طبقه ی اول آن مخصوص گردشگران می‎باشد و سالن کنفرانس آن در طبقه ی دوم واقع شده است. طبقه ی سوم آن به کسب و کار و مغازه ها اختصاص داده شده و از طبقه ی زیرین آن هم در زمان مسابقات المپیک برای خدمات رسانی استفاده می شد.

سازه بدنه از اجزایی با مقطع مستطیل به وجود آمده است. اتصال این اجزا با استفاده از جوش یا پیچ امکان پذیر است. در نهایت، سازه بدنه در بالا و پایین و اطراف سازه داخلی قرار داده می شود تا سازه یکپارچه اصلی ایجاد شود.
شکل خرپای فضایی نهایی شبیه فرم حاصل از قرار گرفتن تعداد زیادی حباب است که به صورت نامنظم و تصادفی در کنار هم قرار گرفته اند. ۴ هزار حباب، سازه اصلی را تشکیل می دهند که دیواره ها از ۱۹ نوع و سقف ۷ نوع حباب در اندازه های مختلف تشکیل شده است.

برخلاف سازه استادیوم المپیک که ستونهای عظیم و تیرها و کابل های فراوانی در نمای آن قابل رویت است، در مرکز شنا فضای معماری، سازه و نمای ساختمان در هم تنیده است. با وجود این که سازه این مرکز ارگانیک به نظر می رسد، ولی سازه آن سازه فضاکار است که از دو بخش داخلی و خارجی برخوردار است. سازه این ساختمان از یک سری گره تشکیل شده است که از کنار هم قرار گرفتن آنها فرم کلی سازه به وجود می آید.
آوو آروپ می گوید: براساس سازه در هندسه تکرار شده و قابل ساخت آن است در حالی که به نظر ارگانیک و تصادفی می رسد اما در حقیقت الهام گرفته شده از سلول های بیولوژیکی و کریستال های معدنی منظم است. آنها از رایج ترین سازه های موجود در طبیعت به حساب می آیند. از طرفی در طراحی این سازه فضاکار ملاحظات زلزله ای نیز با توجه به محل قرارگیری پروژه (پکن) در نظر گرفته شده است.»

طول این ساختمان به 178 متر می رسد و 31 متر ارتفاع دارد. قبلاً این مکعب می‎توانست تا 17,000 نفر را برای مسابقات در خود جای دهد؛ اما این رقم بعد از نوسازی به 7،000 نفر کاهش پیدا کرد.

بررسی نما
ماده شفاف ETFE
برای پوشاندن سازه از ماده شفافی به نام ETFE   استفاده شده است. ETFE مخفف اتیل تترا فلوئورو اتیلن، یکی از مشتقات فلوئور است. در مجموع، برای پوشش وجوه داخلی و خارجی ساختمان حدود صد هزار متر مربع ETFE مصرف شده است. ETFE دارای خواص فراوانی است: دوام آن حدود ۲۰ سال است، بسیار سبک وزن است و نور را از خود عبور می دهد.
وزن یک پانل ETFE در حدود یک درصد پانل مشابه شیشه ای است. این ماده پلاستیکی بسیار محکم است و در مقایسه با شیشه، قابلیت عبور امواج ماوراء بنفش از آن بیشتر است، با هر بارش باران خود به خود تمیز می شود و در مقایسه با شیشه عایق بهتری است.

از سوی دیگر استفاده از ETFE در پوشش بیرونی باعث صرفه جویی قابل ملاحظه در انرژی لازم برای روشنایی داخلی ساختمان شده است. با تابش نور خورشید در روز، قسمت اعظم نور داخل ساختمان تامین می شود؛ به گونه ای که در برخی از قسمت ها در انرژی مصرفی روشنایی مصنوعی ۵۵ درصد صرفه جویی خواهد شد.

کنت ما، مهندس مکانیک گروه آروپ می گوید: «در مراکز شنا به گرمایش بسیار زیادی نیاز است، خوشبختانه ساختمان به گونه ای طراحی شده است که ۹۰٪ انرژی خورشیدی را جذب کرده و برای گرم کردن استخرها و فضای داخلی مجموعه از آن استفاده می کند.»

شرکت PTW موقعیت جهانی اش را مدیون طراحی و اجرای پروژه های ورزشی – نظیر مرکز بازی های آبی المپیک ۲۰۰۰ سیدنی – در مقیاس کلان می داند. در این پروژه ارتباط تنگاتنگ و نزدیکش با شرکای چینی نقش مهمی را در پیشبرد ساخت آن ایفا می کند.

پروژه مکعب آبی محل برگزاری مسابقات شنا و سایر بازی های آبی در المپیک سال ۲۰۰۸ پکن است. این ساختمان در کنار استادیوم اصلی بازی ها به نام «آشیانه پرنده، اثر هرتزوگ و دمورن بنا خواهد شد.
یکی از نکاتی که در طراحی معماری آن مورد توجه قرار گرفته، ایجاد هماهنگی و تعادل بین مکعب آبی و استادیوم اصلی بوده به گونه ای که این دو ساختمان با شکل های کاملا متفاوت، متقابلا یکدیگر را تقویت نمایند. علاوه بر این، سعی شده مکعب آبی با نمای ظاهری ساده خود بر ساختمان اصلی (آشیانه پرنده) اثری نگذارد و آن را تضعیف نکند

«تئاتر قطره ی آب» (The Waterdrop Theater) در طبقه ی چهارم مکعب آبی قرار گرفته و تا 150 نفر می‎توانند در آن فیلم های سه بعدی را تماشا کنند. مکعب آبی هم مانند «مرکز ورزش های آبی لندن»، 1،314 متر از بیشتر استخرهای المیپک دیگر عمیق تر است و این موضوع برای آن ها یک مزیت به حساب می آید.
زیرا امواج در استخرهای عمیق تر به سمت کف زمین پراکنده می شوند و در حرکت شناگران، اختلال کمتری به وجود می آورند؛ بنابراین شرکت کنندگان می توانند سریع تر شنا کنند. البته لازم به ذکر است که عمق این استخرها محدودیت خاصی دارد. رستوران های مکعب آبی نیز از لحاظ دیزاین شبیه ساختمان اصلی هستند و می توانید برای رفع خستگی، سری به آن ها بزنید.

نکاتی که در طراحی معماری بنا مورد توجه قرار گرفته :
ایجاد هماهنگی و تعادل بین مکعب ابی و استادیوم اصلی به نحوی بوده که این دو ساختمان با شکلهای کاملا متفاوت  متقابلا یکدیگر را تعریف کنند علاوه بر این سعی شده مکعب ابی بانمای ظاهری ساده خود برساختمان اصلی یعنی اشیانه پرنده برتری نیابد و ان را تضعیف نکند.

چالشهای موجود اولین چالش هماهنگ کردن مکعب آبی با استادیوم اصلی یعنی لانه پرنده بود که بعد از جستجو های بسیار به ایده خود که همان حبابهای صابون بود رسیدن
چالش بعدی درست کردن حجم بود  که این چالش با استفاده ارنمونه سازی سریع که از  لیزر کامپیوتری برای برش دادن از داخل مواد مخصوص بود که بزرگ بودن حجم و هنگ کردن کامپیوتر بود که با تقسیم کردن حجم مشکل حل شد

چالش بعدی پوشاندن دیوارها دیوارها را باید با چیزی می پوشاندند که در ضمن سبک بودن مقاوم باشد. شیشه برای کار سنگین بود و بتن نیز کار را خراب می کرد.در نهایت از محصولی به نام  اتیل تترا فلوئور اتیلن استفاده کردن که از شیشه شفاف هست وزنش هم نسبت به شیشه خیلی کم می باشد

طرح ساختمانی در طرح ساختمانی از فضای سه بعدی و طبقه بندی پایه ها و سلول های ارگانیک و فرم طبیعی حبابهای صابون بهره گیری شده است.
حد بالایی از قابلیت اجرا
بهروری فراوان از علم هندسه
مسخر ساختن طبیعت و تکنولوژی

سازه های حبابی
یکی از ویژگی های مهم این الگوها تکرار پذیری آنها در جهات مختلف در فضا با استفاده از سلولهای مشابه است.

مسئله اصلی این بود که این اشکال نامنظم چگونه در یک ساختار منظم همانند یک مکعب جای خواهند گرفت و یک سطح صاف و هموار را به وجود خواهد آورد.
ساختار پیشنهادی آنها از ترکیب ۸ حباب جداگانه با ۲ شکل متفاوت بود، به عنوان ساده تر تمامی حباب ها از دو حباب اولیه ساخته شده است که با دوران و چرخش، یک دسته ۸ تایی را بوجود می آورد.

این دو حباب اولیه شامل یک ۱۲ وجهی و یک ۱۴ وجهی می باشد، این ۱۲ وجهی از سطوح پنج ضلعی تشکیل شده  و ۱۴ وجهی ها از سطوح شش ضلعی. در کل با قرار گرفتن ۶ تا از ۱۲ وجهی ها و ۲ عدد از ۱۴ وجهی ها به یک مدول خواهیم رسید که با تکرار آن می توان به مکعبی با سطوح صاف و هندسه ای منظم دست یافت

به دو دلیل آنالیز و طراحی سازه یکی از پیچیده ترین مراحل کار بود : 1- رعایت معیار های طراحی سازه 2- بهینه سازی تک تک اجزا

در روند بهینه سازی ، هر جز به گونه ای طراحی شد که با حداقل میزان مصرف مصالح ، مقاومت لازم برای تحمل وزن سازه و بارهای وارده بر آن و نیز بار زلزله را دارا باشد.

وزن کل سازه در حدود 5 هزار تن
مقدار فولاد مصرفی در حدود صد کیلوگرم در متر مربع
شکل گیری این نوع سازه فضاکار در سه بخش تعریف شده است:
قاب سطح بیرونی
قاب سطح خارجی
ساختار حبابی میانی که در حد فاصل دو قاب ذکر شده قرار می گیرد

سازه بدنه از قرار گرفتن اجزایی با مقطع مستطیل در کنار هم به وجود آمده است. اتصال این اجزا می تواند با استفاده از جوش یا پیچ انجام شود . در نهایت، سازه بدنه در بالا و پایین و اطراف سازه داخلی قرار داده می شود تا سازه یکپارچه اصلی ایجاد شود.

به طور خلاصه مشخصات عمومی سازه عبارتند از
ابعاد کلی طرح: ۱۷۷*۱۷۷*۳۱ متر
ضخامت دیوارها: ۳.۶ متر (از جنس سازه های فضا کار)
ضخامت سقف: ۷.۲ متر (از جنس سازه های فضا کار)
فولاد مصرفی: ۶۵۰۰ تن
طراحی برای ۲۲ هزار تیر سازه ای برای ۱۹۰ حالت مختلف بارگذاری
۱۲ هزار گره خرپایی (پیوند)
تعریف بار گذاری برای یک میلیون سطح مختلف
همان گونه که ذکر شد ،سازه به کار رفته در پروژه به شدت تکرار شونده است. با وجود این، در آن در مجموع سه نوع گره و چهار نوع جزء متفاوت به کار رفته است.
در این پروژه همانند استادیوم لانه پرنه از اتیل تترا فلوئور اتیلن استفاده شده است( توضیحات بیشتر در پست قبل در مورد اتیل تترا فلوئور اتیلن)

حرکت به سوی معماری پایدار، توجه به اقلیم و انرژی:
جمع آوری باران بازیافت ۸۰٪
باعث صرفه جویی ۳۰٪ در انرژی
حبس90 درصد انرژی تابشی خورشید
یکی از نیازها و خواسته های اصلی ورزش های آبی تامین انرژی گرمایشی است. فضای میانی   بین این حباب ها و پوشش های آن فضای گلخانه ای را بوجود آورده است.
این فضاهای گلخانه ای و دستگاه های تاسیساتی که مخصوص آن طراحی شده اند، کمک می کنند تا انرژی گرمایشی مورد نیاز برای آب استخرها و فضای مکعب به خوبی تامین شود. این تدبیر باعث صرفه جویی ۳۰٪ در انرژی شده است
نکته دوم، تامین آب استخرها می باشد، با توجه به کمبود آب در منطقه شمال چین و استفاده فراوان از این مجموعه، در بام و در بین حباب ها شیارهایی طراحی شده است که ضمن جمع آوری باران، تصفیهو بازیافت ۸۰٪ از آب باران را جهت استفاده در مجموعه بر عهده گرفته است
نحوه تعمیر اتیل تترا فلوئور اتیلن به این صورت است که قسمت اسیب دیده را وصله می کنند به دلیل خود ترمیمی این بالشتکها بعد از مدتی اثری از این وصله ها باقی نمی ماند.

در حال حاضر نیز از این بنا به عنوان مجموعه تفریحات آبی استفاده می شود که در نوع خود بی نظیر می باشد. این موضوع هم یکی از ویژگیهای این بنا می باشد که مثل دیگر استادیوم ها بعد از المپیک به حال خود رها نشده است.   

https://pickcad.com/%d9%86%d9%85%d9%88%d9%86%d9%87-%d9%85%d9%88%d8%b1%d8%af%db%8c-%d8%b7%d8%b1%d8%a7%d8%ad%db%8c-%d8%a7%d8%b3%d8%aa%d8%ae%d8%b1-%d8%b4%d9%86%d8%a7-%d9%85%d8%b1%da%a9%d8%b2-%d9%88%d8%b1%d8%b2%d8%b4/
https://xlearning.ir/memar/%D9%85%D8%B9%D9%85%D8%A7%D8%B1%DB%8C-%D8%B3%D8%A7%D8%AE%D8%AA%D9%85%D8%A7%D9%86-%D8%B4%D9%86%D8%A7%DB%8C-%D8%A7%D9%84%D9%85%D9%BE%DB%8C%DA%A9-%D9%BE%DA%A9%D9%86/
https://www.eavar.com/fa/blog/2018/3/15/130687/water-cube-beijing/
https://www.asriran.com/fa/news/50151/%D9%88%D8%B1%D8%B2%D8%B4%DA%AF%D8%A7%D9%87-%D9%87%D8%A7%DB%8C-%D8%A7%D9%84%D9%85%D9%BE%DB%8C%DA%A9-%D9%BE%DA%A9%D9%86-%D8%AA%D8%B5%D9%88%DB%8C%D8%B1%DB%8C
https://www.nilgasht.ir/sport/%D9%85%D8%B1%DA%A9%D8%B2-%D9%85%D9%84%DB%8C-%D9%88%D8%B1%D8%B2%D8%B4-%D9%87%D8%A7%DB%8C-%D8%A2%D8%A8%DB%8C-%D9%BE%DA%A9%D9%86-%D9%85%DA%A9%D8%B9%D8%A8-%D8%A2%D8%A8%DB%8C/
http://naghsho-negar.blogfa.com/post/4
https://www.slideshare.net/ArushRajput/national-aquatic-center
https://www.e-architect.com/beijing/watercube-beijing
https://www.dezeen.com/2008/02/06/watercube-by-chris-bosse/