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2009高雄世運會主場館統包工程

工程概況

工程名稱:2009世運會主場館統包工程
工程地點:高雄市左營區中海路
業主:行政院體委會、高雄市政府(承辦)
監造單位:台灣世曦工程顧問股份有限公司
建築:伊東豊雄建築設計事務所+劉培森建築師事務所+ 竹中工務店
統包商:互助營造股份有限公司
施工:互助營造股份有限公司
基地面積:189,012㎡
建築面積:25,553㎡
樓地板面積:102,013㎡
層數:地下二層、地上三層
設計期間:2006.01~2007.03
施工期間:2006.09~2009.01

得獎紀錄

耐震標章(設計)
【黃金級】綠建築標章
2007國家卓越建設獎【規劃設計類公共建獎】
2008第九屆公共工程【金質獎】
2009國家卓越建設獎【最佳施工品質類特別獎】
2009建築園冶獎
2009中國工程師學會【工程優良獎】
2009台灣建築獎【台灣建築國際合作獎】
2010第三十八屆亞洲暨西太平洋營造業公會國際聯合會【建築金牌獎】
2011國際宜居社區大獎【建築金牌首獎】

工程創新與挑戰

支撐上看台之RC結構(馬鞍結構),採不規則弧形造型,突破傳統RC結構範籌,挑戰性非常大。

以高性能混凝土(HPC)打造的馬鞍,以九種不同形式呈現,共98座。
每座馬鞍重量高達400~500噸,無法以預鑄方式製作而採用移動軌道式系統鋼模進行現場澆置。八套系統鋼模分東西向以間隔的方式依基座、2樓版、鼻頭、屋頂版面四大步驟依序組立施作。
2007年6月20日,編號R16的第一座馬鞍進場施作,原規劃第一個月完成六座馬鞍的計畫,施作時卻因鋼筋綁紮方式及與斜樑、下桁架的預埋件問題嚴重影響工序而導致目標延宕。後因鋼筋樣架的引進,順利解決馬鞍端部曲面繫筋的組立問題,及改變混凝土的強度,調整工序、介面協調等問題克服下,呈C型配置的57座標準段馬鞍,在2008年1月提早完成。
頭翼段馬鞍則接續標準段的A區施工,其差別在立面寬度為3M較標準段6M小。
尾翼段則接續標準段的B區施工,其剖面形狀除前六座與標準段馬鞍相同外,其餘均不相同,因此以六種不同形式的鋼模,再透過調整樓版及基座高度來施作。南側入口段則因場內施工動線安排,為最後施工區域,其立面寬度2.4M為馬鞍結構中最小的,而其最特殊的是各座馬鞍結構之間並無2樓版相連。

為求施工周延性,特進行1:1比例實體模型試作,以先期發掘施工問題,以研議解決對策。

主場館上部結構的施工技術難度高,為精確掌握施工步驟、技術的可行性與計算進度,利用基地的一角製作一原寸實體模型來確認以下主要事項:
①馬鞍鋼模組立、拆除過程檢討。
②鋼筋加工綁紮方式的檢討。
③混凝土之配比、攤度及澆注方式。
④預埋件之預埋安裝及與下桁架吊裝的考慮。
⑤斜樑系統模試作及分割線檢討。
⑥鋼桁架檢討及Jackdown方式。
⑦屋頂太陽能光電板框架單元施工方式及玻璃。

為表現海洋首都及運動場律動之意象,屋頂無論平立面均以波浪形狀呈現。屋頂鋼構159座桁架無論高度、長度均不同,施工困難度高。

主場館的屋頂鋼構桁架共159座,依照安裝位置及高度,每座長度均不相同,其中下桁架長度17m~23m,上桁架長度30m~41m,每座桁架分三段構件加工製造,下桁架一段,上桁架二段,下桁架運至工地經防火漆塗裝後,即可進行吊裝,上桁架則須將二段構件在地面組裝電焊成一段後,再進行吊裝作業。
螺旋鋼管部份,則由每段長度5m~6m的鋼管連續焊接組成,因其設計係沿著建築外觀而彎曲起伏,僅由平面設計圖無法得知正確位置與曲率,必須由電腦3D建模擷取相關位置及曲率,並分段以機器進行彎曲加工。
鋼構桁架吊裝,由下桁架與下部螺旋鋼管開始,並將下部螺旋鋼管連接電焊成一網狀,然後再架設鋼支堡作為上桁架吊裝時臨時輔助支撐,待上桁架於場內空地組裝電焊完成後,即可進行上桁架之吊裝。吊裝時,其一端與下桁架相接,另一端置放於鋼支堡頂端的千斤頂上,待上下桁架焊接完成,則以四座桁架為一組,透過電腦油壓控制同步回降,使桁架不靠支撐而懸空,即可進行上部螺旋鋼管的安裝及焊接。

為達到永續經營的理念,首創於屋頂設置光電板,發電量為全國最大,如何將平面光電板安裝於曲面屋架,其施工困難度極具挑戰性。

主場館屋頂面積21,304m2,是由6,482個寬度相同但長度完全不同尺寸的鋁合金金屬框架組裝而成,其中4,422個裝載著太陽能晶片,2,060個全部以烤漆強化玻璃搭配構成。工廠製作時,因應每個框架單元、每個零組件有其唯一、互不替代性,採用CNC鋁專用自動化加工設備,輔以編碼系統管理兩萬多組零組件,讓廠內組裝作業順利進行。
由於架構於螺旋鋼管上的屋頂金屬框架單元,其尺寸及放樣位置,皆利用3D繪圖技術進行曲面分割取得數據,原規畫是在每根螺旋鋼管出廠前就其相對應位置電焊固定鐵件,但後因考量螺旋鋼管在安裝時會有誤差,且經Jackdown後更增加其不確定性,安裝前決定參照設計值,於現場螺旋鋼管上每排放設一起始點作為安裝依據。
為使框架單元能依設計位置及傾斜角度進行安裝,特別在螺旋鋼管與框架單元間設計一個調整機制,應用螺絲及調整組件讓框架單元能在XYZ軸三個方向進行調整,才得以讓不同尺寸的矩形框架單元,在不同曲率上,共築出一個平滑曲面的屋頂。


本案三百多萬工時零工安,斥資四千多萬元搭設的屋頂吊架系統在屋頂太陽能光電版框架工程中發揮最大效益。

屋頂太陽能光電版框架安裝工程,原規劃以輪式吊車(M/C)配合吊籠安裝施工,但於Mock-up實際施工時發現安裝速度太慢工期無法允許,且因安裝程序繁複,起始至完成所需工作面廣闊且拆搭頻繁。後來積極研究以全面搭架方式來符合施工需求並與專業廠商共同研發特殊夾具及吊具,量身訂做一吊掛式施工架系統,讓施工人員在危險的高空作業中可安全地全面展開工作,加上良好的材料存放管理及施工動線的妥善安排,讓工進順利按照計畫朝目標邁進。

田徑、足球場地需取得國際田徑總會(IAAF)與世界足球總會(FIFA)一級認證,為國內首宗申請案件,其施工嚴謹度為較同類型運動場為高。

主場館田徑場面積19,500m2,包含中央草坪區域7,719m2和合成橡膠鋪設區域11,669m2。為成為日後舉辦亞、奧運會時田徑比賽的場地(其資格為取得國際田徑總會之一級認證),田徑場地的規畫及設施認證皆以國際田徑總會設施手冊相關之規範為標準。以跑道的規範值為例,內緣的橫向坡度必須小於1%,前進方向的縱向坡度不得超過0.1%,整體長度計算,平均值需界於400.00~400.04公尺之間。為符合規範標準,施工時均以最高精密度的品質來精確執行。
2008年4月田徑場工程與其他工項同時進場施作,良好的界面協調,於2008年12月4日正式取得證書,八個月的時程,台灣第一座取得國際田徑總會一級認證的田徑場正式誕生。

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